Đo lường ứng suất bề mặt trụ của thép cán dùng nhiễu xạ tia x

  ngăsutălƠămộtănhơnătăquanătrngănhăhởngăđnăđộăbn,ătuiăthă caăchiătită máy.ăCóănhiuăphngăphápăxácăđnhăngăsută nhngăphngă phápănhiuăxăXậquangăcóă nhiuăuăđimăhnăsoăviănhữngăphngăphápă khácănh:ăkhôngăpháăhyămuăđo,ăchoăktăquăchínhăxác,ăd dƠngătựăđộngă hóaầtuyănhiên,ăsựăhpăthuătiaăXălƠmăchoăktăquăđoăngăsutăchaăthtăsựă chínhăxác.ăHƠmă hpăthuăđiăviăvtăliệuăđẳngăhngăđợcănghiênăcuăbởiă Cullity,ăLêăChíăCngă,ăCh.Genzel ăNhngăđiăviăvtăliệuăthépăC4ηăvƠăbă mặtătrụ.ăVìăvy,ătácăgiăchnăđătƠi:ă “ TrongănghiênăcuănƠyătácăgiăsửădụngăphngăphápăđoăkiuăΩăvƠă khoăsátătrongăphnămmămatlab,ăktăquăchoăthy:  TrngăhợpăcăđnhăgócăăbánăkínhăRăcƠngălnăthìăngăsutăătĕng.  Trngăhợp soăsánhăngăsut,ăkhiăbánăkínhăRănhăthìăđộăsaiălệchă ngăsutăcao,ăbánăkínhăRătĕngăthìăđộăsaiălệchăgim. ABSTRACT  There are various methods for determination of the residual stress, such as the hole ậ drilling method, ultrasonic method and X ậ ray diffraction method. However, the X ậ ray diffraction method is more advantageous than the others because it can nondestructively and accurately determine residual stress and it is easy to be automated. Nevertheless, the results of measuring residual stresses using x-ray diffraction is not accurate because of its absorption. Absorption function for isotropic materials was studied by: Cullity, Koistinen, Ch.Genzel But the function of the absorbed x-ray for anisotropic materials hasn’t been studied. Therefore, the subject of this thesis will be: -ray diffraction” In this reseach, reseacher ues Side ậ inclination method and investigate by Matlab software, give the results:  Theălargerăfixedăangleăăis,ătheămoreătheăradius R increases stress.  In the case comparing stress, the smaller the radius R is,the higher error of stress, but the radius R increases so this is reduced.   Trang QuytăđnhăgiaoăđătƠi Lýălchăcáănhơn i Liăcamăđoan ii Liăcámăn iii Tómătắt iv Mụcălục v Danhăsáchăcácăkýăhiệu vi Danhăsáchăcácăbng vii Danh sách các hình viii  1 1.1. Đặtăvnăđ 1 1.2. Nộiădungănghiênăcu 2 1.3. NhiệmăvụănghiênăcuăvƠăgiiăhnăđătƠi 2 1.4. Phngăphápănghiênăcu 2 1.5. Đimămiăcaălunăvĕn 2 1.6. Giáătrăthựcătinăcaălunăvĕn 3  4 2.1.