儀器簡介:
本儀器依據中華人民共和國標準 GB7704--87《X射線應力測定方法》,能夠在短時間內無損地測定材料表面指定點、指定方向的殘余應力(用“ + ”、“ - ”號分別表示拉、壓應力), 并具備測定主應力大小和方向的功能。在構件承載的情況下測得的是殘余應力與載荷應力之代數和,即實際存在的應力。適用于各種金屬材料經過各種工藝過程(如鑄造、鍛壓、焊接、磨削、車削、噴丸、熱處理及各種表面熱處理)制成的構件。本系統(tǒng)因功能齊全而適于實驗室的試驗研究工作,又因輕便靈活而適于現(xiàn)場測量。
X射線應力測定儀屬X射線衍射應力分析儀器,主要用于測定金屬構件的殘余應力,而殘余應力是關乎機械構件和工程的質量、壽命和安全的重要因素,因而該儀器在機械制造、水利水電、熱電核電、航空航天、軍工、核工業(yè)、石油化工、冶金、鐵路、交通等等行業(yè),以及高等院校、科研單位,日益受到高度重視。其次本儀器還可測定鋼中殘余奧氏體含量,而殘奧含量會影響材料的疲勞強度和變形趨勢,所以在機械制造中亦普遍受到關注。近年來特別是軸承、齒輪、彈簧、軋輥等等制造行業(yè),已把殘余應力、殘奧含量測定當成質量控制的必需手段。
技術參數:
測量方法:側傾固定ψ法,擺動法,殘奧測定,織構測定。
定峰方法:交相關法,半高寬法,拋物線法,重心法。
2θ掃描范圍:側傾固定ψ法120°~170°;
側傾固定ψ法45°~170°(備選);
同傾固定ψ法140°~170°(備選)
2θ掃描最小步距:0.01°
2θ掃描每步計數時間:0.1S~20S
ψ角范圍:0°~ 65°
ψ角擺動角度:0°~±6°
X射線管電壓:15~30kV,可調
X射線管電流:3~10mA,可調
X射線管靶材:Cr, Co, Cu, 其中Cr靶為常備,其余供選購。
衍射幾何:聚焦法
準直管直徑:提供產生直徑分別為?1、? 1.5、? 3、? 4.5、? 6mm X光斑的準直管。
測角儀重量:10 kg
最簡裝置總重量:45 kg
供電要求:AC 220V±10%,1000W,50Hz
應力分析儀主要特點:
X射線應力測定方法分為同傾法和側傾法, 側傾法比同傾法具有無可比擬的優(yōu)越性;從另一角度分類又分為固定ψ0法和固定ψ法,后者又因原理準確實用效果好而優(yōu)于前者。更具魅力的是將此二優(yōu)結合起來,即在側傾的條件下實施固定ψ法便會產生喜人的新特點──吸收因子恒等于1。這就是說,不論衍射峰是否漫散,它的背底都不會傾斜,峰形基本對稱,而且在無織構的情況下峰形及強度不隨ψ角的改變而變化。顯然這個特點對提高測量精度是十分有利的。所以行家們都知道,側傾固定ψ法是最理想的測量方法 。然而,迄今國內外尚無以側傾固定ψ法為主的應力測定儀。所以在我國X射線應力測定領域里普遍采用的都是同傾固定ψ 0法。對于使用多功能儀器者來說,雖然在必要時可以實現(xiàn)固定ψ法和側傾法,但是由于儀器機構和功能的限制,總會伴隨諸多困難和麻煩,更難應用于現(xiàn)場測量。新型 X-350A X射線應力測定儀便是在這種情況下應運而生的。本儀器以其獨創(chuàng)性和先進性獲得國家專利(ZL 專利號:98244375.7)。
1、 本儀器的測角儀以其獨特的構思和巧妙的設計,使得在2θ平面上的X光管和探測器同時等速相對而行,嚴格滿足固定ψ法的幾何要素;另外,又使2θ平面與ψ平面相互獨立。這樣便保證了本系統(tǒng)以側傾固定ψ法為主,實現(xiàn)理想的測量方法(必要時還可以轉為同傾固定ψ法,如下述);同時保持結構簡潔靈活輕便的特點。2θ掃描范圍:120°~170°,在側傾法的條件下,測定應力既可利用高衍射角又可利用較低衍射角.這樣,除適用于鐵素體型鋼和鑄鐵材料之外,還為奧氏體不銹鋼、鋁合金、鈦合金、銅合金以及高溫合金、硬質合金等材料的應力測定帶來方便并可提高測量精度。側傾固定Ψ法另一特點是對于各種形狀的零部件有更好的適應性,特別是對于齒輪的齒根部位。
