191968. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szilárdtestben megmaradó feszültségek meghatározására
3 191968 4 A találmány tárgya eljárás szilárdtestben megmaradó feszültségek meghatározására, pontosabban olyan eljárás, amellyel szilárdtestek szelvényein a maradékfeszültségek meghatározhatók. A találmány szerinti eljárás elsősorban gépelemeknél, úgy mint gépalkatrészeknél, konstrukcióknál, csőelemeknél, nyersanyagoknál, kötőelemeknél, anyagmintáknál, stb. használható, így alkalmazási területe mindenekelőtt a gépipar, a hajóépítés, a fémkohászat és az építőipar. Amikor különböző termékek szilárdságát és élettartamát növelni kell, tömegüket a konstrukciós kialakításhoz mérten csökkenteni kell, szükség van az előállítási technológia optimális változatainak megtalálására és kifejlesztésére, valamint a minőségellenőrzés javítására, a szilárdtestben visszamaradó maradékfeszültségek nagyságát és elosztását ismerni kell. A technológiai eljárások továbbfejlesztése során ezenkívül szükség van olyan információkra is, amelyek alapján az előállítási folyamatban felhasznált féltermékek esetén is a maradékfeszültségek nagysága, eloszlása, változási kinetikája megállapítható. Ezeket az információkat általában számítástechnikai eszközök felhasználása mellett fizikai és mechanikai eljárások lefolytatása révén nyerik. A számítástechnikai eszközökkel megállapított mennyiségek igen jól mutatják a maradékfeszültségek változási kinetikáját, de jelentős mértékben attól függnek, hogy a nagy számú felhasznált összefüggés és paraméter milyen mértékben felel meg a valós összefüggéseknek és mértékeknek, illetve mekkora ezek meghatározási pontossága. A fizikai jellegű eljárások, például röntgentechnikai vagy mágneses vizsgálatok segítségével a maradékfeszültségekről kapott információk megbízhatóságát jelentős mértékben rontják a fizikai paraméterre ható különböző külső behatások, amelyek változását követően a maradékfeszültségek is megváltoznak, amit más tényezők megváltozásával együtt elsősorban az anyag struktúrája határoz meg. A maradékfeszültségekről a legfontosabb, legmegbízhatóbb adatok olyan mechanikai eljárásokkal nyerhetők, amelyek lényege a szilárdtest alakváltozásának, deformációjának mérése. Ezekben az eljárásokban a külső terhelések által kiváltott feszültségek meghatározását a szilárdtest alakjának megváltozása révén követik, ahol a megváltozások a szilárdtest igénybevételének felelnek meg. Amikor a maradékfeszültségeket az alakváltozás alapján határozzák meg, nehézségekkel kell számolni, mivel az alakváltozási, deformációs folyamat már a maradékfeszültség meghatározása előtt befejeződik. Ezért a szilárdtest vizsgálandó területét a mérések során a maradékfeszültségektől mentesíteni kell, vagy a maradékfeszültségeket a szilárdtest határainak megváltoztatásával át kell csoportosítani. Mivel a szilárdtestek ilyen jellegű alakváltozását előidéző műveletek egymással összefüggnek, ezért ezeket az eljárásokat általában mechanikai eljárásoknak nevezik, még akkor is, ha a szilárdtest határait nem mechanikai, hanem kémiai, elektroeróziós vagy más módon változtatják meg. A következőkben elemezzük azokat az ismert eljárásokat, amelyek révén tetszőleges alakú szilárdtestekben a maradékfeszültségek meghatározhatók. így az 1964. március 19-én közzétett 11 54 294 számú NSZK-beli szabadalmi leírás szilárdtest belső területein megmaradó feszültségek meghatározására ismertet eljárást. Ennek az a lényege, hogy a szilárdtestben egymással párhuzamos furatokat készítenek, a felülettől különböző távolságokra meghatározott rendben a furatok közötti távolságokat a szilárdtestben mérik, a szilárdtestből hengeres elemet vágnak ki, amely a két furatot körbefogja, majd ennek magasságát a szilárdtest felületétől kiindulva meghatározott fokozatokban előre megadott mélységig növelik. Ezt követően a furatok távolságát a felülettől különböző távolságokban a hengeres elem magasságának növelése után megmérik, majd a két furat közötti távolságoknak a szilárdtestből a hengerszerü elem kialakítása révén létrejött feszültségváltozás miatti változásait a maradékfeszültségek meghatározására hasznosítják. Ez az eljárás lehetővé teszi, hogy a szilárdtest belsejében kialakuló maradékfeszültségeket tetszőleges alak mellett a felülettől különböző távolságokra meghatározzák. A maradékfeszültségekre ily módon meghatározott értékek pontossága erőteljesen függ azonban a furatok közötti távolság meghatározására szolgáló készülék beállításaitól, amikoris a kezdeti beállítást megváltoztatják, hiszen a mélység megnövelése után minden fokozatban a készülék beállítását újból el kell végezni. Ez utóbbi hiányosságtól mentes az a maradékfeszültségek meghatározására szolgáló és a 231 184 számú SU szerzői tanúsítvány ból megismerhető megoldás (közzététel dátuma 1972.11.28.), amely szilárdtestek belső részéhez megmaradó feszültségek meghatározására javasol eljárást. A szilárdtestben d átmérőjű furatot készítenek. A szilárdtest felületétől különböző távolságokban a furatban nyúlásmérő bélyegeket helyeznek el. A szilárdtestből a furattal koncentrikusan 5d átmérőjű rúdszerű hengeres elemet készítenek, amely továbbra is tartalmazza a nyúlásmérő bélyegeket. Mérik a furat falainak alakváltozását, ezzel a hengerszerű elem kialakításakor átalakult feszültségeloszlásra következtetnek. Az átalakulás alapján a maradékfeszültségeket meghatározzák. Ebben az esetben is azonban, akárcsak az előzőleg említett eljárás során, a megmaradó feszültségekkel meghatározott értékek pontossága sok esetben nem elegendő, mivel a hengerszerü elem keresztmetszetében a meghatározandó maradékfeszültségek átlagolódnak. Hosszabb 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
