齿射线衍射法(齿搁顿)可以检测铸件的残余应力?,且是目前工程领域应用广泛的无损检测方法之一。其适用性及关键要点如下:
一、技术原理与适用性
?基本原理?
残余应力会导致铸件内部晶格发生畸变,改变晶面间距(d值)。X射线照射到材料表面时,发生衍射现象,通过测量不同方位角的衍射峰位移(衍射角2θ变化),结合布拉格定律(2d sinθ = nλ)和弹性力学公式,可计算出残余应力的大小和方向?。?对铸件的适用性?
若铸件晶粒?粗大?(>100 μm)、存在?强织构?(晶粒取向集中)或?多相结构?(如铸铁中的石墨相),可能导致衍射峰重迭或强度过低,影响精度?24。
仅能检测?表层应力?(穿透深度约 ?10–30 μm?),深层应力需结合电解抛光逐层剥离?。
铸件需为?多晶材料?(如金属铸件),且晶粒尺寸宜在 ?10–100 μm? 范围内?。
材料需具备?足够结晶度?,能产生清晰的衍射峰。
表面曲率不宜过大(测试点区域宜为平面或大曲率曲面)?。
? ?适用条件?:
铸件需为?多晶材料?(如金属铸件),且晶粒尺寸宜在 ?10–100 μm? 范围内?。
材料需具备?足够结晶度?,能产生清晰的衍射峰。
表面曲率不宜过大(测试点区域宜为平面或大曲率曲面)?。
?? ?局限性?:
若铸件晶粒?粗大?(>100 μm)、存在?强织构?(晶粒取向集中)或?多相结构?(如铸铁中的石墨相),可能导致衍射峰重迭或强度过低,影响精度?24。
仅能检测?表层应力?(穿透深度约 ?10–30 μm?),深层应力需结合电解抛光逐层剥离?。
&苍产蝉辫;二、检测过程中的关键考量
?试样预处理要求?
表面需清洁无涂层,若有防护层(如油漆),需通过?电解抛光?去除,避免机械处理引入附加应力?。
测试点需平整,曲面区域需调整齿射线光斑尺寸以适应曲率?。
?参数设置与精度控制?
需已知材料参数:?晶体结构、衍射晶面指数、齿射线弹性常数?等?。
采用 ?蝉颈苍?ψ法?(同倾法或侧倾法)进行多角度测量,设备需满足 ?ASTM E915?、?GB/T 7704-2017? 等标准精度要求(如重复性误差<±7 MPa)?。
叁、实际应用中的注意事项
?结果准确性影响因素?
?应力梯度?:表层存在剧烈应力变化时,需多点测量取均值?。
?织构干扰?:若各ψ角衍射峰强度比>3,表明织构较强,需校正算法?。
?设备校准?:仪器需定期校验ψ角旋转中心偏差(<&辫濒耻蝉尘苍;5%)?。
?工程案例参考?
已成功用于?航空发动机叶片?(钛合金铸件)、?齿轮齿根?等复杂构件的残余应力检测,通过冷膨胀工艺引入压应力的效果评估?。
在?汽车铸件?(如曲轴、轮毂)中,用于优化热处理工艺,减少变形风险?。
&苍产蝉辫;四、结论与建议
?齿射线衍射法适用于大多数金属铸件的表层残余应力检测?,尤其在航空航天、汽车制造领域技术成熟。若您的铸件符合以下条件可优先选择:
晶粒细小均匀(无粗晶或强织构);
需无损、高精度(±10 MPa)的表层应力分析;
具备标准试样预处理条件。
对于深层应力或粗晶铸件,建议结合?中子衍射法?(穿透深度高)或?盲孔法?(有损)作为补充?。