ăGiiăthiệuăvătiaăX 4 2.1.1.ăLchăsửătiaăX 4 2.1.2.ăLchăsửăphátătrinăătiaăX 5 2.1.3.ăngădụngătiaăX 6 2.1.4.ăToătiaăXă[2] 6 2.1.η.ăĐặcăđimăcaăđngăbcăxă[3] 7 2.1.6.ăNhiuăxătiaăX 10 a.ăHiệnătợngănhiuăxăTiaăXă[4] 10 b.ăĐnhălutăψragg 11 2.1.7.ăGiiăhnăbcăsóngăvƠăhiệnătợngăquangăph 13 2.2.ăNguyênălýăcuătoăthităbă[1] 15 2.2.1.ăPhngăphápăchụpănh 15 a.ăCuăto 15 b.ăNguyênălýăcaăphngăpháp 15 2.2.2. Phngăphápănhiuăxăkă(diffractometer) 16 a.ăCuăto 16 b.ăNguyênălýăcaăphngăpháp 16 2.2.3.ăChiuăsơuăthmăcaătiaăX 19 2.2.4. Tính ng sut 19 2.2.η.ăXácăđnh bin dng 19 2.2.θ.ăXácăđnh mi quan hệ ng sut - bin dng 22 2.2.7.ăuăđimăcaăphngăphápăđoănhiuăxăkăsoăviăphngăphápăchụp nh 25   26 3.1.ăCácăphngăphápăđoătrênămáyănhiuăxăđnătinhăth 26 3.1.1.ăPhngăphápăđoăkiuă 27 a.ăPhngăphápăđoăkiuă căđnhă 28 b.ăPhngăphápăđoăkiuă căđnh  o 29 3.1.2.ăPhngăphápăđoăkiuă 30 a.ăPhngăphápăđoăkiuă căđnhă 30 b.ăPhngăphápăđoăkiuă căđnhă O 31 3.2. Hệăsăhpăthụănhăhởngătiăcngăđộănhiuăxătrênămặtăphẳng 31 3.3.ăHệăsăhpăthụăkhôngăgiiăhnăvùngănhiuăxăvƠăgiiăhnăvùngănhiu xă[7] 33 3.4.ăHƠmăsăhpăthụătrênăbămặtătrụăbằngăphngăphápăđoăkiuă căđnh  o [11] 35 3.η.ăHƠmăsăhpăthuătrênăbămặtătrụăbằngăphngăphápăđoăkiuă că đnhă và  o [4]: (LêăMinhăTnă200η) 37 3.θ.ăKhoăsátăhƠmăhpăthuătrênăbămặtăellipsoidătrongăphngăphápăđoăkiuă, căđnhăgócă và  0 [5]: (NguynăThăHngă2009) 40   42 4.1.ăThităbănhiuăxătiaăXăX’PertăPro 42 4.2.ăChuẩnăbămu,ăđoăđcămu 44 4.3.ăĐoămuătrênăhệămáyănhiuăxăX’PertăPro 45 4.4.ăTínhătoánăngăsut 46 4.4.1.ăTínhătoánăngăsutătrênăhƠmăhpăthuăχăphẳng 46 4.4.2.ăTínhătoánăngăsutăchoăcácămuăcònăli 50 4.η.ăngăsutădùngăhƠmăhpăthụătrênăbămĕtătrụ 54 4.η.1.ăTínhătoánăngăsutătrênăhƠmăhpăthuăχătrụăvƠăχăphẳng 54 4.θ.ăNguyênănhơnăcaăcácăsaiăs 57 .  59 η.1.ăTómătắtăktăquăđătƠi 59 η.2.ăĐánhăgiáăktăquăđătƠi 61 η.3.ăHngăphátătrinăđătƠi 61 DAN  : b  căso  ng  SWL : gi  iăha ̣ năb  căso  ngăngĕn 2  : gócănhiuăxă d : khongăcáchăgiữaăcácămặtăphẳngăphơnătửă( hkl ) n : phnăxăbcăcao h : hĕngăsôăPlank V : hiê ̣ uăđiê ̣ năthêăcu ̉ aăđố ̃ a (P) : mĕ ̣ tăphĕ ̉ ngăch  aăôngăpha  tăva  ăôngăthuătiaăXă( mĕ ̣ tăphĕ ̉ ngănghiêngă) (Q) : mĕ ̣ tăphĕ ̉ ngăvuôngăgo  căv  iătru ̣ căhố  nhătru ̣ ăch  aăh  ngăđoă  