小而輕的便攜式X射線殘余應(yīng)力分析儀

小而輕的便攜式X射線殘余應(yīng)力分析儀

日本Pulstec公司制造    型號(hào)：μ-X360J  

— 滿足日本標(biāo)準(zhǔn)JSMS-SD-14-20

    X射線是表面殘余應(yīng)力測(cè)定技術(shù)中為數(shù)不多的無(wú)損檢測(cè)法之一，是根據(jù)材料或制品晶面間距的變化測(cè)定應(yīng)力的，至今仍然是研究得較為廣泛、深入、成熟的殘余應(yīng)力分析和檢測(cè)方法之一，被廣泛的應(yīng)用于科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)的各領(lǐng)域。2012年日本Pulstec公司開(kāi)發(fā)出基于全二維探測(cè)器技術(shù)的新一代X射線殘余應(yīng)力分析儀——μ-X360n，將利用X射線研究殘余應(yīng)力的測(cè)量速度和精度推到了一個(gè)全新的高度，設(shè)備推出不久便得到業(yè)界好評(píng)。由于其技術(shù)之先進(jìn)、測(cè)試數(shù)據(jù)可重復(fù)性之高、使用之便攜，設(shè)備一經(jīng)推出便備受業(yè)界青睞！ 近期，日本Pulstec公司成功克服技術(shù)難點(diǎn)，繼μ-X360n，μ-X360s之后又發(fā)布了新的產(chǎn)品型號(hào)：μ-X360J，將全二維面探測(cè)器技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能完善再次升級(jí)！

產(chǎn)品特點(diǎn)：

相較于傳統(tǒng)的X射線殘余應(yīng)力測(cè)定儀，基于全二維探測(cè)器技術(shù)的μ-X360系列具有以下優(yōu)點(diǎn)：

更快速：二維探測(cè)器一次性采集獲取完整德拜環(huán)，單角度一次入射即可完成殘余應(yīng)力測(cè)量。

更精確：X射線單次曝光可獲得500個(gè)衍射峰進(jìn)行殘余應(yīng)力數(shù)據(jù)擬合，結(jié)果更精確。

更輕松：無(wú)需測(cè)角儀，單角度一次入射即可，復(fù)雜形狀和狹窄空間的測(cè)量不再困難。

更方便：無(wú)需任何液體冷卻裝置，支持便攜電池供電。

更強(qiáng)大：支持?jǐn)U展區(qū)域應(yīng)力分布自動(dòng)測(cè)量功能，具備晶粒尺寸均勻性、材料織構(gòu)、殘余奧氏體含量分析等功能。

基本參數(shù)：

應(yīng)用領(lǐng)域：

1.  機(jī)械加工領(lǐng)域：測(cè)量機(jī)床、焊接、鑄造、鍛壓、裂紋等構(gòu)件的殘余應(yīng)力。

2.  冶金行業(yè)：測(cè)量熱壓、冷壓、煉鐵、煉鋼、煉鑄等工業(yè)生產(chǎn)構(gòu)件的殘余應(yīng)力。 

3. 各種零配件制造：測(cè)量電站汽輪機(jī)制造、發(fā)動(dòng)機(jī)制造、油缸、壓力容器、管道、陶瓷、裝配、螺栓、彈簧、齒輪、軸承、軋輥、曲軸、活塞銷、萬(wàn)向節(jié)、機(jī)軸、葉片、刀具等工業(yè)產(chǎn)品的殘余應(yīng)力。

4. 表面改性處理：測(cè)量滲氮、滲碳、碳氮共滲、淬火、硬化處理、噴丸、振動(dòng)沖擊、擠壓、滾壓、金剛石碾壓、切削、磨削、車（銑）、機(jī)械拋光、電拋光等工藝處理后構(gòu)件中的殘余應(yīng)力。

5. 民生基礎(chǔ)建設(shè)領(lǐng)域：

(1)海洋領(lǐng)域：測(cè)量船舶、海洋、石油、化工、起重、運(yùn)輸、港口等領(lǐng)域設(shè)備和設(shè)施的殘余應(yīng)力。