2、 備選的X-350AL型同傾非對稱測角儀,2θ掃描范圍:140°~170°。采用這種機構有利于解決類似直角焊縫部位的測試問題。
3、 本儀器θ-θ掃描Ψ測角儀的衍射幾何 為聚焦法。如由圖所示。在 X 射線管和 X 射線探測器以θ-θ方式沿測角儀圓掃描過程中,X 光源點、試樣上被照射點和探測器接受點,三者隨時同處在一個聚焦圓上,當然,隨著掃描過程,聚焦圓的大小是逐步變化的。
4、 測定殘余奧氏體含量更為便當。本儀器2θ掃描范圍120°~170°, 一次掃描可以得到αFe(211) 、γFe(220)兩個完整的衍射峰,無需另外安裝延長掃描范圍的附件,測試更加方便、快捷、準確。而且可以針對同一測試點取不同的Φ角、角進行測定,以便探測織構的影響。必要時,可以做到殘奧含量和殘余應力同時測定,亦即一次測量得到殘奧含量和殘余應力兩項數據。這些都是本儀器獨有的功能,對于各種實體工件具有極其可貴的實用價值。
5、 支架與測角儀之間可以裝備針對同一測試點轉Φ角的連接機構,這樣即可測定主應力的大小及其方向。
6、 應用PC微電腦,Windows 環(huán)境操作,界面友好,使用方便。提供側傾、同傾固定ψ法、擺動法應力測定以主應力計算、殘奧測定等專用軟件,豐富而實用。自動生成專業(yè)而翔實的實驗報告;根據用戶要求,還可以生成英文版實驗報告。
7、 引入交相關法進行數據處理,顯著提高定峰和應力測量精度。
8、 為X光管配置高壓開關電源,最大功率30KV×10mA,穩(wěn)定度優(yōu)于0.1% 。
9、 采用微型激光器校準測試點的位置與方向。
本應力分析儀器主機由以下五部分組成:PC微機、主機箱、高壓油箱、測角儀及臺式支架。
PC 微機的最低配置應能支持Windows98/2000/me/xp。
主機箱內有高壓電源控制系統(tǒng)、接口線路和單片機系統(tǒng)、步進電機驅動器、計數放大器,以及1500V、24V、5V電源。
高壓油箱輸出15kV~30kV電壓,通過高壓電攬供給測角儀上的 X 射線管。
測角儀是測量執(zhí)行機構。儀器的核心部件 X 射線管和 X 射線探測器就裝在測角儀上。
本儀器的測角儀為θ-θ掃描Ψ測角儀。這是本研究所的專利技術。
X 射線管和 X 射線探測器同步等量相背掃描,二者各前進一個 θ,則衍射角改變 2θ,故名θ-θ掃描。在整個掃描過程中,衍射晶面法線保持不動,準確體現(xiàn)固定Ψ法的幾何要求。
將上述θ-θ掃描平面設置在與Ψ平面相垂直的位置上,衍射晶面法線含于θ-θ掃描平面之中,且處在與試樣表面垂直的平面里。這樣,可以直觀地看出,當θ-θ掃描平面沿著Ψ導軌轉動時,該平面與試樣表面之夾角就是Ψ角——衍射晶面與試樣表面法線之夾角。這正是側傾法的幾何布置。所謂Ψ 測角儀,其實質即在于此。
測角儀上采用了圓弧滾動導軌、諧波齒輪等先進機械元件,運動精密而流暢。
本儀器的測角儀有三種型式:
1、X-350A型θ-θ掃描Ψ測角儀,2θ掃描范圍120°~170°;
2、X-350A45170型θ-θ掃描Ψ測角儀 2θ掃描范圍45°~170°;
3、X-350AL型同傾非對稱測角儀。
臺式支架用于支承測角儀。它包含 X、Y、Z 三個平移機構,均采用直線滾動導軌。底座和加長腳上裝有螺栓支腳。調整螺栓支腳可以保證測角儀的主軸線與測試點法線重合。調整 Z 向平移機構可以校準測角儀至測試點的距離。調整 X、Y 平移機構則是為了對準選定的測試點,便于連續(xù)測定應力在工件表面各點的分布。螺栓支腳下端的球頭用于連接電控永磁吸盤。立柱可以旋轉360°,在采用了吸盤之后,旋轉立柱可以擴大測試范圍。
主要附件:
立式測量架
電解拋光機
電控永磁吸盤
熱交換器
X射線防護罩
鑄鐵平板
工作臺
試樣夾具
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