ちょっと、そこ！アルミニウム合金加工業界のサプライヤーとして、私は加工されたアルミニウム合金の残留応力を測定することがいかに重要であるかを直接見てきました。残留応力は、アルミニウム合金製品の性能、耐久性、さらには安全性に大きな影響を与える可能性があります。そこで、このブログでは、このストレスを測定する方法をいくつか紹介します。
残留応力を測定する理由
測定方法に入る前に、測定がなぜそれほど重要なのかについて簡単に説明しましょう。残留応力とは、機械加工、溶接、熱処理などの製造プロセス後に材料内に残る応力です。適切に管理しないと、アルミニウム合金部品の歪み、亀裂、疲労寿命の低下などの問題が発生する可能性があります。たとえば、安全性が最も重要である航空宇宙用途では、たとえ少量の残留応力でも致命的な故障を引き起こす可能性があります。
破壊的な測定方法
穴 - 穴あけ方法
最も一般的な破壊方法の 1 つは、穴あけによる穴開け方法です。比較的シンプルでコスト効率も高くなります。仕組みは次のとおりです。
まず、アルミニウム合金部品の表面にひずみゲージロゼットを取り付けます。次に、ロゼットの中心に小さな穴を開けます。穴が開けられると、穴の周囲の材料が緩和し、ひずみの変化がひずみゲージによって測定されます。測定されたひずみの変化に基づいて、いくつかの確立された公式を使用して残留応力を計算できます。
この方法の利点は、表面残留応力と表面付近の残留応力の両方について正確な結果が得られることです。ただし、これは破壊的であるため、測定後にその部品を再度使用することはできません。
レイヤー - 除去方法
レイヤーを削除する方法も、破壊的なオプションです。この方法では、アルミニウム合金部品の表面から材料の薄い層を 1 つずつ除去します。各層が除去されると応力緩和が起こり、その結果生じる変形が測定されます。変形データを分析することにより、部品の厚さ方向の残留応力分布を決定できます。
この方法は、厚さ方向の残留応力を測定するのに便利ですが、時間がかかり、正確な結果を得るには層の除去プロセスを注意深く制御する必要があります。
非破壊測定法
X線回折(XRD)
XRD は、アルミニウム合金の残留応力を測定する非破壊的な方法として広く使用されています。 X 線が材料に照射されると、X 線はアルミニウム合金の結晶格子と相互作用します。 X 線の回折パターンは、材料内の残留応力の影響を受けます。回折パターンの変化を分析することにより、残留応力の大きさと方向を決定できます。
XRD の優れた点は、非破壊的であるため、測定後も部品を使用できることです。また、表面および表面付近の領域における応力状態に関する情報も提供できます。しかし、XRDの装置は非常に高価であり、測定にはある程度の専門知識が必要です。
超音波法
超音波法も非破壊的な方法です。これは、材料内の超音波の速度が残留応力の影響を受けるという事実に基づいています。超音波の速度変化を測定することで残留応力を推定することができます。
この方法は比較的高速であり、その場での測定に使用できます。また、他の非破壊的な方法と比較して、材料の奥まで浸透することができます。ただし、超音波法の精度は、材料の微細構造や欠陥の存在などの要因によって影響を受ける可能性があります。
適切な測定方法の選択
加工されたアルミニウム合金の残留応力を測定する適切な方法を選択する場合、いくつかの要素を考慮する必要があります。
料金
予算が限られている場合は、比較的安価な穴開け方法が良い選択になるかもしれません。一方で、XRD装置は非常に高価であるため、小規模な運用には適さない可能性があります。
精度要件
航空宇宙産業や医療産業など、高精度が重要な用途には、XRD や層除去法のような方法がより適している可能性があります。ただし、残留応力の大まかな推定が十分であれば、超音波法または穴あけ法が機能する可能性があります。
破壊力
測定後に部品を使用する必要がある場合は、XRD や超音波法のような非破壊的な方法が最適です。ただし、部品がテストサンプルの場合は、破壊的な方法が許容される可能性があります。
アルミニウム合金加工サービス
アルミニウム合金加工サプライヤーとして、高品質な加工サービスをご提供いたします。当社は、製品の品質を確保する上で残留応力測定の重要性を理解しています。当社では、破壊的方法と非破壊的方法の両方を組み合わせて、加工されたアルミニウム合金部品の残留応力を正確に測定します。
なども幅広くご用意しておりますアルミニウム合金加工機械加工、溶接、熱処理などのオプション。当社の経験豊富なエンジニアと技術者のチームは、お客様と協力して、お客様の特定の要件に応じて処理および応力測定ソリューションをカスタマイズできます。
当社はアルミニウム合金の加工以外にも、特殊素材の加工そして銅合金の種類。小規模なバッチのプロトタイプが必要な場合でも、大規模な生産実行が必要な場合でも、当社が対応します。
つながろう！
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参考文献
- ASTM E837 - 13(2019)、穴 - 穴あけひずみ - ゲージ法による残留応力を決定するための標準試験方法。
- IC ノヤン、JB コーエン (1987)。残留応力: 回折と解釈による測定。スプリンガー。
- デラウェア州ブレイ、RK スタンリー (1989)。非破壊評価ハンドブック: 超音波試験。米国非破壊検査協会。