Informácie o testovaní
Skúška zvyškových napätí je analytické skúšanie, ktoré zisťuje veľkosť, distribúciu a povahu napätí uložených vo vnútri materiálu alebo konštrukčného prvku bez pôsobenia vonkajšieho zaťaženia, a laboratórium ZHONGXI Testing poskytuje túto službu pre kovové aj nekovové materiály. Zvyškové napätia vznikajú počas výrobných procesov, ako sú zváranie, liatie, kalenie, valcovanie, obrábanie, pevnostné trieskanie alebo tepelné spracovanie, a výrazne ovplyvňujú únavovú životnosť, odolnosť proti korózii napätím, rozmernú stabilitu a celkovú integritu súčiastok. Typické oblasti aplikácie zahŕňajú letecký priemysel, energetiku, petrochémiu, automobilový priemysel, železničné pardy, tlakové nádoby, plynové potrubia, záverečné zbrane a pórovité produkty.
Účelom testovania je kvantifikovať zvyškové napätia, aby bolo možné posúdiť riziko vzniku trhlín, deformácií alebo predčasného porušenia, optimalizovať technologické parametre výroby a overiť účinnosť operácií ako žíhanie na odstránenie napätí alebo trieskanie. Hlavné techniky zahŕňajú rtg difrakčnú analýzu (XRD), metódu vrtania otvorov podľa princípu uvoľňovania napätí, spojitú elimináciu kontúrovej metódy, ultrazvukovú difrakciu na báze merania rýchlosti šírenia akustických vĺn a elektronovú difrakciu v skenovacom elektrónovom mikroskope (SEM/CBED) pre mikroskopické napätia v zrnách. RTG difrakcia poskytuje nondeštruktívne meranie povrchových napätí s hĺbkovou informáciou po postupnom leptaní, kým vrtacia metóda umožňuje stanovenie gradientu napätí do hĺbky približne 1 až 2 mm.
Typický proces skúšky začína analýzou zadania a definovaním meracích miest na povrchu vzorky, nasleduje príprava povrchu – odstránenie oxidov a znečistenia jemným brúsením alebo elektrolytickým leptom, aby sa neindukovali nové napätia. Pri XRD metóde sa merajú posuny difrakčných línií pri rôznych uhloch ψ a τ, z ktorých sa výpočtom sin²ψ metódou určí zložka napätia v danom smere. Pri vrtacej metóde sa do vzorky postupne vŕta malý otvor v krokoch po 0,05 až 0,2 mm a rozmerné zmeny v okolí otvoru sa snímajú tenzometrickou rozetou alebo optickou metódou digitálnej korelácie obrazu. Medzi základné parametre patrí meracia hĺbka, priestorové rozlíšenie, veličina dvojitej osi napätia, druh napätia (ťahové alebo tlakové), meracia presnosť typicky ±10 až ±30 MPa a detekčný limit okolo ±20 MPa v závislosti od materiálu.
Výsledkom skúšky zvyškových napätí je prehľadné vyjadrenie zložiek napätia v MPa s uvedením meracej metódy, miesta merania, hĺbkového profilu a neistoty merania, čo umožňuje konštruktérom a technológom prijať opatrenia na zníženie napätí alebo preukázať vhodnosť tepelného spracovania.
Rozsah testovania
- Rtg difrakčná metóda s fixným uhlom incidencie – vhodná pre tenké vrstvy a povlaky s malou hĺbkou prieniku.
- Metóda vrtania otvoru s tenzometrickou rozetou – sleduje uvoľnenie napätí pri postupnom vŕtaní centrálneho otvoru.
- Metóda vrtania s optickou snímkou povrchu – používa digitálnu koreláciu obrazu namiesto lepených tenzometrov.
- Kruhová vrtacia metóda – vyhodnocuje napätia z uvoľnenia pri trepaní s väčším priemerom otvoru.
- Kontúrová rezná metóda – meria zmenu tvaru reznej plochy po prepílení a prepočítava ju na vnútorné napätie.
- Metóda postupného odstraňovania vrstiev – kombinuje leptanie alebo brúsenie s meraním deformácie zvyšku vzorky.
- Metóda rozreznania prútov a pásov – hodnotí napätie z zmeny rozmerov po pozdĺžnom reze tenkostenných profilov.
- Ultrazvuková metóda merania rýchlosti šírenia vĺn – prepočítava akustickú anizotropiu na objemové napätie.
- Metóda kritických reflekovaných ultrazvukových vĺn – určuje povrchové napätie z nepriameho odrazu vĺn.
- Barkhausenova šumová metóda – odhaduje napätie z magnetickej odozvy feromagnetického oceľového povrchu.
- Magnetostrikčná metóda – využíva zmenu magnetickej anizotropie v smere ťahu a tlaku.
- Ramanova spektroskopická metóda – stanovuje napätie v keramike, polyméroch a kompozitných vláknach z posunu pásov.
- Fotoluminiscenčná piezospektroskopická metóda – meria napätie v oxidových vrstvách a v keramike z posunu emisného pásma.
- Elektrónová difrakcia v skenovacom mikroskope – poskytuje mapu elastickej deformácie v jednotlivých zrnách.
- Metóda merania zakrivenia podkladu – prepočítava ohyb tenkého podkladu na napätie naneseného povlaku.
- Numerická integrácia napäťových profilov – spája experimentálne hodnoty do celkového napäťového stavu súčiastky.
- Metóda kalibrácie na referenčných vzorkách – overuje presnosť zariadenia porovnaním so vzorkami známeho napätia.
Zhrnutie
Skúška zvyškových napätí v ZHONGXI Testing pokrýva meranie povrchových a hĺbkových napätí kovových súčiastok, zvarov, povlakov, trieskaných vrstiev, aditívne vyrobených dielov aj kompozitných materiálov pomocou RTG difrakcie, vrtacej metódy a ďalších postupov. Služba zahŕňa zváracie spoje, tlakové nádoby, pardy, letecké diely z hliníka a titánu, niklové zliatiny, povlaky a veže veterných turbín. Lehoda vyhodnotia sa pohybuje od 7 do 15 pracovných dní podľa počtu meracích miest a zložitosti hĺbkového profilu, pričom cenovú ponuku vypracuje laboratórny inžinier na základe technického zadania a typu vzorky odovzdanej na analýzu.