ngăsuơt Ψă: gócătoăbởiăphngăphápătuynăcaămuăđoăviăphngăphápătuynăcaăhămặtă phĕ ̉ ngănguyênăt ̉ ănhiê ̃ uăxa ̣ Ψ o : gócătoăb ̉ iăphngăpha  pătuyênăcu ̉ aămơ ̃ uăđoăva  ătiaăt  iăX  : lƠăgócăphơnăgiácăcaătiaătiăvƠătiaănhiuăxăX  o : lƠăgócătoăbởiăphngăphápătuynăcaăhămặtăphẳngănhiuăxăvƠătiaătiăX  : gócătoăbởiătiaătiăXăvƠăphngăngang  : gócătoăbởiătiaănhiuăxăvƠăphngăngang  : gócătoăbởiăphngăphápătuynăcaămuăđoăviămặtăphẳngănghiêng  : gócătoăbởiătrụcăđ  ngămơ ̃ uăđoăhố  nhătru ̣ ăv  iă(P) a : hê ̣ ăsôătố  nhăchơtăcu ̉ aăvơ ̣ tăliê ̣ uă(phụăthuộcăloiăvtăliệu) b : thê ̉ ătố  chăphơnănĕngăl ̣ ngătiaăt  iătrênămô ̣ tăđnăvi ̣ ăthê ̉ ătố  chă (phụăthuộcăvƠoăđặcătínhă caătiaăXănhăCr-K, Cr-K, Cu-K, Co-K . . .)  : hĕngăsôăhơpăthụă(phụăthuộcăvƠoăđặcătínhăcaătiaăXăvƠăloiăvtăliệuămuăđo) AB : chiêuăda  iătiaăt  iăthơ ̉ măthơuăđênăphơnătôăbi ̣ ănhiê ̃ uăxa ̣ BC : chiêuăda  iănhiê ̃ uăxa ̣ ăt  ăphơnătôăbi ̣ ănhiê ̃ uăxa ̣ ăđênăraăngoa  iămơ ̃ uăđo  : chiêuăsơuăthơ ̉ măthơ ̉ măthơuăta ̣ iă = 0 o R a : bánăkínhăthănhtăcaămuăđoăhìnhăelip R b : bánăkínhăthăhaiăcaămuăđoăhố  nhăelip r : bánăkínhătiăphơnătăbănhiuăx dr : chiêuăda  yăphơnătôăbi ̣ ănhiê ̃ uăxa ̣  : gócăgiiăhnăvùngănhiuăx d  : bêărô ̣ ngăphơnătôăbi ̣ ănhiê ̃ uăxa ̣ L : chiêuăda  iăphơnătôăbi ̣ ănhiê ̃ uăxa ̣ Lc : chiêuăda  iăthơ ̉ măthơuăcu ̉ aătiaăt  iăva  ănhiê ̃ uăxa ̣ ăđiăraăngoa  iămơ ̃ uăđo. dV = r.drdzd  : thê ̉ ătố  chăphơnătôăbi ̣ ănhiê ̃ uăxa ̣ B x H : tiêtădiê ̣ năcu ̉ aătiaăX A P :ăhƠmăhpăthuătrênăbămặtăphẳng A T :ăhƠmăhpăthuătrênăbămặt trụ σ T :ăngăsutătrênăbămặtătrụ σ P :ăngăsutătrênăbămặt phẳng :ătăsătngăquan r a :ăsaiăsătngăquan   Trang 1 Hằngăsăhpăthuă phụăthuộcăvƠoăkimăloiăvƠăđặcătínhătiaăX.[η] 33 2 Hệăsăhpăthuăhaiăphngăphápăđo 34 1. ThƠnhăphnăhoáăhcăcaăthépăCácăbonăchtălợngăC45 45  Các góc  vƠăđngăkínhăcaătrụăthépăC4ηătrongăquáătrìnhăđo 60  ngăsutătrênăhƠmăhpăthuăχăphẳng 60  ngăsutătrênăhƠmăhpăthuăχătrụ 60 DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH Trang Hình 2.1ăSăđăgiiăthiệuăcácăthƠnhăphnăchính caăngăphátătiaăxăhiệnăđi 6 Hình 2.2ăSăđăphătiaăXăcaăMolipđenăviăthătĕngătcăkhácănhau 7 Hình 2.3ăMinhăhoăquáătrìnhăionăhóaălpătrongăvƠăphátăxătiaăXăđặcătrng 8 Hình 2.4ăSựădiăchuynăđiệnătửătrongănguyênătửătoăthƠnhătiaăXăđặcătrngăK, K và L 9 Hình 2.