Тензометрический метод контроля остаточных напряжений

Применяется для контроля остаточных напряжений 1-го рода для любых отливок из чугуна, стали и цветных металлов. Метод заключается в измерении с помощью тензодатчиков деформация, возникающей в определённом участке отливки после его отрезки (вырезки).

Тензодатчик – это тензорезистор в виде тонкой высокоомной проволоки. Тензодатчик наклеивают на исследуемый участок. Наклеенная тонкая проволока деформируется (сжимается или растягивает­ся) вместе с исследуемым участком отливки.

По изменению сопротивления тензодатчика определяют величину деформацииε‚ с помощью наклеенных треугольником трех тензодатчиков измеряют деформации ε₁‚ ε₂‚ ε₃ ирассчитывают главные деформации ε _Х, ε; определяют значения и направления главных остаточных напряжений ε _Х‚ σ_Y‚ tgφ (рис.1).

(2)

(3)

(4)

где Е – модуль упругости материала; μ – коэффициент Пуансона.

 

 

Рис.1. Схема наклейки тензодатчиков 1,2,3 на отливку, ____ линия разреза отливки.

 

Исследуемые участки отливки отрезают на фрезерном станке или высверливают в виде «столбиков» пустотелым сверлом.

В ряде случаев (сложность приклейки, разогрев и возможность повреждения тензодатчиков при отрезке и т.д.) на исследуемый участок наносят риски или кернения, между которыми замеряют расстояния до и после разрезки с помощью механических индикаторов.

МЕТОД ПРОГИБА

Заключается в измерении стрелы прогиба отливки после удаления по всей её длине слоя металла с остаточными напряжениями. Ме­тод используется для определения остаточных напряжений I-го рода в протяжённых отливках; плитах, пластинах, лопатках, станинах т.д.

В результате ослабления поперечного сечения отливки при стравливании, состругивании или сфрезеровании слоя металла происх­одит перераспределение первоначальных остаточных напряжений и возникает коробление, оцениваемое стрелой прогиба

(1)

где σ – остаточные напряжения в срезанном слое; f_i – стрела прогиба в сечении отливки с координатой x_i; Е – модуль упругости материала; J_y – момент инерции‚ - статический момент инерции рассматриваемого сечения отливки; l – длина отливки.

РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД

Применяется для контроля остаточных напряжений 1-го и II-го рода любых отливок.

Макронапряжения вызывают изменения межплоскостного расстояния, что выявляется путемсравнения данных о расстояниях между атомами в эталоне ив отливке.

Микронапряжения вызывают спектр искажений решётки, что проявляется в уширении интерференционных максимумов на рентгенограмме. Степень уширения, т.е. характеристика уровня остаточных напряжений II рода, определяется по отношению к эталонному образ­цу.