ОписаниеДифрактометрыдляопределенияостаточныхнапряжений

GNRStressXиGNRSpiderX

2

ОкомпанииG.N.R.S.r.l.КомпанияG.N.R.S.r.l.,благодарясвоему30-тилетнемуопытуработынарынке,являетсяизвестнымпроизводителемсовременныханалитическихприборов,разработчикомметодиканализадляразличныханалитическихзадач,поставщикомсоответствующеголабораторногооборудования,обеспечиваетконсультацииитехническуюподдержкузаказчиковповсемумиручерезсвоюхорошоорганизованнуюсетьпродажипослепродажнойподдержки.

КомпанияG.N.R.S.r.l.разрабатываетипроизводитоптическиеэмиссионныеспектрометры,иоптическиеэмиссионныеспектрометрысвращающимсядисковымэлектродом,предназначенныедляизмеренияэлементногосоставаметаллическихсплавов,анализапримесей,добавокиметалловизносавмаслах,охлаждающихигидравлическихжидкостях.

КомпанияG.N.R.S.r.l.разрабатываетипроизводитрентгеновскиедифрактометры,ирентгеновскиефлуоресцентныеспектрометры(XRF),предназначенныедляисследованияструктурыматериаловиэлементногосоставадлярешениянаучныхипроизводственныхзадач.

СтандартыкачествакомпанииВысочайшеекачествонашейпродукцииисервисаимеютпервостепенноезначениедлякомпанииGNR.

Мывполномобъёмевыполняемнашиобязательствапоподдержкенашейсистемыкачестванапротяжениивсегопроцессапроизводства,ипостоянноесовершенствованиенашейпродукцииявляетсяфундаментомгарантиисоответствиякомпанииGNRмеждународнымпринятымстандартамуправлениякачествомISO9001.

КомпанияGNRпериодическиорганизуетусебякурсыобучениядлятехническогоперсоналаиагентов,атакжепроводитсеминарыидемонстрацииоборудования.

КомпанииGNRчерезсвоюразветвлённуюсетьагентствпредоставляеттехническуюподдержкуипоставляетзапасныечастиповсемумиру.

3

МетодПодразделениеGNRAnalyticalinstrumentпредлагаетуникальныйприборStressXнаосноверентгеновскойдифракциидляизмеренияостаточногонапряженияиостаточногосодержанияаустенита.

Остаточноенапряжениеможетсоздаватьсяврезультатемеханическойобработки,шлифования,проката,глубокойвытяжки,сварки,термическойидробеструйнойобработки;ихизмерениепозволяетпредотвратитьразрушениеотусталостииконтролироватьдолговечностьибезопасностьматериалов.

Рентгеновскаядифракцияявляетсястандартной,провереннойвременемтехникойизмеренияостаточныхнапряжений.Рентгеновскаятехника,использующаямежатомныерасстояниявкачествеполнойдлиныкалибра,идеальноподходитдлякристаллическихматериалов,особеннодляметаллов,атакжедлякерамики.Онаизмеряетабсолютныенапряжениябезнеобходимостииспользованиякалибровочныхобразцовбезнапряжений.

Областиприменения

Применениедляизмеренийостаточногонапряжения

Остаточноенапряжениеоказываетбольшоевлияниенаработумеханическихагрегатов.Оновлияетнатакиесвойстваматериалов,какусталость,разрушение,коррозияитрение.

Остаточныенапряженияпредставляютсобойнапряжениянатяженияисжатия,которыеостаютсявкомпонентахпослеприложениякнимвнешнейнагрузки.Большинство

4

производственныхпроцессов(механических,тепловых,химических),которыеприводяткдеформациямиизменениямобъёмов,создаютостаточныенапряжениявкомпонентах.

Знаниеосостоянияхостаточныхнапряженийтребуетсядлятого,чтобыправильноприменятьэтипроцессы.Небольшиеизменениявсостоянияхостаточныхнапряжениймогутоказыватьоченьзначительныйэффектнасрокслужбыкомпонентов.

Кмеханическимпроцессамвпроцессепроизводстваотносятсяобработкаповерхности,волочение,прокат,шлифованиеимеханическоеполирование,механическаяобработкаисборка.