ηăMôătăđnhălut 11 Hình 2.θăNguyênălýănhiuăx 12 Hình 2.7 ψcăsóng 14 Hình 2.8ăSăđăcuătoăcaănhiuăxăk 16 Hìnhă2.9ăCngăđộănhiuăxăđợcăđoăbằngăngăđm 18 Hình 2.10 Cácămặtăphẳngătrênămu 20 Hình 2.11 Dngătuynătínhăcaă 2 , sind    21 Hình 2.12 Dngătáchăđôiăgócă  21 Hình 2.13 Dngăădaoăăđộngăăcaă 2 , sind    22 Hình 2.14 Trụcătinhăthă(C i ) vƠăhngăcaănóăđăvi hệătrụcătaăđộămuăvíădụă(S i ) cùngăhệătrụcăđoă(Li ) 22 Hình 3.1ăMáyăđoănhiuăxăđnătinhăthăX’PertăPro 26 Hìnhă3.2ăPhngăphápăđoăkiuă 27 Hình 3.3 Phngăăphápăđoăkiuă căđnhă 28 Hìnhă3.4ăPhngăphápăđoăkiuă căđnhă o 29 Hìnhă3.ηăPhngăphápăđoăkiuă 30 Hìnhă3.θăPhngăphápăđoăkiuă căđnhă 30 Hình 3.7ăPhngăphápăđoăkiuă căđnhă o 31 Hình 3.8ăCngăđộănhiuăxătrênămặtăphẳng 32 Hình 3.9ăThăhiệnăhngăđoăngăsutătheoăphngă 33 Hìnhă3.10ăPhngăphápăđoăkiuă căđnhăgócă o vƠăkhngăchătitădiệnătiaăX 35 Hìnhă3.11ăDùngăphngăphápăđoăkiuă căđnhăgócă o 36 Hìnhă3.12ăGócănhiuăxă2 =152 0 ÷160 0 37 Hình 3.13 Phngăphápăđoăkiuă căđnhăgócă trênăbămặtătrụ 38 Hình 3.14 Phngăphápăđoăkiuă căđnhăgócă 0 trênăbămặtătrụ 39 Hình 3.15 Gócătrongăphngăphápăđoăkiuă,ăcăđnhăgócă 40 Hình 3.16 Gócătrongăphngăphápăđoăkiuă,ăcăđnhăgócă 0 41 Hình 4.1 ngăphátătiaăX 42 Hìnhă4.2:ăHệăgiácăkăcaămáyănhiuăxătiaăXăX’PertăPro 43 Hình 4.3 Hệăthngăthuănhn 44 Hình 4.4 mu 44 Hìnhă4.ηăĐăgáăđăxoayăcácăgócă 45 Hình 4.6 Đngănhiuăxăngăviăgócă2 47 Hình 4.7 Nộiăsuyăbcăhai 47 Hình 4.8 Đăthăthăhiệnămiăquanăhệăd-Sin 2  caămu 49 Hình 4.9 Đăthăthăhiệnămiăquanăhệăd-Sin 2  caămu 50 Hình 4.10 Đăthăthăhiệnămiăquanăhệăd-Sin 2  caămuăØ1θmm 51 Hình 4.11 Đăthăthăhiệnămiăquanăhệăd-Sin 2  ca muăØ18mm 52 Hình 4.12 Đăthăthăhiệnămiăquanăhệăd-Sin 2  caămuăØ20mm 53 Hình 4.13 ĐăthăthăhiệnădăvƠăSin 2  caăcácămu 54 Hình 4.14 ĐăthăquanăhệăngăsutăvƠăRătrênăχătrụăvƠăphẳng 55 Hình 4.15 ĐăthăsoăsánhăngăsutătrênăχătrụăvƠăχăphẳng 56 [...]... tài: Đo l ngă ngăsu tăb ăm tătr ăc a thép cán dùng nhi u x tia X. ” Trang 1 LU N VĔN TH C Sƾ 1 2 N iădungănghiênăc u: Nghiên c u cơ sở đo l ng ng suất dùng tia X Phơn tích và tính toán ng suất trên bề mặt trụ c a thép cán Kiểm ch ng thực tế ng suất trên bề mặt trụ c a thép cán 1 3 ăNhi măv ănghiênăc uăvàăgi iăh năđ ătài: Nghiên c u cấu trúc và đo l ng ng suất trên bề mặt trụ Trong thực tế thép cán. .. x đ Trang 18 c đo bằng ống đếm LU N VĔN TH C Sƾ 2.2.3.