Способ измерения напряжений

ОП ИСАНИЕИЗОВРЕтЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик1737818 61) Дополнительное к авт. свид-ву 22) Заявлено 12.12.77 (21) 25536 с присоединением заявки тто 8-25. 51 М 1 Я 23 2 супарственный коСССРо делам итооретеи открытий итет 23) Приоритет й убликовано 300580. Бюллет ь Мо 20 548,73 (088.8 Дата опубликования описани 72) Авторы изобретения вко и А.Г. Ланин.И 1) Заявите СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИ ренатооб"ми на- еренИзобретение относится к рентгеноструктурному анализу и может исполь-зоваться для определения напряженийв образцах.Известен способ измерения напряжений, заключающийся в том, что на образец направляют два пучка рентгеновских лучей под разными углами и регистрируют смещение выбранной интерференционной линии с использованиемво локонной оптики как составной частирегистрирующего устройства ,1.Многочисленные способы измерениянапряжений связаны с использованиемдифрактометрических средств регистра ции при использовании не менее двухпучков рентгеновского излучения и .,. равного количества детекторов 2.Известен способ измерения напряжений, заключающийся в том, что на 20образец направляют один пучок рентгеновского излучения и несколькими детекторами регистрируют дифрагированное в различных направлениях излучение одной и той же интерференцион.ной линии 3).Развитием этого способа являетсяиспользованиекоординаточувствительных детекторов, которые обеспечиваютизмерения без каких-либо перемещений 30 регистрирующего устройства, причем величина напряжений определяется ве. личиной смещения интерференционной линии от образца относительно этой же линии эталона 4.Все укаэанные способы характеризуются относительной сложностью систем регистрации диффагированногоизлучения и обработки данных. В способ 5 неудобством .-вляется неСтбходимость эталонныхизмерений.Наиболее близкимтехническИм шением является способ измерения пряжений, заклюЧающийся в том, ч производят рентгенографирование разца под двумя различными угла клона и измеряют смещения интерф ционной линии, по которым судят о величине напряжений в образце.Недостатком способа является присутствие ошибок в измеряемых величинах напряжений при недостаточно надеж ной юстировке образца в поворотном узле камеры конкретнее, при неточном выведении исследуемого участка поверх ности образца на ось поворотного узла камеры), поскольку недостаточная юстировка приводит к неучитываемым изменениям расстояния образец - пленка В при переходе от одного угла 8То есть, в данном способе . интерференционная линия образцаис- пользуется одновременно и как реперная отметка, и как линия для нахождени я смещен и я д Ь И, ля чего углы наклона Ъ выбраны равными ) 1+(90 -9(, ) и Ъ: + 3 (90 .-Оц), а ренгтенографирование при этих двух углах проводится соответственно на 60 к другому, а следовательно, и к неучитываемым смещениям дифракционнойлинии относительно реперной отметки.Это особенно существенно в случае неплоской поверхности рентгенографируемого участка образца, так как надежная юстировка таких образцов представляет собой самостоятельную сложнуюзадачу.Цель изобретения заключается втом, чтобы повысить точность измерений эа счет исключения зависимости результатов от расстояния образец -пленка,Поставленная цель дости. ается тем,что в способе измерения напряжений,заключающемся в рентгенографировании 15образца под двумя различными угламинаклона, измерения смещений интерференционных линий, по которым судят овеличине напряжений в образце, рентгенографирование производят под углами в .(90 - Е, ) и + 3 (90-ЕЪЕ ),где 9), - брегговский угол для выбранной интерференционной линии и длины волны рентгеновского узлучения,фотограФическую регистрацию осуществляют на разные участки пленки для каждого угла рентгенографирования, лежащие по разные стороны от плоскости,перпендикулярной оси наклона образца.Способ включает рентгенографирование образца на плоскую пленку обратной съемкой под двумя различнымиуглами наклона образца ) относительно падающих лучей и вычисление напряжений иэ найденного смещения дЬ З 5интерференционной линии (ЬМ ) при пе-реходе от одного угла 5 к другому,причем рентгенографирование образцана верхнюю и нижнюю половины пленкипроводят при наклонах его соответственно на углы Ъ: л(90 - 8, )и Р : 13 (90" - 9,Л ), где 91 Мбрэгговский угол для интерференционной линии и длины волны излучения,после чего измеряют величины и знакисмещений 3),л,о дифракционной линии нанижней половине пленки относительноее положения, на верхней половинекак на правой (8 ), так и на ле 6 Р50вой (д ) сторонах пленки и находят%искомое смещение дЬИ по формуле55 верхнюю и нижнюю половины пленки. Врезультате таких операций на левой.стороне пленки будут заФиксированы(одна под другой) интерференционныелинии, образованные отражениями отплоскостей ВИ ), расположенных.подуглами 9,Ч: 2 (90 ф - 6, ) к поверхности образца, а на правой стороне - линии, образованные отражениямиот плоскостей 1 И ), расположенных под углами Ч: 0 и Ч " 4(90 в 8), Таким образом, интерференционные линии на левой стороне пленки будут служить своеобразными реперными линиями для учета изменения расстояния образец-пленка прн наклоне обраэца на новый угол. Действительно, если расстояние В остается неизменнымпри обоих углах наклона, то смещение линий относительно друг друга на левой стороне рентгенограммы будет от- сутствовать (т.