A tensão residual é um dos fatores mais importantes que afetam as propriedades mecânicas dos componentes. É necessário reduzir a tensão residual prejudicial e prever a tendência de distribuição e o valor da tensão residual. Neste artigo, oteste não destrutivoé introduzido um método de teste de tensão residual.

1 método ultrassônico

O método ultrassônico é baseado nas características de propagação das ondas ultrassônicas no interior do material, ou seja, a tensão de tração faz com que o tempo de propagação das ondas sonoras se torne mais longo e a velocidade do som se torne mais lenta, e a tensão de compressão é o oposto, e a tensão é medido pelo efeito de birrefringência acústica causado pelo estresse. A mudança na velocidade do som causada pela mudança de tensão é muito pequena, 100MPa causa apenas cerca de 0,1% de mudança na velocidade do som. A onda longitudinal refratada crítica (LCR) é uma onda longitudinal refratada com um ângulo refratado de 90 graus, que é a mais sensível ao estresse e a mais amplamente utilizada. O método de cálculo de tensão da onda LCR é o seguinte:

A capacidade de penetração ultrassônica é forte, e a tensão residual dentro do componente e da mesa pode ser uma detecção não destrutiva, e o instrumento de teste ultrassônico é fácil de transportar e pode ser usado para medições externas e no local. No entanto, o método ultrassônico precisa fazer um experimento de calibração ao medir a tensão e é afetado pela mudança de espessura da camada de acoplamento acústico entre a sonda e o componente, a estrutura do material do componente e a temperatura ambiente.

2 Método de difração de raios X

O método de raios X foi proposto por estudiosos russos em 1929. Após anos de desenvolvimento, os métodos de medição teóricos e práticos estão relativamente maduros e é o método de teste de tensão residual não destrutivo mais amplamente utilizado atualmente.

(1)Princípio

A medição da tensão residual por difração de raios X é baseada na teoria da difração de raios X. Quando um raio X de comprimento de onda λ brilha na superfície de um cristal, ele recebe a crista da luz refletida do raio X em um ângulo específico (2θ), que é o fenômeno deDifração de raios X.Entre eles, o ângulo de difração 2θ, o comprimento de onda λ dos raios X e a distância d do plano do cristal de difração obedecem à famosa lei de Bragg: 2dsinƟ=nλ.

Onde K é a constante elástica, quando o comprimento de onda do raio incidente é selecionado (λ é certo), medindo o ângulo de difração θ, a distância entre as faces do cristal após a tensão pode ser obtida a partir da equação de Bragg, e então o correspondente o valor da tensão residual pode ser obtido. Deve-se ressaltar aqui que, como o cristal é anisotrópico, a constante elástica K é diferente do módulo de elasticidade E no sentido macroscópico, e a constante elástica K precisa ser calculada de acordo com o plano cristalino difrativo selecionado.

Em 1961, o estudioso alemão Macherauch combinou a teoria da elasticidade e a equação de Bragg para propor o método sin2ψ para medir a tensão residual bidimensional:

De acordo com a relação geométrica entre o plano ψ e o plano de varredura 2θ do goniômetro, ele pode ser dividido em dois métodos de teste: método de co-inclinação e método de inclinação lateral para detectar com precisão a tensão superficial da peça de trabalho.

3 Método de difração de nêutrons

O método de difração de nêutrons é semelhante ao método de difração de raios X, mas a profundidade de penetração de nêutrons é maior, de modo que pode detectar a distribuição de tensão residual dentro do material a granel (na ordem de centímetros).A precisão do pico de difração de nêutrons é afetado pela intensidade de difração, que depende principalmente do tempo de teste sob certas condições, como potência do reator,cristal de difraçãosuperfície e volume do medidor.

4 Método magnético

Atualmente, existem dois métodos magnéticos em uso: método de ruído magnético e método de deformação magnética. O princípio básico da medição de ruído magnético é usar o efeito magnetostritivo de substâncias ferromagnéticas. A tensão causará a alteração do espaçamento da parede do domínio do material ferromagnético, o que afetará a intensidade do sinal emitido por Barkhausen. O método de deformação magnética consiste em usar a anisotropia magnética do material para medir a tensão. Quando há estresse, a permeabilidade mudará de acordo. Durante a medição, a resistência magnética do laço magnético formado pelo sensor e a superfície do material mudará, e então o fluxo magnético do laço magnético mudará, conforme mostrado na Figura 5.

O método de deformação magnética não pode medir grandes tensões residuais (mais de 300 MPa), e a relação entre tensão e permeabilidade é não linear. O método magnético possui equipamentos pequenos, etapas de teste simples e velocidade de medição rápida, mas é difícil medir diretamente o valor da tensão multiponto e só pode medir a relação quantitativa entre a principal diferença de tensão em um único ponto e os parâmetros de medição magnética .

Em vários campos industriais, a tecnologia e aplicação de teste de estresse residualtêm sido altamente valorizados, mas atualmente existem poucos métodos de teste e cada método de teste tem certas limitações. Atualmente, a maioria das aplicações é a difração de raios X. Como um método de teste não destrutivo,Raio Xsó pode ser medido na camada fina da superfície e os requisitos da superfície de teste são altos.