新手请求大哥告知准双曲面齿轮的残余应力的检测方法

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新手请求大哥告知准双曲面齿轮的残余应力的检测方法！！！随便告诉小弟齿轮加工过程中对残余应力的影响因素，以及哪里能够检测到呢？

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X射线衍射

补充内容 (2023-10-11 14:20):
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hopeng

上海交大的实验室可以检测。

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X射线衍射X-ray diffraction（XRD）是量化由各种机械/热处理（如弯曲、卷绕、喷丸、焊接、机械加工、各种抛光操作等）引起的残余应力的最准确和发展最好的方法，并且与其他方法（如机械、超声波或磁技术）相比具有几个优点。XRD是一种线弹性方法，其中根据晶格中的应变计算材料中的残余应力。理论基础和解释在其他地方讨论。 XRD可用于量化残余应力作为表面下千分之一英寸深度的函数，由于x射线束的穿透较浅，因此具有高分辨率。XRD技术已经得到很好的建立，已经由SAE和ASTM标准化和开发。

XRD方法已在航空航天、汽车和核工业中用于量化残余应力多年，并在质量控制应用中用于验证和确认喷丸部件上的特定压缩应力水平。由于工程师更多地依赖残余应力来提高部件的性能，因此有必要了解和控制残余应力水平。

X射线衍射残余应力测量是根据SAE J784a通过双角度sin2Ψ方法进行的。在标准/对照弹簧表面下10 x 10^-3英寸处获得多角度测量，以验证晶格间距与sin2Ψ的线性相关性。结果显示晶格间距与sin2Ψ的线性响应，表明表面存在平面应力的条件，适用于XRD方法。

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通过在磷酸-硫酸基电解质溶液中电解抛光线圈内径上的标称.200 x.100“小口，去除材料进行表面下测量。电抛光最大限度地减少了由于材料去除而导致的残余应力分布的可能变化。对于用于残余应力测量的辐射穿透地下应力梯度的影响，校正了作为深度函数获得的所有宏观残余应力数据。通过采用Moore&Evans的方法校正由于层去除引起的应力松弛，假设试样在电抛光区域表现为平板。应力越高，去除深度越大，通常松弛度就越大。如果研究的深度越深，则可以采用有限元方法进行更严格的层去除校正。

使用铁粉零应力参考样品监测由于仪器校准引起的系统误差。铁粉末样品中测得的残余应力在零应力的±2ksi范围内。

微观残余应力在宏观应力测量期间通过测量psi＝10度取向中的（211）衍射峰的半最大强度（FWHM）的全宽度来确定。（211）衍射峰宽度是化学性质、硬度和材料冷加工程度的敏感函数。在马氏体钢中，通常观察到，喷丸或研磨等工艺产生的塑性变形会导致加工软化和峰值宽度减小。在加工硬化材料中，由于平均微应变的增加和冷加工产生的晶粒尺寸的减小，衍射峰宽度显著增加。已经确定了几种镍基、钛和钢合金的冷加工或硬度与峰加宽之间的经验关系。没有获得校准曲线来定义本分析中研究的Cr-Si钢峰宽的这种依赖性。

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中子应力扫描（Neutron stress scanning）是一种基于中子衍射原理、可测量材料与大型工程部件内部三维应力分布的无损检测技术。另外，配合容易加载试样环境条件设备的优势，该技术也可用于原位研究材料在服役条件下多尺度（微观、介观及宏观）应力分布及其演化规律。欧洲经济合作组织的一份技术报告指出, 中子应力分析与中子小角散射技术对于工程领域而言具有非常必要的价值。

中子衍射测应力的基本原理与X 射线衍射法类似。当波长为λ的中子束通过晶体材料样品时，对应晶面间距d0在满足布拉格关系 （l = 2d0sinq0）的位置即出现衍射峰。常波长模式下，不同类型内应力引起相应衍射峰不同的峰形变化（偏移或宽化）。典型地，第I类内应力（也称宏观应力）作用导致晶面间距的变化（Δd），从而引起相应衍射峰的峰位偏移（Δq）。因此，可以根据衍射峰角度的变化可确定弹性应变值。在飞行时间模式下，布拉格角q保持不变，此时根据波长变化确定应变。根据测得的应变，基于一定的假设用广义胡克定律进一步计算相应的应力项。

中子应力扫描的技术优势主要来自于中子探针对大多数材料的无损深穿透性。因此，可满足工程部件整体测试的要求，适合测试大体积形状不规则材料或构件的三维应力分布。以测量对象高强度Al合金为例，已有工作基于中子应力分析技术测试了其内部残余应力分布，测量深度达到约20(长)、7(宽)、5(高) cm。另外，中子衍射可提供近立方的规范体积（有利于复杂外型构件的测试并提供三维应力信息）、合适且可调的空间分辨(mm量级)，从而可较系统、准确地测得残余应力分布，并适合用于检验有限元计算结果。相较而言，采用同步辐射X射线时，规范体积为狭长菱形(类似钻石)，不利于测试复杂外型构件，也不易实现整套应力组元(三维)测试。