е, о = О) и тогда величину и знай напряжений можно определить по смещению положения линийдруг относительно друга на правой стороне, рентгенограммы, Если же расстояние В не остается неизменным, это можно участь при совместном из(+% Рмерении д(, н КЬ( То есть, в наиболее общем случае и эмер яют смещения линий на нижней половине пленки по отношению к положению этих линий на верхней ее половине как на правой (О ), так и на левой (д), ) сторонах пленки (смещения считают положительными, если линия смещается ог центра рентгенограммы) и определяют величину и знак искомого смешенияб+Р .Ч линии дж в видед 4 АЕ =дьн -ОИМ Далее, зная величину и знак смещения д),Е, вычисляют величину и знак напряжений по формулеФормула получена подстановкойизвестную зависимостьс 16 ссь 20Е2 ЯЮ ) бе-;"ъМвеличинЧ = М 0 и Я" = Ч.4,2М (90 - 9) и проведением соответствующих тригонометрических преобразований.На Фиг, 1 показана геометрия съемки и ход лучей присъемке с наклоном образца на угол , на фиг, 2 - вид рентгенограммы после рентгенографирования при угле наклона Р; на Фиг. 3 - геометрия съемки и ход лучей при съемке с наклоном образца на угол ; на фнг. 4 - вид рентгенограммы после рентгенографирования при углах, наклона ) к Р .Выбор указанных углов наклона об(разца Р 1 . т (90 - 9),к( ) и (:+ 3(90 - 6,) накладывает ограничени на выбор дифракционной линии (ЫИ ) образца,. по которой ведется анализ. Действительно, поскольку при наклоне образца на угол 3 (90 - 9, ) угол между поверхностью образца и отраженным лучем должен оставаться не меньшим 5 т,е. должно выполняться усло"оние (180 о - 2 Эц Р ) + 3 (90 о - 9), )+ +590 , тб бреггонский угол у выбранной линии должен быть не меньшим 73 (2 6), )146 ). Поэтому перед проведением рентгенографирования необходимо предварительно выбрать дифракционную линию, удовлетворяющую условию В), Ъ 73 О,П р и м е р . Для измерения осевых напряжений на боковой поверхности цилиндрического образца из стали 4 х 13 была выбрана линия (211) С(4 на Сг-излучении (В х 77,5). Далее наклоняли образец йэ перпендикулярного поло жения вправо на кгол 12,5 т.е. на (90 -6 , ), закрывали нижнюю половину пленки и рентгенографировали образец на нерхнюю половину, затем поворачивали его влено от перпендику- р 5 лярного положения на угол 37,5 ф, т.е. на 3 (90 - 9 41 ), закрывали верхнююополовину пленки и рентгенографировали образец на нижнюю половину. Измеа 8+В рряя смещения о и Ю , получи- . ЗОц (.,дли следующие величины (средние иэ десятикратных замеров с помощью компара тора)д ( д 0 37 мм д ): + 0,05 мм. определили смещение 35 дЪИ: К + - Я - О, 3 7- О, 050,42 мм, Расстояние В определили сточностью + 0,8 мм. ПолуЧили:В 71 мм. Далее по формуле. определили величину и знак осевых напряжений б 7 .40219001614Оу 28) 0,44 3 (ОД 76):355 (-01) =-4 Ь Кг(мм Испольэонание предлагаемого спосо ба измерения Напряжений обеспечивает по сравнению со способом-прототипом следующие преимущества,Исключаются случайные ошибки, связанные с изменением расстояния обра зец-пленка при переходе от одного Углак другому, поскольку любое изменение расстояния й будет зафиксировано на левой стороне пленки в виде смещения д),%Упрощается процесс измерения напряжений, так как в предлагаемом способе нет необходимости в юстиронке образца в поворотном узле камеры. Предлагаемый способ может быть реализован и камерах, не имеющих юстируемого поворотного устройства, и даже в камерах, не имеющих поворотного устройства вообще (достаточно установить поверхность образца любым иэ известных способов под вычисленнйми углами наклона Ь и ),Формула изобретенияСпособ измерения напряжений, заключающийся в том, что производятрентгенографирование образца поддвумя различными углами наклона; измеряют смещения интерФеренционнойлинии, по которым судят о величиненапряжений в образце, о т л ич а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений эа счет исключения зависимости результатов отрасстояния образец-пленка, рентгенографиронание производят под углами(90 - Ву ) и + 3 (90 - ц),где 9.),М - брегговский угол для выбранной интеференционной линии и длины волны рентгеновского излучения,фотографическую регистрацию осуществляют на разные участки пленки длякаждого угла рентгенографирования,лежащие по разные стороны от плоскости, перпендикулярной оси наклона образца,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Заявка Японии Ф 52-19477,кл. 6 01 И 23/207, опублик. 1977.2. Патент США Р 2828470,кл. 250-515, опублик, 19593. Заявка Японии Р 52-22553,кл, 6 01 Н 23/207, опублик. 1977.4. Патент ВеликобританииР 1460859, кл. С 1 А, опублик. 1977.5, Русаков А.А. Рентгенографияметаллов, М., Атомиэдат, 1977,с. 291-293 (прототип) .737618 оставитель К. Кононов хред.Н,Бабурка Коррект едакто ляда арош 53 24 Эа илиал ППП Патент, г. ужгород, ул, Прое 4 Гираж 1019 ЦНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и3035, Москва, Ж, Раушская Подписноеета СССРкрытийб д. 4/5