(2)能源領(lǐng)域：測(cè)量核工業(yè)、電力（水利水電、熱電核電）、水利工程、天然氣工程等領(lǐng)域的設(shè)備和設(shè)施的殘余應(yīng)力。

(3)基礎(chǔ)建設(shè)工程領(lǐng)域：測(cè)量挖掘、橋梁、汽車、鐵路、航空航天、交通、鋼結(jié)構(gòu)等工程領(lǐng)域所用材料、構(gòu)件及其它相關(guān)設(shè)備設(shè)施的殘余應(yīng)力。

6. 國(guó)防領(lǐng)域：測(cè)量武器裝備、重型裝備等軍產(chǎn)品的殘余應(yīng)力。

測(cè)試原理概述：

全二維面探測(cè)器技術(shù)

--單角度一次入射后，利用二維探測(cè)器獲得完整德拜環(huán)。通過(guò)比較沒(méi)有應(yīng)力時(shí)的德拜環(huán)和有應(yīng)力狀態(tài)下的變形德拜環(huán)的差別來(lái)計(jì)算應(yīng)力下晶面間距的變化以及對(duì)應(yīng)的應(yīng)力
--施加應(yīng)力后，分析單次入射前后德拜環(huán)的變化，即可通過(guò)殘余應(yīng)力分析軟件獲得殘余應(yīng)力數(shù)據(jù)。

應(yīng)用軟件：

1. 采用全二維面探測(cè)器獲取完整德拜環(huán)，X射線單角度一次入射即可完成應(yīng)力測(cè)量

2. 全自動(dòng)軟件測(cè)量殘余應(yīng)力并可顯示出半峰寬數(shù)值

3. 內(nèi)在定位標(biāo)記和CCD相機(jī)方便樣品定位，操作極其簡(jiǎn)單快捷 

4. 快捷進(jìn)入預(yù)設(shè)各種材料測(cè)量條件，一鍵執(zhí)行測(cè)量  

晶粒取向分析

晶粒均勻性分析

設(shè)備選件

1. 殘留奧氏體分析

用于提供自動(dòng)計(jì)算剩余奧氏體含量的軟件分析功能

2. XY掃描控制臺(tái)

用于在平面內(nèi)X方向和Y方向精 確調(diào)節(jié)探測(cè)器位置，并對(duì)樣品表面進(jìn)行殘余應(yīng)力區(qū)域測(cè)試，X、Y方向的行程為20cm（15cm可選）

3. 電解拋光裝置

用電化學(xué)腐蝕的方法對(duì)金屬表面做剝層處理

4. 振蕩單元裝置

用于粗晶樣品殘余應(yīng)力測(cè)試

5.多種靶材可供選擇

用戶可以自己更換X射線靶材以滿足更廣的測(cè)試材料需求，可換靶材包括：Cr，V，Cu，Co，Mn 

應(yīng)用案例

 

■ 噴丸領(lǐng)域應(yīng)用

     近日，Yuji Kobayashi博士在噴丸工藝制備的應(yīng)力標(biāo)樣基礎(chǔ)上，比較了sin2Ψ和cosα兩種殘余應(yīng)力分析方法下所測(cè)得的殘余應(yīng)力測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)一步驗(yàn)證了基于全二維面探技術(shù)的cosα殘余應(yīng)力分析方法測(cè)試結(jié)果的可靠性，相關(guān)結(jié)果已發(fā)表在雜志《The Shot Peener》上，詳見(jiàn)：Summer 2019，Volume 33, Issue 3 | ISSN 1069-2010。文章中所采用的基于全二維面探技術(shù)的殘余應(yīng)力測(cè)試設(shè)備為日本Pulstec公司制造的型號(hào)為μ-X360s的新一代便攜式X射線殘余應(yīng)力分析儀。該設(shè)備將全二維面探測(cè)器技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能再次完善升級(jí)。相比于傳統(tǒng)X射線殘余應(yīng)力測(cè)定儀，該設(shè)備具有更快速的測(cè)量時(shí)間（二維探測(cè)器一次性采集獲取完整德拜環(huán)，單角度一次入射即可完成測(cè)量，全過(guò)程平均約60秒），更精 確的測(cè)試結(jié)果（一次測(cè)量可獲得500個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行殘余應(yīng)力數(shù)據(jù)擬合，結(jié)果更精 確），更便利的測(cè)試條件（測(cè)量精度高，無(wú)需冷卻水），以及更強(qiáng)大的測(cè)試功能（具備區(qū)域應(yīng)力自動(dòng)測(cè)量功能，晶粒大小、材料織構(gòu)、殘余奧氏體分析等功能），深受機(jī)械加工、民生基礎(chǔ)建設(shè)、國(guó)防**等領(lǐng)域廣大同行的青睞。 