Остаточныенапряженияпослетепловойобработкимогутвозникатьврезультатетемпературныхперепадов,атакжеврезультатефазовыхпереходов,например,втермообработаннойстали.Вкачествепримеровможнопривестизакаливание,литьё,стыковаясварка,отпуск,старение,ит.д.

Такиехимическиепроцессы,какокисление,коррозия,гальваника,ит.д.,такжеявляютсяисточникамиостаточныхнапряжений.

Эффектыварьируютсяот“приповерхностной”зоны,которыесоздаютсяврезультатемеханическойобработки,шлифованияит.д.,довнутреннихобластейкомпонента,которыесоздаютсяврезультателитья,сварки,термическойобработкиит.д.

Остаточныенапряженияприсжатииувеличиваютусталостныйресурсикоррозиюподнапряжением,т.к.онизадерживаютобразованиеираспространениетрещин,ипозволяютснизитьуровеньнапряженийвтехслоях,гдеприкладываемаянагрузкаявляетсямаксимальной.Инаоборот,напряженияприрастяженииухудшаютмеханическиесвойствакомпонентов.

Дляизмеренияостаточныхнапряженийиспользуютсяразличныеметоды,нотолькометодрентгеновскойдифракцииобладаетпространственнымиобъёмнымразрешением,способнымполностьюиадекватнохарактеризоватьраспределениеостаточныхнапряженийпообластям.

Измеренияметодомрентгеновскойдифракциипозволяютопределятьостаточныенапряженияврезультатеисследованияраспределенийдеформацийкристаллическойструктуры,ипозволяютконтролироватьиоптимизироватьпараметрыпроцессапорезультатамнеразрушающегоанализавприповерхностнойзонеполикристаллическогокомпонента.

Небольшаяглубинапроникновениярентгеновскихлучейтакжепозволяетвычерчиватьграфикипрофилированияпоглубинепослеизмерениянапряженийнаразличнойглубинепослеэлектрохимическогополированияповерхностикомпонента.

Можноанализироватьвсематериалысдостаточнойстепеньюкристаллизации;надёжностьизмеренийметодомрентгеновскойдифракциизависитотстепеникристаллизации,шероховатостиповерхности,плоскостностиповерхности,высокойтекстурированностиматериалов,крупнозернистостиматериала,шириныдифракционныхлиний.

5

ОборудованиеGNRStressXпредназначенодлябыстрогоинадёжногорешениязадачконтроляиподдержаниякачествавпроцессепроизводства,дляприменения,каквусловияхлаборатории,такнавыезде.

Оноотличаетсяпростотойвприменении,ноодновременноспособноудовлетворитьсамыесуровыетребованиязаказчика.

Применение№1.Трансмиссия

Эффектыдеградациипришлифовании

Результатыизмеренияостаточныхнапряженийнаразличныхучасткахшестерни,приведённыенарисункениже,демонстрируютнеоднородностьшлифованиязубьев;напряжениянаразныхсторонахизделияполностьюотличаются,инизкиезначениярегистрируютсянаобожжённойстороне.

№ Обработка Остаточноенапряжение(МПа)

1 Шлифование -236±6

2 Дробеструйнаяобработка -648±4

3 Дробеструйнаяобработка+шлифование(обожжённая)

-316±13

4 Дробеструйнаяобработка+шлифование(необожжённая)

-561±3

ОборудованиеGNRStressX,использующееметодыконтроляспомощьюрентгеновскойдифракции,позволяетпроводитьисследованияилучшепониматьпроцессыпроизводства.

Применение№2.Пружиннаядиафрагма

Результатыизмеренияостаточныхнапряженийнатарельчатойпружиненаразличныхэтапахеёпроизводства:литьё(1),индукционнаязакалка(2)идробеструйнаяобработка(3).Образецанализировалсяврадиальномиокружномнаправлении(соответственно,белаяикраснаястрелки)навнешней(показанонарисунке)инавнутреннейстороне.

Результатыпоказывают,каквпроцессепроизводстваостаточноенапряжениерастяжениятрансформируетсявнапряжениесжатия.

Внекоторыхслучаяхможнопрогнозироватьостаточноенапряжение,создаваемоевпроцессепроизводства.