ăChi uăsâuăth măc a tia X: Độ suy giảm do hút làm giới h n chiều sơu xuyên qua c a tia X Chiều sơu xuyên qua c a tia X phụ thuộc vào hệ số suy giảm c a vật liệu và kích c chùm tia X trên mặt mẫu Độ suy giảm c a tia X t ơng ng với bề dày vật liệu mà nó xuyên qua Lấy tích phơn c ng độ nhiễu x c a một lớp m ng cách bề mặt một khoảng x ta có: dI D... các mặt phẳng là “ mặt phản x “ và tia nhiễu x là “ tia phản x “ Giả sử có hai mặt phẳng nguyên tử song song A – A và B – ψ có cùng chỉ số Millier h,k và l cách nhau bởi khoảng cách giữa các mặt phẳng nguyên tử dhkl Để đơn giản, cho mặt phẳng tinh thể c a các tơm tán x nguyên tử đ c thay thế bằng mặt tinh thể đóng vai trò nh mặt phản x g ơng đối với tia X tới Hình 2.6: Nguyên lý nhiễu x Giả sử hai tia. .. exp  x    dx sin(  )  sin(  ) sin(  )    (2.11) ng độ nhiễu x giữa lớp này và lớp bề mặt là: x Gx   dI x o      1 1  1  exp   x     sin(  ) sin(  )    dI D D (2.12) x 0 Khi   0 ta có: Gx  1  exp( 2 x ) sin  (2.13) Công th c này cho thấy rằng ảnh h ởng c a chiều sơu xuyên qua có thể đ định nghĩa là bề dày mà nó góp phần cho 99% c c ng độ nhiễu x. .. nhiều ph ơng pháp x c định ng suất d trên bề mặt chi tiết nh ph ơng pháp: đục lỗ, cắt tiết diện, siêu ơm, nhiệt đàn hồi, nhiễu x Neutron, nhiễu x X–quang… Trong đó, ph ơng pháp nhiễu x X–quang có nhiều u điểm: x c định chính x c ng suất, dễ dàng tự động hóa… mà không phá h y chi tiết mẫu Các nghiên c u về hàm hấp thu tia X c a Cullity, Koistinen, Ch.Genzel… chỉ áp dụng cho ph ơng pháp đo đơn giản đối... thuyết về vật lý tia X, lý thuyết về biến d ng ng suất trong cơ học Tham khảo tài liệu trên thế giới có liên quan đến việc tính toán hàm hấp thu c a tia X Tính toán ng suất c a tia X đối với vật liệu thép cán Đo ng suất c a thép cán trên máy đo dùng tia X 1.5.ăĐi măm iăc aălu năvăn: Đề tài không chỉ dừng l i ở việc tính toán một cách thuần túy lý thuyết, đề tài sẽ đ a ra những kết quả đo c a một máy công... góp c a các sóng ph nhau  Nhiễu x : là sự giao thoa tăng c ng c a nhiều hơn một sóng tán x Không có sự khác nhau vật lý thực sự giữa giao thoa tăng c ng và nhiễu x b.