案例導(dǎo)圖：

基于全二維面探測(cè)器技術(shù)獲得的德拜環(huán)衍射圖像

Yuji Kobayashi博士用到的應(yīng)力標(biāo)樣

以上圖片來(lái)源：《The Shot Peener》Summer 2019，Volume 33, Issue 3 | ISSN 1069-2010 

■ 三維應(yīng)力分析及利用

    目前已經(jīng)有越來(lái)越多的同行專家和學(xué)者開(kāi)始對(duì)μ-X360系列以及該設(shè)備所采用的的方法感興趣。尤其，基于cosα方法的殘余應(yīng)力分析儀設(shè)備因?yàn)橐苿?dòng)方便，使得對(duì)滾動(dòng)接觸疲勞進(jìn)行原位評(píng)估成為可能。Takumi Fujita等人的工作表明^[1]：基于德拜環(huán)的應(yīng)力分析儀跟傳統(tǒng)的X射線衍射應(yīng)力分析儀相比，可快速獲得疲勞、斷裂準(zhǔn)則、裂紋萌生以及滾動(dòng)接觸次表面安定極限等信息；而且，該系統(tǒng)不僅可以用來(lái)研究滾動(dòng)接觸疲勞機(jī)理還可對(duì)滾動(dòng)接觸疲勞的演變程度進(jìn)行定量評(píng)估。Takumi Fujita等人發(fā)表的文章中，關(guān)于三維應(yīng)力測(cè)量及德拜環(huán)測(cè)量所采用的設(shè)備就是日本Pulstec公司制造的型號(hào)為μ-X360的X射線殘余應(yīng)力分析儀設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

[1]. Evaluation of Rol領(lǐng) Contact Fatigue Using X-Ray Diffraction Ring, Materials Performance and Characterization, Vol.5,No.1,2016,pp23-37.

測(cè)試數(shù)據(jù)

■  無(wú)應(yīng)力鐵粉的殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果

■  鈦合金（ TC4 ）殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果：內(nèi)孔位置原位測(cè)量

發(fā)表文章

1. K. Ito et al. / Materials and Design 61 (2014) 275-280 

2. J.-S. Wang et al. / Materials Characterization 99 (2015) 248–253 

3. R. Gadallah et al. / Marine Structures 44 (2015) 232e253 

4. J.S. Robinson, W. Redington / Materials Characterization 105 (2015) 47–55 

5. K. Sugimoto et al. / International Journal of Fatigue, Volume 100, Part 1, July 2017, Pages 206-214 

6. Tanaka / Mechanical Engineering Reviews, Vol.6, No.1 (2019) 

7. N. Karunathilaka et al. / Metals 2019, 9, 783 

8. R. Hajavifard et al. / Materials 2019, 12, 1646 

9. M. Knyazeva et al. / Materials 2018, 11, 2290

用戶單位：

清華大學(xué)

上海交通大學(xué)

天津大學(xué)

山東大學(xué)

東北大學(xué)

北京科技大學(xué)

北京交通大學(xué)

西南交通大學(xué)

......

相關(guān)視頻