Частовозникаетнеобходимостькорректироватьтеоретическиерасчётыпоэкспериментальнымрезультатам,полученнымврезультатеXRDизмерений.

6

ОборудованиеGNRStressX,использующееметодыконтроляспомощьюрентгеновскойдифракции,позволяетоптимизироватьпараметрыпроцесса.

Применение№3.Доводкаповерхности

Влияниедробеструйнойобработкиназубьяшестерни

Образец1иобразец2представляютшестернюдоипоследробеструйнойобработки.

Измерения,выполненныенаначальномдиаметре,показывают,чтовоздействиедробеструйнойобработкивтриразаувеличилоостаточноенапряжениесжатиянаповерхностиобразца.Крометого,образцыпродемонстрировалиоднородноеповедениевобоихнаправленияхизмерений.

Остаточныенапряженияприсжатииувеличиваютусталостныйресурсикоррозиюподнапряжением,т.к.онизадерживаютобразованиеираспространениетрещин,ипозволяютснизитьуровеньнапряженийвтехслоях,гдеприкладываемаянагрузкаявляетсямаксимальной.Инаоборот,напряженияприрастяженииухудшаютмеханическиесвойства.

Точкаизмерения

Остаточноенапряжение(МПа)

1_rad -417±13

1_circ -399±12

2_rad -1267±15

2_circ -1253±12

7

Дробеструйнаяобработкаувеличиваетсопротивляемостьусталостиикоррозиимеханическихдеталей,ударнаяобработкастальнымииликерамическимисферамивызываетсостояниесжатия.Измеренияметодомрентгеновскойдифракциипозволяютконтролироватьиоптимизироватьпараметрыдробеструйнойобработкинастольконадёжно,чтовнастоящеевремяэторутиннаяпрактикававтомобильномпроизводствеипроизводстветрансмиссий.

Применение№4.Измерениявцехе

ПриборGNRStressXтакжеподходитдляпроведенияизмеренийвцехе.

Нарисункенижепоказанпроцессиприводятсярезультатыизмеренийотносительныхостаточныхнапряженийнасварныхшвахнаоситурбины.

Измерениявыполнялисьвпродольномнаправленииипоокружности,вразличныхточкахосивала(любезнопредоставленогруппойFOMAS).

Программноеобеспечение

ПрограммноеобеспечениеприбораGNRStressXподдерживаетнесколькотипованализа,отнабораданныхдляполногоконтролявсехпроцессовиаппаратныхустановок(робот,

8

генераторитрубка,детектор,иустановкаизмерений)доанализаданныхсрасчётомостаточныхнапряженийилиостаточныхаустенитов.

Оченьпростойвариантиспользованияпрограммыдляанализаостаточныхнапряженийпоодной,двумитрёмосямразработанвсоответствиисостандартамиASTME915иUNIEN15305.

ПрограммноеобеспечениеприбораGNRStressXпозволяетизмерятьирассчитыватьостаточныенапряжениявлюбыхполикристаллическихматериалах:

• времярегистрациинаодиншаг:30–120секунд;• количествошаговнаодноизмерение:5–13;• определениеположенияпикаметодомпрофилированиясучётомтеоретических

ограничений;• анализаостаточныхнапряженийпоодной,двумитрёмосям;• анализнормальногокомпонентаикомпонентасдвигадоступендляизмеренийпо

одной,двумитрёмосям;• картированиеповерхностисдинамическимпросмотромсекций;• позаказу,возможностьадаптациидлязаказчикаалгоритмаоценкиостаточных

напряжений.

Анализостаточныхнапряжений:панельдифракционныхданных

9

Интерфейскартированияповерхности

10

ЛабораторноеимобильноеисполнениеGNRStressXПриборGNRStressXпредлагаетгибкоерешениедляопределенияостаточныхнапряженийвобразцахлюбогоразмеразасчётобъединениякомпактногорентгеновскогодифрактометраиантропоморфическогоробота,перемещающегосяпо6осям.

StressXвыпускаетсяв2хвариантах–лабораторномимобильномисполнении.Впервомслучаеонустанавливаетсявнутрькорпуса,вовтором–наспециальнуютележку.

