Preostali stres se nanaša na notranje stresno stanje, ki ostane znotraj materiala tudi v odsotnosti zunanjih obremenitev. To stresno stanje običajno povzročajo dejavniki, kot so neenakomerna temperaturna polja, plastična deformacija ali fazne spremembe med postopki, kot so obdelava, toplotna obdelava in varjenje. Prisotnost preostalega stresa znatno vpliva na mehanske lastnosti materiala, življenjsko dobo utrujenosti, odpornost na korozijo in druge značilnosti. Zato je natančno zaznavanje preostalega stresa ključnega pomena za zagotavljanje kakovosti in varnosti izdelka. Ta članek bo predstavil več pogosto uporabljenih metod za odkrivanje preostalega stresa in analiziral njihove prednosti, slabosti in uporabne razpone.
1. Metoda mehanskega testiranja
Metoda mehanskega testiranja je posredni pristop za oceno preostalega stresa z merjenjem majhnih sprememb dimenzij predmeta. Uporabljeni pogosti instrumenti vključujejo merilnike napetosti, mikrometri in notranje mikrometrske čeljusti. Osnovno načelo te metode je, da se bodo njene dimenzije (na primer dolžina, premer itd.) Ko obstajajo preostali napetosti, doživele rahle spremembe. Z natančnim merjenjem teh sprememb in uporabo načel elastične mehanike je mogoče oceniti preostali stres znotraj materiala.
Prednosti:
Preprosto delovanje in nizki stroški.
Nizke potrebe po opremi, kar omogoča enostavno izvajanje.
Slabosti:
Le lahko zazna preostali stres na površini materiala, s slabo učinkovitostjo za odkrivanje notranjih napetosti.
Na natančnost merjenja vplivajo različni dejavniki, kot sta izbira merilnih točk in natančnost merilnih instrumentov.
2.Metoda slepe luknje
Metoda slepe luknje je destruktivna tehnika testiranja, ki vključuje vrtanje majhne luknje na površini predmeta, da sprosti stres okoli luknje. Preostali stres se nato sklepa z merjenjem sprememb seva pred in po izdelavi luknje. To metodo je predlagal nemški učenjak Mathar leta 1934 in se je odtlej razvil v razmeroma zrelo metodo za odkrivanje preostalega stresa.
Prednosti:
Primerno za merjenje preostalih stresnih polj s pomembnimi gradienti.
Omogoča visoko natančnost merjenja, zlasti za površinske preostale meritve napetosti.
Slabosti:
Gre za uničevalno metodo testiranja, ki povzroči poškodbe predmeta.
Postopek merjenja je zapleten in zahteva usposobljene operaterje in specializirano opremo.
3. Metoda rentgenske difrakcije
Metoda rentgenske difrakcije se uporablja za merjenje preostalega stresa z uporabo difrakcijskega pojava rentgenskih žarkov v kristalnih materialih. Ko so rentgenski žarki usmerjeni na kristalni material, se pojavi difrakcija in kota difrakcije je povezana s kristalovimi rešetkastimi konstantami. Z merjenjem nihanja difrakcijskih kotov v različnih smereh je mogoče sklepati na preostali napetosti znotraj materiala.
Prednosti:
Nedestruktivno testiranje, kar pomeni, da ne povzroča škode na predmetu.
Primerno za široko paleto trdnih obdelovancev z visoko natančnostjo meritev.
Sposoben testiranja pod različnimi koti na isti točki za zaznavanje učinkov teksture.
Slabosti:
Oprema je draga, operacija pa je zapletena.
Za upravljavca obstaja določena nevarnost za sevanje, ki zahteva ustrezne varnostne ukrepe.
Metoda še vedno ni popolnoma zrela za materiale z velikimi zrni ali teksturiranimi konstrukcijami, kot so aluminijaste zlitine in nerjavno jeklo.
4. Metoda ultrazvočnega testiranja
Metoda ultrazvočnega testiranja meri preostali stres z uporabo razmerja med hitrostjo širjenja ultrazvoka in gostoto materiala. Ko ultrazvočni valovi potujejo skozi material, na njihovo hitrost vpliva gostota materiala. Z merjenjem hitrosti in časa širjenja valov je mogoče sklepati na preostali napetosti znotraj materiala.
