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x射线应力测定仪原理与作用

2016-03-15 来源:常州易宝网络服务有限公司 点击次数:265

简介: X射线应力测定仪依据中华人民共和国标准GB7704--87《X射线应力测定方法》,能够在短时间内无损地测定材料表面指定点、指定方向的残余应力(用“+”、“-”号分别表示拉、压应力),并具备测定主应力大小和方向的功能...

      X射线应力测定仪依据中华人民共和国标准GB7704--87《X射线应力测定方法》,能够在短时间内无损地测定材料表面指定点、指定方向的残余应力(用“ + ”、“ - ”号分别表示拉、压应力), 并具备测定主应力大小和方向的功能。在构件承载的情况下测得的是残余应力与载荷应力之代数和,即实际存在的应力。适用于各种金属材料经过各种工艺过程(如铸造、锻压、焊接、磨削、车削、喷丸、热处理及各种表面热处理)制成的构件。本系统因功能齐全而适于实验室的试验研究工作,又因轻便灵活而适于现场测量。

      对于晶粒不粗大、无织构的多晶材料来说,在一束X光照射范围内便有许许多多个晶粒,其中必有许多晶粒,其指定的(h k l)晶面平行于试样表面,晶面法线与表面法线夹角ψ为0;也必有许多晶粒,其(h k l)晶面法线与表面法线成任意的ψ。首先,如图A所示,以试样表面某点(o点)法线为轴合并图册 (3张) ,将一束适当波长的X光和探测器(计数管)对称地指向该点O,并同步地相向扫描改变入射角和反射角。根据布拉格定律,可以找到平行于试样表面的(h k l)晶面的衍射峰和对应的衍射角2θ。这个由X光束和计数管轴线组成的平面称作扫描平面,衍射晶面的法线必在扫描平面内,并居于X光束和计数管轴线二者角平分线的位置上。让我们记住,此时扫描平面与试样表面垂直,衍射晶面与试样表面平行,ψ=0(如图B)。然后,扫描平面以图A中直线OY为轴转过一个ψ角(如图C),同样也可以得到(h k l)晶面的衍射峰和对应的衍射角2θ ,这时,衍射晶面法线与试样表面法线夹角为ψ

     为了说明残余应力测试技术的应用场合,于此列举如下事例:1.在现代机械工程中,由于焊接技术的进展,使许多巨大金属机构的制造成为可能,但随之而来的问题就包括如何测定并进而控制其残余应力的大小和分布。这是一个绝对不可掉以轻心的问题,它关系到工程的质量、寿命和安全。实际上,对于诸如球罐、塔器、轧辊、铁路、桥梁船舶、海上石油平台、水利水电工程中的大闸门和压力钢管等等大型构船舶、海上石油平台、水利水电工程中的大闸门和压力钢管等等大型构件,以及航空、航天、核工业的有关设备,各有关部门都已把测定和控制残余应力的问题提到重要议事日程上来。2.为了消除对构件带来不良影响的残余应力,传统的热时效方法还在普遍采用,而后来兴起的振动时效技术也正逐步形成推广应用的热潮。显然,检测构件时效前后,特别是振动时效前后各部位残余应力的变化,对于确定和正确掌握时效工艺是十分必要的。3.为了提高某些零件的疲痨强度,材料强度专家们提出采用喷丸、滚压、表面热处理以及表面化学热处理等办法。就其强化机理而言,这里就包括 一个至关重要的因素──残余压应力的作用。因此,无损地测定零件表面残余应力对于确定和正确掌握强化工艺也是十分必要的。4.机械设备的失效分析表明,应力腐蚀是导致零部件损伤和断裂事故的主要原因之一。其中,因焊接或其它工艺产生的残余拉应力所引起的事故占大多数。因此对于在腐蚀介质中工作的构件,残余应力是正或是负,以及绝对值的大小肯定是不容忽视的参数。5.许多零件经过淬火、回火、磨削之后发现了裂纹。为了判定裂纹产生的主要原因,就必须分别研究热处理应力和磨削应力。6.为了保证零部件形状尺寸的准确性和稳定性,也必须重视它的残余应力现状和变化趋势。凡要求精密之处,测定关键零部件的残余应力显然是非常重要的。7.在各种无损测定残余应力的方法之中,X射线衍射法被公认为最可靠和最实用的。它原理成熟,方法完善,经历了七十余年的进程,在国内外广泛应用于机械工程和材料科学,取得了卓著成果。8.X-射线应力测定仪是一种简化和实用化的X射线衍射装置,因而它还有一项附加的功能──测定钢中残余奥氏体含量。由于它适用于各种实体工件,而且能够针对同一点以不同的φ角、Ψ角进行测试,以探测织构的影响,这项功能便具备了重要而独特的用途。9.采用X-350A45170型测角仪可以测定各种实体工件的织构。

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