Метод измерения глубокого бурения (DHD)
Глубокое сверление (DHD) — это метод измерения остаточных напряжений , используемый для измерения запертых и приложенных напряжений в технических материалах и компонентах. [1] DHD — это полуразрушающий метод релаксации механических напряжений (MSR), целью которого является измерение распределения напряжений вдоль оси просверленного эталонного отверстия. Этот процесс уникален своей способностью измерять остаточные напряжения на микроскопическом уровне с глубиной проникновения более 750 миллиметров (30 дюймов) без полного разрушения исходного компонента. DHD считается глубоким по сравнению с другими методами бурения скважин, такими как сверление центрального отверстия. [2]
DHD включает в себя просверливание отверстия на всю толщину компонента, измерение диаметра отверстия, трепанацию (вырезание круглого паза вокруг отверстия) сердцевины материала вокруг отверстия и, наконец, повторное измерение диаметра отверстия. [3] Для технических металлов процесс трепанации обычно выполняется с помощью электроэрозионной обработки (EDM) , чтобы свести к минимуму введение дополнительных напряжений во время резки. Различия между измеренными диаметрами до и после снятия напряжения позволяют рассчитать первоначальные остаточные напряжения с использованием теории упругости . Анимационный видеоролик на YouTube, объясняющий технику DHD, можно посмотреть здесь: YouTube: Технология глубокого сверления .
Во-первых, эталонные втулки прикрепляются к передней и задней поверхностям компонента в месте измерения, чтобы свести к минимуму «разглагольствование» и помочь совместить наборы данных во время анализа. Затем в компоненте просверливается контрольное отверстие; в технических металлах обычно используется ружейное сверло из-за гладкого и прямого профиля отверстия, которое они производят. После сверления диаметр эталонного отверстия через частые промежутки времени измеряют по всей длине и окружности измерительной и эталонной втулок воздушным зондом. Это тонкий стержень, на конце которого через два небольших отверстия, расположенных перпендикулярно оси эталонного отверстия, нагнетается воздух под давлением. Когда воздушный зонд перемещается через отверстие, изменения диаметра отверстия приведут к изменениям давления, которые обнаруживаются с помощью калиброванного датчика.преобразователь для преобразования изменения давления в напряжение. [4] Цилиндр (т.е. сердцевина) из материала, содержащего эталонное отверстие вдоль его оси, затем вырезается (трепанируется) из компонента с использованием электроэрозионной обработки (EDM) для ослабления напряжений, действующих на эталонное отверстие. Наконец, повторно измеряется диаметр эталонного отверстия по всей толщине цилиндра и эталонных втулок, при этом измерения диаметра производятся в тех же местах, что и измерения до трепанации.
Если в компоненте присутствуют остаточные напряжения высокой величины (> 60% предела текучести ), тогда метод DHD можно изменить, чтобы учесть пластическое поведение в процессе снятия напряжения. Риск пластической деформации во время релаксации напряжения представляет собой проблему в методах сверления отверстий из-за коэффициента концентрации напряжений в отверстиях примерно x3, что эффективно «усиливает» релаксацию напряжения и увеличивает вероятность текучести. [5] Таким образом, для iDHD процедура изменена, чтобы выполняться поэтапно ., при этом керн вырезается (трепанируется) в несколько этапов с увеличением глубины, а измерения диаметра выполняются между каждым этапом. Затем анализ включает эту последовательность возрастающих искажений для расчета остаточных напряжений высокой величины.
