سنجش تنش بجاییمانده در فلزات با استفاده از دستگاه XRD بازدید ۱۲۰۹
شرایط بررسی تنشهای موجود در یک جزء اصولا با روشهای آنالیتیکال و محاسباتی جدید وجود دارد. در واقع، در بسیاری از موارد که شکستگی ناگهانی رخ میهد، به دلیل وجود تنشهای بجاییمانده است که شدیدا از عمر اجزاء میکاهد. به عنوان مثال، به دلیل تحرکات حرارتی یا ماشینی، استرس میتواند در طول عمر یک ماده جمع شود و سبب شکست ناگهانی یک جزء فنی در یک ساختار مکانیکی شود. از اینرو برای بهبود ایمنی و دوام مواد کنترل تنش باقی مانده ضروری است. شیوههای تعیین تنش مختلفی وجود دارد که برخی از این روشها مخرب و برخی غیر مخرب هستند. برای اندازهگیری استرس باقی مانده از تکنیک پراش X-Ray به عنوان یک روش غیر تخریب استفاده میشود.
پراش (Diffraction) پدیدهای است که در آن اشعههای ایکس پراکنده شده توسط اتمها در یک ساختار بلورین در جهتهای خاص فضایی همدیگر را تقویت کرده و اشعه قویتری را به وجود آورند. این پدیده که تنها روش مستقیم تعیین ترکیب و ساختار فازی مواد است. و برای تعیین عموم کمیات ساختار کریستالی از قبیل ثابت شبکه، هندسه شبکه، تعیین کیفی مواد ناشناس، تعیین فاز کریستال ها، تعیین اندازه کریستالها، جهتگیری تک کریستال، استرس، تنش، عیوب شبکه وغیره، قابل استفاده است. کاربرد وسیعی در تعیین ساختار بلورین مواد و فازهای بلوری موجود در نمونههای معدنی دارد.
اساس کار روش پراش اشعه ایکس XRD
بر اثر برخورد اشعه ایکس به اتمهای یک ماده، الکترونهای آن تحریک شده و نوسان میکنند و از آنجا که ذرات باردار شتاب دار از خود امواج الکترومغناطیس ساطع میکنند این نوسانات باعث تابش امواج جدیدی میشوند در نتیجه اشعه ایکس ورودی را در اطراف اتم پراکنده میکنند.
در صورتی که اشعههای پراکنده شده همفاز باشند یکدیگر را تقویت میکنند (فاصله طی شده توسط اشعههای پراکنده شده مضرب صحیحی از طول موج اشعه ایکس تابیده شده باشد)در غیر اینصورت اشعهها یکدیگر را تضعیف و حذف میکنند و اختلاف مسیر ایجاد شده ایجاد اختلاف فاز میکند. تقویت یا تضعیف اشعهها توسط یکدیگر، بستگی به اختلاف فاز پدید آمده خواهد داشت.
در مواد آمورف اشعهها یکدیگر را تضعیف میکنند و پدیده پراش اتفاق نمیافتد، ولی اگر اتمها به صورت منظم و با فاصلههای مشخص کنار هم قرار گیرند (ماده کریستالی باشد)، اختلاف مسیر طی شده مضربی از طول موج اشعه ایکس بوده و پراش صورت میگیرد
اندازهگیری استرس بجاییمانده با دستگاه پراش اشعه x
باتوجه به توضیحات قبل، میتوان برای اندازهگیری استرس یا تنش بجاییمانده اجزای مکانیکی مانند اجسام فنری و حلقههای پیستون از تکنیک پراش X-Ray استفاده کرد.
در این یک تحقیق میدانی، نمونهای از اندازهگیری سریع تنش باقی مانده در راهنمای خطی (Linear Guide) و یک فنر ماشین (coil spring)، با استفاده از دستگاه پراش اشعه ایکس XRD-7000 ساخت شرکت شیمادزو به همراه آشکارساز OneSight با سرعت بالا و دامنه وسیع و سیستم اندازهگیری استرس، مورد آزمایش قرار گرفت. آشکارسازOneSight wide-range high-speed یک آرایه نیمه هادی با بیش از ۱۰۰۰ کانال است و در مقایسه با آشکارساز سوسوزن مرسوم، اندازهگیری سریع را که به دلیل حساسیت آن است، بیش از بیست برابر نوع سوسوزن، بدست میدهد. نتایج آزمایش نشان میدهد، دستگاه X-Ray Diffraction یک ابزار مطمئن، حساس و سریع برای اندازهگیری تنش باقی مانده در فلزات است.
دیدگاهتان را بنویسید