روشهای تشخیص استرس باقیمانده چیست؟

استرس باقیمانده به حالت استرس داخلی اشاره دارد که حتی در صورت عدم وجود بارهای خارجی در یک ماده باقی می ماند. این حالت استرس به طور معمول توسط عواملی مانند زمینه های دما ناهموار ، تغییر شکل پلاستیک یا تغییر فاز در طی فرآیندهایی مانند ماشینکاری ، عملیات حرارتی و جوشکاری ایجاد می شود. وجود استرس باقیمانده به طور قابل توجهی بر خصوصیات مکانیکی مواد ، عمر خستگی ، مقاومت در برابر خوردگی و سایر خصوصیات تأثیر می گذارد. بنابراین ، تشخیص دقیق استرس باقیمانده برای اطمینان از کیفیت و ایمنی محصول بسیار مهم است. در این مقاله چندین روش متداول برای تشخیص استرس باقیمانده و تجزیه و تحلیل مزایا ، معایب و دامنه های کاربردی آنها ارائه می شود.

1. روش آزمایش مکانیکی

روش آزمایش مکانیکی یک روش غیرمستقیم برای ارزیابی استرس باقیمانده با اندازه گیری تغییرات کوچک در ابعاد یک شی است. ابزارهای متداول مورد استفاده شامل سنجهای کرنش ، میکرومتر و کالیپر میکرومتر داخلی است. اصل اساسی این روش این است که وقتی استرس باقیمانده در یک ماده وجود داشته باشد ، ابعاد آن (مانند طول ، قطر و غیره) دچار تغییرات جزئی خواهد شد. با اندازه گیری دقیق این تغییرات و استفاده از اصول مکانیک الاستیک ، استرس باقیمانده در ماده را می توان تخمین زد.

مزایای:

عملکرد ساده و کم هزینه.

تجهیزات کم ، اجرای آن را آسان می کند.

مضرات:

تنها قادر به تشخیص استرس باقیمانده بر روی سطح مواد ، با اثربخشی ضعیف در تشخیص فشارهای داخلی.

دقت اندازه گیری تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله انتخاب نقاط اندازه گیری و دقت ابزارهای اندازه گیری است.

2.روش سوراخ کور

روش سوراخ کور یک روش آزمایش مخرب است که شامل حفاری یک سوراخ کوچک روی سطح یک جسم برای آزاد کردن استرس در اطراف سوراخ است. سپس استرس باقیمانده با اندازه گیری تغییرات کرنش قبل و بعد از ایجاد سوراخ استنباط می شود. این روش توسط دانشمند آلمانی ماتار در سال 1934 ارائه شده است و از آن زمان به روشی نسبتاً بالغ برای تشخیص استرس باقیمانده تبدیل شده است.

مزایای:

مناسب برای اندازه گیری زمینه های استرس باقیمانده با شیب قابل توجهی.

دقت اندازه گیری بالایی را ارائه می دهد ، به خصوص برای اندازه گیری استرس باقیمانده سطح.

مضرات:

این یک روش آزمایش مخرب است که باعث آسیب به جسم می شود.

فرآیند اندازه گیری پیچیده است و به اپراتورهای ماهر و تجهیزات تخصصی نیاز دارد.

3. روش پراش اشعه ایکس

از روش پراش پرتو X برای اندازه گیری استرس باقیمانده با استفاده از پدیده پراش پرتوهای X در مواد کریستالی استفاده می شود. هنگامی که پرتوهای X به یک ماده کریستالی هدایت می شوند ، پراش رخ می دهد و زاویه پراش مربوط به ثابت شبکه کریستال است. با اندازه گیری تغییر در زاویه های پراش در جهات مختلف ، استرس باقیمانده در ماده می تواند استنباط شود.

مزایای:

آزمایش غیر مخرب ، به این معنی که هیچ گونه آسیب به جسم وارد نمی شود.

مناسب برای طیف گسترده ای از قطعات کاری جامد با دقت اندازه گیری بالا.

قادر به آزمایش در زوایای مختلف در همان نقطه برای تشخیص اثرات بافت.

مضرات:

تجهیزات گران است و عملکرد پیچیده است.

یک خطر خاص برای اشعه برای اپراتور وجود دارد که نیاز به اقدامات ایمنی مناسب دارد.

این روش هنوز برای موادی با دانه های بزرگ یا سازه های بافتی مانند آلیاژهای آلومینیوم و فولاد ضد زنگ کاملاً بالغ نیست.

4. روش آزمایش اولتراسونیک

روش آزمایش اولتراسونیک با استفاده از رابطه بین سرعت انتشار سونوگرافی و تراکم مواد ، استرس باقیمانده را اندازه گیری می کند. هنگامی که امواج اولتراسونیک از طریق یک ماده حرکت می کنند ، سرعت آنها تحت تأثیر چگالی مواد قرار می گیرد. با اندازه گیری سرعت و زمان انتشار موج ، استرس باقیمانده در داخل ماده استنباط می شود.