Prednosti:
Nedestruktivno testiranje, kar pomeni, da ne povzroča škode na predmetu.
Preprosto delovanje in hitro merjenje.
Primerno za merjenje stresa v velikem območju in v zapletenih strukturah.
Visoka natančnost in občutljivost.
Slabosti:
Zahteva posebno pripravo predmeta, kot je odstranitev premazov.
Na rezultate meritev vplivajo različni dejavniki, kot sta temperatura in struktura materiala.
Sorazmerno nova tehnologija, z nezadostno potrjenostjo na trgu.
Metoda kemične analize
Metoda kemijske analize ocenjuje preostali stres z merjenjem sprememb kemične sestave in mikrostrukture materiala. Ta metoda vključuje kemično obdelavo in analizo materiala, z merjenjem sprememb kemične sestave pa lahko sklepamo o preostalem stresu.
Prednosti:
Ponuja podrobne notranje informacije, vključno s kemično sestavo in mikrostrukturo.
Visoka natančnost meritev.
Slabosti:
Visoki stroški in zapleteno delovanje.
Zahteva destruktivno kemično obdelavo materiala.
Ni primerno za vse vrste materialov.
6. Metoda testiranja magnetnega pomnilnika
Metoda testiranja magnetnega pomnilnika zazna preostali napetost z uporabo nepopravljive preusmeritve kovinske strukture magnetne domene na območjih, ki so koncentrirana s stresom, pojava, znanega kot učinek "magnetnega pomnilnika". Ko je kovina podvržena stresu, se bodo njegove magnetne domene preusmerile. Ta preusmeritev ostane tudi po sprostitvi napetosti, ki tvori "magnetni pomnilnik." Z merjenjem tega učinka "magnetnega pomnilnika" je mogoče sklepati na preostali napetosti znotraj materiala.
Prednosti:
Nedestruktivno testiranje, kar pomeni, da ne povzroča škode na predmetu.
Preprosta operacija, primerna za testiranje na kraju samem.
Slabosti:
Na natančnost merjenja vplivajo različni dejavniki, kot so temperature in motnje magnetnega polja.
Uporablja se le za feromagnetne materiale; Ni primerno za neferromagnetne materiale.
7.Infrardeča metoda termografije
Infrardeča metoda termografije odkrije preostali stres z uporabo toplotnih učinkov, ustvarjenih znotraj materiala, ki je pod stresom. Ko je predmet podvržen stresu, se interno ustvarijo majhne količine toplote. Te temperaturne spremembe je mogoče izmeriti in analizirati z infrardečo toplotno kamero. Z merjenjem in analizo teh temperaturnih sprememb je mogoče sklepati na preostali napetosti znotraj materiala.
Prednosti:
Nezakonsko testiranje, kar pomeni, da ne povzroča škode na predmetu.
Primerno za merjenje stresa na velikih območjih in v zapletenih strukturah.
Slabosti:
Na natančnost meritev vplivajo različni dejavniki, kot so temperatura okolja in površinska emisije materiala.
Draga oprema in zapleteno delovanje.
Zaključek
Obstajajo različne metode za odkrivanje preostalega stresa, vsaka ima svoje edinstvene prednosti, slabosti in uporabnost. V praktičnih aplikacijah je treba celovito upoštevati dejavnike, kot so vrsta materiala, velikost, oblika, značilnosti porazdelitve napetosti in zahteve testiranja predmeta, ki se preizkuša, da izbere ustrezno metodo odkrivanja. Z nenehnim napredkom tehnologije se še naprej pojavljajo nove preostale metode odkrivanja stresa, kot so tiste, ki temeljijo na tehnologiji optičnega zaznavanja vlaken in tehnikah prepoznavanja slik. Te nove metode zagotavljajo sveže ideje in orodja za preostalo odkrivanje stresa.
V prihodnosti se bo odkrivanje preostalega stresa vse bolj osredotočalo na nedestruktivno testiranje, visoko natančnost, spremljanje v realnem času in inteligenco. Ti trendi bodo ponudili natančnejše in zanesljive metode odkrivanja za industrijsko proizvodnjo in znanstvene raziskave.