Портативная установка для измерения механических напряжений в поликристаллах методом рентгеновской дифракции «НЕРКА»

Остаточные напряжения в поверхностных слоях относятся к числу факторов, существенно влияющих на многие характеристики качества изделий, и обеспечение требуемых качественных показателей на сегодняшний день является актуальной задачей. Во многих случаях напряжение на поверхности образца отражает деформированное состояние его сечения.

Остаточные напряжения, как показывает практика, влияют не только на износостойкость изделия при его эксплуатации, но так же на коррозионную стойкость, геометрическую точность, усталостную прочность и долговечность. Существующие неразрушающие методы имеют ряд ограничений, не позволяющих применять их при определении напряжений в изделиях из алюминиевых, никелевых и других сплавов.

Таким образом, вниманию предлагается универсальная радиометрическая установка «НЕРКА» для измерения механических (в том числе и остаточных) напряжений в металлах, которая фиксирует деформацию кристаллической решетки при растяжении или сжатии испытываемого образца и анализирует данные, полученные на компьютер, в режиме реального времени.

РаДиаТех «НЕРКА-1»

Описание установки и принцип ее работы

Установка состоит из:

  • портативной рентгеновской трубки с двумя анодами
  • полупроводникового детектора дифрагированного излучения
  • блока высоковольтного питания на 30кВ
  • переносного компьютера (ПК) с программным обеспечением, который дистанционно управляет установкой, а так же принимает и обрабатывает информацию, зарегистрированную детектором

Принцип работы:

Для определения остаточных напряжений, головку трубки прикладывают к контролируемой поверхности и неподвижно фиксируют ее в таком положении. Включается рентгеновская трубка, которая испускает рентгеновские лучи в направлении контролируемой области (~10мм2) на поверхности исследуемого материала.

Рентгеновское облучение присутствует только в месте контакта головки трубки с исследуемым образцом, что позволяет находиться в непосредственной близости с установкой при проведении измерений.

Излучение дифрагирует на кристаллитах материала и попадает на позиционно чувствительный детектор. После чего сигналы передаются на ПК, где преобразуются в значения углов дифракции, по которым в свою очередь можно нетолько получить механическое напряжение, но так же судить об усталости материала в исследуемой области.

Установка подразумевает два метода измерений:

1. Метод калибровочной кривой

При проведении измерения на объекте вычисление напряжения осуществляется по калибровочному графику. Калибровка по распространённым материалам уже входит в программное обеспечение, а сам процесс калибровки подробно описан в инструкции к прибору.

2. Расчетный метод

Расчет напряжения осуществляется по формулам теории упругой деформации, где в качестве известных параметров необходимы значения модуля Юнга и коэффициента Пуассона.

Следует заметить, что эмпирический метод (он же метод калибровочной кривой) является наиболее точным, однако при измерениях неизвестного образца без возможности калибровки на разрывной машине расчетный метод остается единственным, так как коэффициент Пуассона и модуль Юнга известны с той или иной степенью точности.

Установка может быть использована в двух режимах:

1. Режим аналитического измерения

Весь процесс измерения и анализа полученной информации занимает приблизительно 2-5 минут, после чего на экран ПК выводится значение напряжения в МПа или кг/мм2. Точность измерений 2 кг/мм2.

2. Режим обнаружения опасных зон

Анализ контролируемой зоны занимает от 0,5 до 1 минуты. В таком режиме на экране ПК загорается индикатор, сигнализирующий о превышении допустимого значения.

Область применения

Измерения остаточных напряжений возможно осуществлять на производстве деталей и изделий машиностроительной, кораблестроительной, строительной, авиационной, космической, атомной, военной и прочих промышленностей (качество закалки шестерней, стволов крупнокалиберных орудий, упрочнения турбинных лопаток, ТВЭЛ и пр.), а так же использовать для периодического контроля состояния металлоконструкций ответственных объектов (несущие металлоконструкции, контуры реакторов и пр.).


Патенты:

ООО "РаДиаТех" Патент №160151 НЕРКА

Скачать:

Подробную информацию о «НЕРКА» вы можете найти в данном документе (PDF, 350 Кб).