Ispitivanje i defektoskopija konstrukcija

Transcript

1 Mjerenje zaostalih v.as.mr. Samir Lemeš Mjerenje zaostalih Pojam zaostalih Mjerenje krtim lakovima Mjerenje fotoelastičnom oblogom Mjerenje ultrazvukom Mjerenje zaostalih 2/38 Pojam zaostalih Zaostala su koja ostaju unutar komponente ili strukture nakon što se uklone sve vanjske sile koje na nju djeluju Mogu biti na pritisak (negativna) ili na zatezanje (pozitivna) Pojam zaostalih Naprezanja se mogu razložiti na normalna (djeluju okomito na površinu) i na tangencijalna (djeluju paralelno površini) U svakoj tački ima 6 nezavisnih komponenti Mjerenje zaostalih 3/38 Mjerenje zaostalih 4/38 Pojam zaostalih Zaostala nastaju nakon plastične deformacije usljed mehaničkih ili termičkih opterećenja ili usljed faznih promjena Mehanički i termički procesi koji djeluju na komponentu u eksploataciji također mogu izazvati zaostala Pojam zaostalih Zaostala zatezna otvaraju pukotine i povećavaju propagaciju pukotine Zaostala na pritisak zatvaraju pukotinu i usporavaju njenu propagaciju residual stress eigenspannung Mjerenje zaostalih 5/38 Mjerenje zaostalih 6/38 1

2 Pojam zaostalih Zaostala se sastoje od kombinacije 3 tipa : Tip I: Makro- Tip II: Mikro- veličine zrna (usljed anizotropije zrna ili usljed prisutnosti više faza) Tip III: Naprezanja unutar zrna usljed nesavršenosti kristalne rešetke Difrakcijom x-zraka se zaostala mjere preko udaljenosti između kristalografskih ravnina Mjerenje zaostalih 7/38 Mjerenje zaostalih 8/38 Mjerenje zaostalih 9/38 Kad je materijal izložen zatezanju udaljenost ravnina kristalne rešetke (d-udaljenost) se povećava, a pod pritiskom se smanjuje Naprezanja se računaju iz izmjerenih d-udaljenosti X-zrake se odbijaju od kristalnih materijala po Braggovom zakonu Mjerenje zaostalih 10/38 Braggov zakon: nλ = 2dsinθ n = red difrakcije λ = talasna dužina snopa x-zraka d = udaljenost između ravnina rešetki unutar materijala θ = ugao difrakcije snopa Metoda se može koristiti na svim kristalnim materijalima (metali, keramike) Visoka prostorna rezolucija Mogu se mjeriti i površinska i dubinska Vrlo brza metoda Metoda bez razaranja Rezultati su kvantitativni i lako provjerljivi Najniži troškovi po mjerenju Može mjeriti gustoću dislokacija Može mjeriti određene faze Moguća je i stacionarna i prenosiva izvedba uređaja za ispitivanje Mjerenje zaostalih 11/38 Mjerenje zaostalih 12/38 2

3 Primjer: mjerenje zaostalih na cjevovodu prenosivim uređajem za difrakciju x-zraka Mjerenje zaostalih 13/38 Mjerenje zaostalih 14/38 Metoda relaksacije uklanjanjem sloja materijala Rozeta za određivanje zaostalih metodom ukopavanja žljeba Mjerenje zaostalih 15/38 Mjerenje zaostalih 16/38 Mjerenje zaostalih 17/38 Ova metoda daje informaciju o iznosu zaostalih napona ispod površine objekta ispitivanja. Da bi se oni odredili, potrebno je poznavati relaksacione funkcije k 1 i k 2 koje zavise od dubine izbušenog prstena Mjerenje zaostalih 18/38 Metoda prsten-jezgro: Na površini objekta, gdje se određuju zaostala, urezuje se žlijeb određene dubine (z) Na taj se način izaziva relaksacija zaostalih 3

4 Mjerenje zaostalih 19/38 Metoda bušenja otvora: Izbušeni otvor prekida tok sila na površini, i tako dovodi do relaksacije materijala oko otvora. Odgovarajuća rozeta 0 /45 /90 je pozicionirana na mjernoj tački i registruje referentne vrijednosti ε r (ε a ε b ε c ) Mjerenje zaostalih 20/38 Glavna normalna se tada određuju kao: E σ1,2 = ( Δ εa +Δ εc) ± 4 A E Δ Δ + Δ +Δ Δ 4 B ( ε ε ) ( ε ε ε ) 2 2 a c a c b A i B su konstante koje zavise od veličine primijenjene rozete Mjerenje zaostalih 21/38 Mjerenje zaostalih 22/38 Mjerenje zaostalih 23/38 Mjerenje zaostalih 24/38 4

5 Varijacije otpuštenih radijalnih i tangencijalnih deformacija sa udaljenošću (duž glavnih osa) od centra izbušene rupe jednoosno zaostalo naprezanje Mjerenje zaostalih 25/38 Mjerenje zaostalih 26/38 Mjerenje zaostalih 27/38 Mjerenje zaostalih 28/38 Mjerenje krtim lakovima Posebno pripremljeni lakovi koji se najčešće nanose sprejom Nakon sušenja, lokacija i smjer glavnih se dobiju posmatranjem malih pukotina na laku Ova tehnika daje ukupno stanje raspodjele po površini Koristi se u kombinaciji s drugim tehnikama, npr. za pozicioniranje mjernih traka Mjerenje krtim lakovima Za mjerenje zaostalih, koristi se metoda relaksacije Ne daje kvantitativne rezultate, nego informacije o smjeru i karakteru Radijalne pukotine oko zabušene rupe zaostala na zatezanje Kružne pukotine oko zabušene rupe zaostala na pritisak Fotoelasticimetrija je eksperimentalna metoda za određivanje i deformacija Zasniva se na promjeni osobina prelamanja svjetlosti posebnih materijala (Araldit-B) kad su napregnuti Za mjerenje zaostalih koriste se fotoelastične obloge Mjerenje zaostalih 29/38 Mjerenje zaostalih 30/38 5

6 se često sastoji iz dva sloja: reflektivni i fotoelastični Oprema se sastoji od izvora svjetlosti, polarizatora, analizatora i kamere Polarizacija svjetlosti: Mjerenje zaostalih 31/38 Mjerenje zaostalih 32/38 Obloga se može nanijeti sprejom ili u obliku filma Mjerenje zaostalih 33/38 Mjerenje zaostalih 34/38 Mjerenje ultrazvukom Mjerenje ultrazvukom Ako u materijalu postoje zaostala, brzina zvuka zavisi od polarizacije Kako polarizirani ultrazvučni talasi imaju različite brzine, dolazi do interferencije Dolazi do promjene amplitude i faze emitovanih talasa, na osnovu čijeg mjerenja se može utvrditi stanje Mjerenje zaostalih 35/38 Mjerenje zaostalih 36/38 6

7 Mjerenje ultrazvukom Druge metode Magnetne metode (magnetoelastični efekat) Raman spektroskopija Sinhrotron Difrakcija neutrona Mjerenje zaostalih 37/38 Mjerenje zaostalih 38/38 7