ăĐ nhălu tăBraggă: Tia X nhiễu x Hình 2.5: Mô tả định luật Khi chiếu tia X vào vật răn tinh thể ta thấy xuất hiện các tia nhiễu x với c ng độ khác nhau do b ớc sóng tia X có độ dài vào c khoảng cách giữa các mặt Trang 11 LU N VĔN TH C... mặt sóng thì thấy biên độ sóng tán x nh hơn so với biên độ sóng tán x bới các điện tử theo h ớng tới Cho rằng các nguyên tử là x p sít nhau và mỗi nguyên tử đóng góp nhiều tia X tán x , các sóng tán x từ mỗi nguyên tử giao thoa với nhau, nếu các sóng là cùng pha thì xuất hiện giao thoa tăng c Tia nhiễu x có lẽ đ c định nghĩa là tổng h p c a một lớn sóng tán x chồng chất Đối với tia nhiễu x có thể đo. .. χu, W Thật sự những yếu tố nhiễu x trên chỉ xuất hiện một hiệu điện thế khoảng từ 20KV đến 60KV 2.1.6.ăNhi u x tia X: a.ăHi năt ợngănhi u x Tia X [4]: Nhiễu x là đặc tính chung c a các sóng và có thể đ c định nghĩa là sự thay đổi cách x sự c a các tia sáng hoặc các sóng khác do sự t ơng tác c a nó với vật chất Tr ớc hết ta coi rằng nguyên tử là độc lập, nếu tia X chiếu vào nguyên tử thì các điện... phơn tích hình d ng bề mặt trụ ảnh h ởng đến hàm hấp thu tổng quát c a tia X trong vật liệu đẳng h ớng Luận văn th c sĩ c a KS Nguyễn Thị Hồng Tr ng ĐH SPKT Tp HCM năm 2009 – x c định hàm hấp thu tổng quát cho bề mặt ellipsoid trong đo ng suất dùng nhiễu x X quang Tuy nhiên, các tính toán này chỉ dựa trên cơ sở lý thuyết ch a đ a ra đ c các kiểm định một cách cụ thể hay một giá trị đo nhất định trên . 2.1.ăGiiăthiệuăv tia X 4 2.1.1.ăLchăsử tia X 4 2.1.2.ăLchăsửăphátătrină tia X 5 2.1.3.ăngădụng tia X 6 2.1.4.ăTo tia X [2] 6 2.1.η.ăĐặcăđimăcaăđngăbc x ă[3] 7 2.1.6.ăNhiu x tia X 10 a.ăHiệnătợngănhiu x Tia X [4]. lƠăgócătoăbởiăphngăphápătuynăcaăh mặt phẳngănhiu x ăvƠ tia ti X  : gócătoăbởi tia ti X vƠăphngăngang  : gócătoăbởi tia nhiu x ăvƠăphngăngang  : gócătoăbởiăphngăphápătuynăcaămu đo vi mặt phẳngănghiêng. thê ̉ ătố  chăphơnătôăbi ̣ ănhiê ̃ uăxa ̣ B x H : tiêtădiê ̣ năcu ̉ a tia X A P :ăhƠmăhpăthuătrênăb mặt phẳng A T :ăhƠmăhpăthuătrênăb mặt trụ σ T :ăngăsutătrênăb mặt trụ σ P :ăngăsutătrênăb mặt phẳng :ătăsătngăquan