ЛабораторныйStressX МобильныйStressX

Гониометр,установленныйна6-осевомантропоморфическомроботе,предоставляетвозможностьанализаобразцовлюбойформыиразмера.

ПриборGNRStressXвключаетвсёнеобходимоедлявыполненияизмеренийостаточногонапряженияилиостаточногоаустенитаметодомрентгеновскойдифракции.

ВсоставсистемыGNRStressXвключеныследующиеосновныекомпоненты:

• основнойблок;• 6-осевойантропоморфныйробот;• псигониометр;• лазер;• детектор;• программноеобеспечение.

11

Основнойблок

ОсновнойблокStressXможноустановитьнатележкуиливнутрькорпуса,взависимостиотпожеланийзаказчика.Онвключаетвсебя:источникпитания,высоковольтныйгенератор,системуохлаждения,управляющуюэлектронику,блокуправления.

Псигониометр

ПриборGNRStressXоснащёнПсигониометромсразличнымидоступнымирадиусами:120,140и160мм.

Величинуугла2θможноизменятьвручнуюот125до164°дляанализаFe(ферриты,аустениты),сплавовAl,Ni,Cu,TiиMg.

Головкароботавыполненатакимобразом,чтобыпользовательмоглегкоменятьрентгеновскуютрубкузанесколькоминутбезспециальногоинструмента.

6-осевойантропоморфныйробот

Компактный,мощныйивысокопрецизионный6-осевойантропоморфныйроботпредлагаетпревосходныевозможностиипозволяетперемещатьсявточкуизмерениясточностьюивоспроизводимостьюлучше20мкм.Онуправляетвсемифункциямигониометра,включаянаклоныивращение.Автоматическоекартированиенасложныхкомпонентахтакжелегковыполняется.

Роботвыполняетпозиционированиевабсолютнойсистемеотсчёта,нетребуяюстировкипоэталонномуобразцубезнапряжений,независимоотконфигурации.Доступныконфигурациивдвухразличныхрабочихдиапазонах:895или706мм.

Лазер

Лазернаясистемапозиционированияпозволяетнастраиватьприборбезконтактовмеждуголовкойроботаиобразцомипредотвращаетстолкновениеобразцассистемойизмерений.

Основныепреимуществатакойорганизации:минимумвременинанастройкуприбора,возможностьизмерениякомпонентовнестандартнойгеометриибезподготовкиобразцов,возможностьпредотвращениянежелательныхстолкновениймеждуобразцомисистемойизмерения.

12

Точностьлазера—лучше2микрон.Процедуранастройкивыполняетсяавтоматическинарасстояниимеждурентгеновскимколлиматоромиобразцом70мм,инетребуетдополнительнойкалибровки.

Детектор

ПриборGNRStressXоснащёнмногополоснымдетектором.КомпанияGNRинтегрируетрентгеновскийдетекторDectrisMythen.

ЛинейныйкремниевыйполосовойдетекторMythen,основанныйнатехнологииподсчётаодиночныхфотонов,обеспечиваетбесшумнуюработу,позволяетвыполнятьизмерениясвысокойинтенсивностью,ибыстронабиратьданные.

Высокоэффективныйодномерныймногополосныйдетектородновременноперекрываетбольшойугловойдиапазон,исокращаетвремяизмерениясчасовдоминут.

ДетекторMythenзначительносокращаетвремяизмеренияпосравнениюсосцинтилляционнымсчётчиком,неухудшаякачестватакихданных,какинтенсивность,разрешениеиформапиков.Энергетическоеразрешениепозволяетэффективноподавлятьфоновуюфлуоресценциюбезпотериполезногосигнала.

Дополнительныекомпоненты

Оптика

Какправило,поставляютсясменныеколлиматорысдиаметроммонокапилляров0.5,1и2мм.Вкачествеопцииимеютсяспециальныеколлиматорысразличнымиразмерамипятна.Хорошофокусирующийияркийполикапиллярныйколлиматорсфокуснымрасстоянием120мкмможнотакжеустанавливатьдляизмеренияостаточногонапряжениянаоченьнебольшойплощадиобнаружения.

