Che cos'è lo stress residuo? Quale analizzatore di stress residuo è buono?

Cos'è lo stress residuo?
Indipendentemente dal carico esterno, ci sono sollecitazioni interne nella struttura e nei materiali. Questi stress sono chiamati stress residui. Lo stress residuo provoca la deformazione corrispondente al cambiamento della spaziatura del reticolo. Lo stress residuo spontaneamente raggiunge l'equilibrio, perché lo stress residuo di trazione è noto come lo stress residuo di compressione dannoso che è considerato benefico.
Stress da taglio
Perché è importante la misurazione dello stress residuo?
Lavorazioni meccaniche, saldatura, pallinatura, trattamento termico, rettifica e altri processi produttivi produrranno stress residuo. La misurazione delle sollecitazioni residue è un metodo di base per determinare se i componenti sono in grado di sopportare carichi pesanti e condizioni di sollecitazione nella vita utile. Possono anche essere introdotti intenzionalmente in modo appropriato.
Metodo di misurazione dello stress residuo
Esistono molti modi per misurare lo stress residuo. Questi metodi sono generalmente divisi in metodi non distruttivi, semi-distruttivi e distruttivi o basati sulla diffrazione, metodi basati sul rilassamento della deformazione e altri metodi. Tutti i metodi di misurazione delle sollecitazioni residue sono indiretti. Le sollecitazioni residue sono calcolate o derivate da misurazioni come deformazioni elastiche o spostamenti.
Metodo di misurazione dello stress residuo basato sulla diffrazione:
Nel metodo basato sulla diffrazione, la legge di Bragg viene utilizzata per misurare la deformazione elastica e lo stress viene calcolato in base alla legge di Hooke, al modulo elastico (E) e al rapporto di Poisson (V).
Diffrazione di raggi X
Rispetto alla luce visibile, i raggi X hanno un'elevata energia e una breve lunghezza d'onda, il che lo rende molto adatto per rilevare la distanza della superficie del cristallo (= stress residuo) nei materiali cristallini. La tecnologia di diffrazione dei raggi X fornisce dati affidabili e senza precedenti per la valutazione del controllo di qualità. Questa tecnologia è adatta a tutti i materiali cristallini, compresa la ceramica. Il metodo di diffrazione dei raggi X può misurare lo stress assoluto senza calibrazione di campioni privi di stress. I risultati della misurazione dello stress residuo sono espressi in MPa assoluto.
Diffrazione di neutroni
La diffrazione di neutroni (nd) fornisce tensori di stress residuo completi σ 11 (paralleli alla superficie), σ 22 (paralleli alla superficie) e σ 33 (perpendicolari alla superficie) per l'analisi di componenti spessi. Come XRD, nd usa la legge di Bragg per misurare la deformazione elastica e calcola lo stress secondo la legge di Hooke, il modulo elastico (E) e il rapporto di Poisson (V). A causa del costoso diffrattometro fisso per la generazione di neutroni, la diffrazione di neutroni per la misurazione dello stress residuo non è stata ottenuta in modo ampio e facile.
Diffrazione di sincrotrone
La diffrazione di sincrotrone è un livello più elevato di diffrazione di raggi X. Per componenti con geometria complessa, è possibile utilizzare la diffrazione di sincrotrone, ma la dimensione dei componenti è generalmente limitata. Ci sono solo molte strutture di sincrotrone in tutto il mondo, il che rende il metodo non portatile ed economico.
Misurazione dello stress residuo mediante perforazione
La perforazione è una tecnica di rilassamento dello stress comune per misurare lo stress residuo. Effettuando un piccolo foro cieco nell'area target per rimuovere il materiale di sollecitazione, il materiale attorno al foro trova spontaneamente un nuovo equilibrio di sollecitazione. Ciò provoca lo spostamento della superficie vicino al foro.
Metodo dell'estensimetro del foro di trivellazione
Utilizzando il metodo del misuratore di macchie, installare un estensimetro speciale sulla superficie da misurare. Lo stress residuo è stato misurato su un estensimetro di rilassamento.
Metodo di perforazione ESPI
Usando il metodo ESPI, lo spostamento vicino alla superficie viene misurato usando un interferometro ottico. Quindi, lo spostamento misurato viene utilizzato per calcolare lo stress nel volume prima della perforazione.