מהו מתח שיורי? איזה מנתח מתח שיורי טוב?

מהו לחץ שיורי?
ללא תלות בעומס החיצוני, ישנם מתחים פנימיים במבנה ובחומרים. מתח זה נקרא מתח שיורי. הסטרס שנותר גורם למתח המתאים לשינוי מרווח הסריג. הלחץ השיורי מגיע באופן ספונטני לשיווי משקל, מכיוון שהמתח שנותר מתיחה ידוע כסטרס הלחץ המזיק שמזיק שנחשב מועיל.
לחץ על גזירה
מדוע חשובה מדידת סטרס שיורית?
עיבוד שבבי, ריתוך, ריצוף יריות, טיפול בחום, טחינה ותהליכי ייצור אחרים יפיקו לחץ שיורי. מדידת לחץ שיורי היא שיטה בסיסית לקביעת האם הרכיבים יכולים לעמוד בתנאי עומס ולחצים קשים בחיי השירות. ניתן גם להציג אותם במכוון באופן מתאים.
שיטת מדידת מתח שיורית
ישנן דרכים רבות למדידת לחץ שיורי. שיטות אלה מחולקות בדרך כלל לשיטות לא הרסניות, חצי הרסניות והרסניות או מבוססות דיפרקציה, שיטות מבוססות הרפיה מתחים ושיטות אחרות. כל שיטות מדידת הלחץ הנותרות הן עקיפות. מתחים שיורית מחושבים או נגזרים ממדידות כמו זנים אלסטיים או עקירות.
שיטת מדידת מתח שיורית על בסיס דיפרקציה:
בשיטה המבוססת על דיפרקציה, החוק של בראג משמש למדידת המתח האלסטי, והלחץ מחושב על פי החוק של הוק, מודולוס אלסטי (E) ויחסו של פויסון (V).
דיפרקציה בצילום רנטגן
בהשוואה לאור נראה, לרנטגן יש אנרגיה גבוהה ואורך גל קצר, מה שהופך אותו למאוד מתאים לגילוי מרחק פני השטח של הגביש (= מתח שיורי) בחומרים קריסטליים. טכנולוגיית דיפרקציה של רנטגן מספקת נתונים אמינים ללא תחרות להערכת בקרת איכות. טכנולוגיה זו מתאימה לכל חומרי הגביש, כולל קרמיקה. שיטת דיפרקציה של הרנטגן יכולה למדוד מתח מוחלט ללא כיול של דגימות נטולות לחץ. תוצאות המדידה של לחץ שיורי באים לידי ביטוי ב- MPa מוחלט.
עקיפה ניוטרון
דיפרקציה ניוטרון (nd) מספקת טנסורי לחץ מלאים שלמים σ 11 (במקביל למשטח), σ 22 (במקביל למשטח) ו- σ 33 (בניצב למשטח) לניתוח רכיבים עבים. בדומה ל- XRD, nd משתמש בחוק של בראג כדי למדוד מתח אלסטי ומחשב מתח על פי חוק הוק, מודולוס אלסטי (E) ויחסו של פויסון (V). בגלל הדיפרקטומטר הקבוע היקר לייצור נויטרונים, דיפרקציה של נויטרונים למדידת מתח שיורית לא הושגה באופן נרחב וקל.
עקיפה סינכרוטרון
עקיפה של סינכרוטרון היא רמה גבוהה יותר של דיפרקציה בצילום רנטגן. עבור רכיבים עם גיאומטריה מורכבת ניתן להשתמש בהפרדת סינכרוטרון, אך בדרך כלל גודל הרכיבים מוגבל. ישנם רק מתקני סינכרוטרון רבים ברחבי העולם, מה שהופך את השיטה לא ניידת וחסכונית.
מדידת לחץ שיורי על ידי קידוחים
קידוחים הינם טכניקת הרפיה מתוחה נפוצה למדידת לחץ שיורי. על ידי קידוח חור עיוור קטן באזור המטרה להסרת חומר המתח, החומר סביב החור מוצא באופן ספונטני איזון מתח חדש. זה גורם לשטח הסמוך לחור לעבור.
שיטת מד מתח
בשיטת מד הכתם, התקן מד מתח מיוחד על פני השטח שיש למדוד. הסטרס שנותר נמדד על מד מתח הרפיה.
שיטת קידוח ESPI
בשיטת ESPI נמדדת העקירה ליד השטח באמצעות אינטרפרומטר אופטי. לאחר מכן משתמשים בתזוזה המדודה לחישוב הלחץ בנפח לפני הקידוח.