USBвидеокамера

ПрофессиональнаяUSBвидеокамерасразрешением5.2мегапикселяустанавливаетсянароботизированнуюголовкугониометра,иблагодарялазеру,позволяетувидетьобластьизмеренийнаповерхностиобразца.

Толщинадатчика(мкм) 320

Ширинаполосы(мкм) 50

Длинаполосы(мм) 8

Динамическийдиапазон(бит) 4-24

Энергетическийдиапазон(кэВ) 5-40

Времярегистрации(мкс) 300

Частота(Гц) 25

Охлаждение воздух

Размеры(мм) 38х62х22

Весмодуля(г) 100

13

ТехническиехарактеристикиGNRStressX

Робот 6-осевойантропоморфныйроботТочностьивоспроизводимостьпозиционированиялучше20микрон

Роботизированныйгониометр Программируемый-45°/+45°псискансколебаниямиот1°до10°Изменяемыйрадиус:120,140,160ммДиапазонуглов2Тетаот125°до164°

Рентгеновскийгенератор Максимальнаямощность300Вт(30кВ,10мА)Сверхкомпактнаяконструкция,универсальныйвходикоррекциякоэффициентамощности

Рентгеновскаятрубка Миниатюрнаяметаллокерамическаятрубкавысокойяркости210Вт(30кВ,7мА)СтандартноустанавливаетсяCrанодВозможныопциианодов:Cu,Co,Fe,V,TiиMn

Детектор Быстродействующийдетектор(многополосныйдетекторDectrisMythen)

Оптика Стандартныемонокапиллярныеколлиматорыдиаметром0.5,1и2ммВозможныдругиедиаметрыПоликапиллярныйколлиматорсфокуснымрасстоянием120микрон

Лазер Точностьлазера:лучше2микронвдиапазонеизмерений150±40ммРасстояниевпроцессеюстировки70мм(рентгеновскийколлиматор/образец)

Источникводыдляохлаждения

Автономнаяре-циркуляционнаясистемаводяногоохлаждениястеплообменникомВнешнийисточникводынетребуется

Видеокамера USBВидеокамераРазрешение5.2мегапикселя

Обработкаданных Типкомпьютера:последняяверсияПК

Габаритыивес Мобильный: 850×750×1500мм,вес130кгЛабораторный: 1200×1200×2000мм,вес350кг

14

ПортативныйGNRSpiderXПриборGNRSpiderX–этопортативныйвысокоточныйанализаторостаточныхнапряжений,которыйможноприменятьвлюбомместе:влаборатории,цехе,полевыхусловиях.

Оноснащаетсяудобнымуниверсальныйрегулируемымштативом.Позапросупользователявкомплектемогутпоставлятьсятакжеспециальныештативыдляработысобъектаминестандартнойформыирасположения.

Онбылразработанкаквысокоточныйинструмент,имеющиймалыегабаритыимассу,удобныйдляпереноски,простойиудобныйвиспользовании.Уникальнаяконструкцияилучшийвмиредетекторобеспечиваютпрекрасноекачествоанализа,сравнимоеслабораторнымиприборами.

Комплектпоставкивключаетвсенеобходимоедляработыпортативногоприбора:рентгеновскуютрубку,детектор,пси-дугу,генератор,лазер,батареи,штатив,чемодан,основнойблок,программноеобеспечение.

15

ТехническиехарактеристикиGNRSpiderX

Гониометр Программируемый-45°/+45°псисканДиапазонуглов2Тетаот135°до165°Процедураюстировкиконтролируетсялазером

Рентгеновскийгенератор Максимальнаямощность300Вт(30кВ,10мА)Сверхкомпактнаяконструкция,универсальныйвходикоррекциякоэффициентамощности

Рентгеновскаятрубка Миниатюрнаяметаллокерамическаятрубкавысокойяркости4Вт(40кВ,0.1мА)СтандартноустанавливаетсяCrанодВозможныопциианодов:Cu,Co,Fe,V,TiиMn

Детектор Быстродействующийдетектор(многополосныйдетекторDectrisMythen)

Оптика Стандартныемонокапиллярныеколлиматорыдиаметром0.5,1и2ммВозможныдругиедиаметры

Обработкаданных Типкомпьютера:ноутбук