مزایای:

آزمایش غیر مخرب ، به این معنی که هیچ گونه آسیب به جسم وارد نمی شود.

عملکرد ساده و اندازه گیری سریع.

مناسب برای اندازه گیری استرس در طیف وسیعی و در ساختارهای پیچیده.

دقت و حساسیت بالا.

مضرات:

نیاز به آماده سازی ویژه از شی ، مانند حذف پوشش ها دارد.

نتایج اندازه گیری تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند دما و ساختار مواد قرار دارد.

یک فناوری نسبتاً جدید ، با اعتبار کافی در بازار.

روش تجزیه و تحلیل شیمیایی

روش تجزیه و تحلیل شیمیایی با اندازه گیری تغییرات در ترکیب شیمیایی و ریزساختار مواد ، استرس باقیمانده را ارزیابی می کند. این روش شامل درمان شیمیایی و تجزیه و تحلیل مواد است و با اندازه گیری تغییرات در ترکیب شیمیایی ، استرس باقیمانده می تواند استنباط شود.

مزایای:

اطلاعات داخلی مفصلی ، از جمله ترکیب شیمیایی و ریزساختار را ارائه می دهد.

دقت اندازه گیری بالا.

مضرات:

هزینه بالا و عملکرد پیچیده.

نیاز به درمان شیمیایی مخرب مواد دارد.

برای انواع مواد مناسب نیست.

6. روش آزمایش حافظه مغناطیسی

روش آزمایش حافظه مغناطیسی با استفاده از تغییر جهت برگشت ناپذیر ساختار دامنه مغناطیسی فلز در مناطق با استرس ، پدیده ای که به عنوان اثر "حافظه مغناطیسی" شناخته می شود ، استرس باقیمانده را تشخیص می دهد. هنگامی که یک فلز در معرض استرس قرار می گیرد ، دامنه های مغناطیسی آن تغییر مکان می دهند. این جهت گیری مجدد حتی پس از آزاد شدن استرس باقی می ماند و "حافظه مغناطیسی" را تشکیل می دهد. با اندازه گیری این اثر "حافظه مغناطیسی" ، استرس باقیمانده در ماده می تواند استنباط شود.

مزایای:

آزمایش غیر مخرب ، به این معنی که هیچ گونه آسیب به جسم وارد نمی شود.

عمل ساده ، مناسب برای آزمایش در محل.

مضرات:

دقت اندازه گیری تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند دما و تداخل میدان مغناطیسی است.

فقط در مورد مواد فرومغناطیسی قابل اجرا است. برای مواد غیر فرآوردها مناسب نیست.

7.روش ترموگرافی مادون قرمز

روش ترموگرافی مادون قرمز با استفاده از اثرات گرما تولید شده در یک ماده تحت استرس ، استرس باقیمانده را تشخیص می دهد. هنگامی که یک شی در معرض استرس قرار می گیرد ، مقادیر کمی از گرما در داخل تولید می شود. این تغییرات دما را می توان با استفاده از یک دوربین حرارتی مادون قرمز اندازه گیری و تجزیه و تحلیل کرد. با اندازه گیری و تجزیه و تحلیل این تغییرات دما ، استرس باقیمانده در ماده می تواند استنباط شود.

مزایای:

آزمایش بدون تماس ، به این معنی که هیچ خسارتی به جسم وارد نمی کند.

مناسب برای اندازه گیری استرس در مناطق بزرگ و در ساختارهای پیچیده.

مضرات:

دقت اندازه گیری تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله دمای محیطی و انتشار سطح مواد است.

تجهیزات گران قیمت و عملکرد پیچیده.

پایان

روشهای مختلفی برای تشخیص استرس باقیمانده وجود دارد که هر کدام دارای مزایای منحصر به فرد ، مضرات و کاربردهای خود هستند. در کاربردهای عملی ، لازم است که به طور جامع عواملی مانند نوع مواد ، اندازه ، شکل ، ویژگی های توزیع استرس و آزمایش الزامات شیء مورد آزمایش را برای انتخاب روش تشخیص مناسب در نظر بگیرید. با پیشرفت مداوم فناوری ، روشهای جدید تشخیص استرس باقیمانده همچنان پدیدار می شوند ، مانند مواردی که بر اساس فناوری سنجش فیبر نوری و تکنیک های تشخیص تصویر است. این روشهای جدید ایده ها و ابزارهای تازه ای را برای تشخیص استرس باقیمانده ارائه می دهند.

در آینده ، تشخیص استرس باقیمانده به طور فزاینده ای بر آزمایش های غیر مخرب ، دقت بالا ، نظارت در زمان واقعی و اطلاعات متمرکز خواهد شد. این روندها روشهای تشخیص دقیق تر و قابل اطمینان تری را برای تولید صنعتی و تحقیقات علمی ارائه می دهند.