Феодосьев В.И. Сопротивление материалов 1986 г. (1240839), страница 77
Текст из файла (страница 77)
Рентгеновским методом можно, например, У ЗЗ. РЕНТГЕНОВСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ 487 ! )ф ( й Реннгеенейееее не»нее»не Р»Л»гнгу агента л а»Ма е".Рннляее»НЕ лелея Рис. 491 определить остаточные напряжения в зоне сварного шва после его осты- ванин, чта при помощи тензометров сделано быть не может. Как известно, рентгеновское излучение возникает при попадании пучка быстро летящих электронов нли ионов на поверхность металла.
Пучок электронов создается в рентгеновской трубке путем нагревания нити накаливания и последующегоус- /ЫН» корения электронов в поле высокого напряжения. Электроны, попадающие на анод трубки, дают начало рентгеновскому излучению, распространя. ющемуся преимущественно в направлении, перпендикулярном пучку (рис. 491). Во время работы анод сильно ф нагревается. Охлаждение его праизво. ф~ ( ~ ~Ф дится водой. Для увеличения тепло. м ф ( отвода трубка анода делается медной. 4'К Спектр излучения рентгеновской и ~~ трубки зависит от металла, на кото- ~~ ф рый падает электронный пучок (от рабочего металла анода), и от величины прилаженного к трубке высоко. го напряжения.
При рентгеновском методе замера напряжений в металлах используется моиохроматическое (характеристиче- МЕЗЕ» ское) рентгеновское излучение так на- трут зываемой К-серии. Для того чтобы получить такое излучение, необходимо приложить к трубке высокое напряжение, большее некоторой величины, характерной для взятого рабочего металла анода. Например, для исследова.
ния стальных конструкций в качестве рабочего металла анода используется кобальт. Если анодное напряжение в трубке не превышает 7710 В, спектр рентгеновского излучения кобальта будет сплорзным, охватывающим длины волн от самых коротких, порядка 1,6 А, до длинных волн теплового излучения, При вводном напряжении, превышающем 7710 В, картина резко меняется. Интенсивность сплошного спектра уменьшается, и на его фоне появляются ярко выраженные излучения с определенными, строго фиксированными, длинами волн.
Для кобальта таких излучений будет.три. Самое интенсивное из них имеет длину волны )г, равную 1,7888 А. Соседнее с ним, более слабое,— 1,7892 А. Эти два излучения образуют так называемый дублет К„. Третье излучение является слабым и практического значения не имеет. При дальнейшем повышении напряжения характер спектра не меняетси. Возрастает лишь интенсивность излучения. Указанные же длины волн сохраняются. Волны рентгеновского излучения, ваадействуя на электроны атомов исследуемого металла, заставляют их колебаться с частотой волны. Таким образом, электроны атомов становятся сами источниками колебаний и распространяют рентгеновское излучение с длиной волны падающего пучка. Поскольку атомы в кристаллической решетке исследуемого металла располагаются в определенном порядке, излучения, исходящие от электронов, интерферируют. В результате рентгеновский пучок, падающий иа кристалл, распространяется от кристаллов в апре- 433 Гл.
!4. метОды эксиеримеитлльиОГО исследОВАния деленных направлениях в зависимости от соотношения между длиной волны, размерамн решетки и углом падения рентгеновского пучка. Это соотношение носит название условия Брегга. Условие Брегга трактуется обычно как условие отражения рентгеновского луча от определенной кристаллической плоскости, хотя, по Е Рис. 492 существу, имеет место ие отражение, а интерференция колебаний, распространяющихся от возбужденных электронов в атомах кристаллической решетки. Если рассмотреть две параллельные плоскости АА и ВВ (рис. 492) в некоторой кристаллической решетке, то нетрудно установить условие Брегга. Рентгеновский луч, падающий на плоскости и отражающийся от них, будет усиливаться в том случае, когда разность хода волн 1 и 2 будет составлять целое число волн Х.
Тогда СŠ— СО=я)ч или д д — — — соз 20=Ю, з1п 6 з!п 6 где б — расстояние между плоскостями. Окончательно, Ы ып д=пХ. (! 4.7) Это и есть условие Брегга. Оно показывает, что отражение рентгеновских лучей от некоторой плоскости возможно только при падении на нее луча под определенным углом б, удовлетворяющим указанному соотношению.
Число л называется порядком отражения. Теперь рассмотрим схему отражения рентгеновского луча от поверхности исследуемого образца. Пучок, падающий по нормали к поверхности, охватывает площадку 1,5 — 2 мм в диаметре. На этой площадке, как показывает опыт, среди большого числа освещенных кристалликов находится обычно достаточное количество таким образом ориентированных кристаллов, что определенные их плоскости находятся в соотношении Брегга с параметрами падающего луча. Прн этом происходит отражение луча от кристаллов (рис. 493). Отраженные лучи образуют коническую поверхность с углом при вершине 360' — 40. Если нз их пути поставить фотографическую пленку, то на ней зафиксируется круг радиуса й (рис. 493].
Очевидно, $99. РЕНТГЕНОВСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ 489 где а — расстояние от пленки до поверхности металла. Величины й и а вамеряются, и таким образом определяется угол д. Если вернуться к выражению (14.7), то, зная длину волны Х и порядок отражения л, можно найти размер б — расстояние между плоскостями кристалла. Эту величину следует сопоставить с размером с(э непа. пряженного кристалла. Та. .8949 ким образом определяется уд- 999 В ~й лииение в направлении, пер- 17сспдгппппп ав19'' вв пендикулярном отражающей счспчхчпз дхухс- ьч й плоскости кристалла. Практически осуществление указанных операций вызывает ряд затруднений, б ПадспссдсуусяаасппамспКлуч' связанных с тем, что все замеры должны быть проведены с точностью, обеспечивающей х определение весьма малой Ппссгпспчс разности величин с( и пс.
Прежде всего, возникает затруднение с опреде. лением расстоянии а от пленки до образца. Это расстояние имеет величину порядка 50 мм и не может быть замерено просто линейкой, так кап должно быть определено с точностью до микрона. Не может быть применен и какой-либо другойболее точный измерительный инструмент типа микрометра. Дело в том, что пленка в кассете несколько коробится и при подводе измерительного инструмента изгибается.
Поэтому замеренное расстояние а оказывается не соответствующим тому, при котором происходит съемка. Нужно при этом учитывать еще, что для работы в дневных условиях пленка закрыта черной бумагой, непроницаемой для обычных световых лучей и свободно пропускающей рентгеновские лучи. Бумага имеет определенную толщину, иа которую при замерах также должна вводиться поправка.
Возникающие затруднения решаютси следующим образом. В исследуемой точке поверхность металла зачищается и травится кислотой. Далее, на очищенную поверхность (обычио электролитически) наносятся кристаллы какого-либо другого металла. При исследовании стальных конструкций для втой цели используется чаще всего золото. При съемке на пленке получаются линии рентгеновских лучей, отраженных от кристаллов железа и от кристаллов золота. Поскольку кристаллы золота нанесены электролитически, они не напряжены, и расстояние между атомами в кристаллической решетке золота можно считать известным. Поэтому из уравнения Брегга (14.7) определяется уголь для золота. Если же на прояилеиной пленке замерить расстояние 28 между линиями золота, то из выражения (14.8) можно с высокой степенью точности найти и искомую величину и.
Таким образом, эта величина определяется косвенно путем обмера линий на пленке. Однако последняя операция также представляет известные трудности. Прежде всего, нужно указать, что число отраженных кристаллов на освещенной площадке исследуемого образца измеряется одним-двумя десятками. Поэтому на пленке образуется не непрерывная линия затемнения, а десятка два равной величины засвеченных точек, расположенных на окружности радиуса А. Чтобы осреднить результат, пленку во время энспозицни вращают вокруг оси исходного реитгейовсиого 499 гл. ы.
мвтоды вкснврнмвнтлльного нсслвдовлння пучка. Тогда на пленке образуются непрерывные засвеченные линии. Пленка берется в виде узкой полоски, поскольку для замера диаметра засвеченной линии полный круг не нужен. Нв рис. 494 показана кассета с вращающим приводом, так называемая камера Закса. На рис. 495 представлена проявленная пленка — рентгенограмма. На ней видны гмэ юу Рис. 494 линии железа и золота. Линии сдвоеиы вследствие того, что характеристическое излучение кобальта образует, как указывалось выше, дублет. Более яркая линия соответствует длине волны А=1,7853 А, более слабая — а= 1,7892 А.
Обмер рентгенограммы производится, естественно, по более яркой линии. Линии рентгенограммы имеют некоторую расплывчатость, что является основным источником ошибки при обмере полученных' линий. Рис. 495 Наиболее высокую точность удается получить, если для замеров воспользоваться микрофотометром — прибором, реагирующим на местную плотность затемнения пленки. При этом можно довольно точно найти положение максимума затемнения линии, что на глаз сделать много труднее. При обмерах вводится поправка на усадку пленки при обработке. Для этого в кассете сделаны контрольные вырезы, в результате чего на рентгенограмме сбоку возникает изображение двух острых зубцов (рнс.
495). После сопоставления расстояния между зубцами на пленке и кассете можно ввести необходимую поправку. В случае сложного напряженного состояния для определения главных напряжений в главных осей одной рентгенограммы недостаточно. Действителвно, по результатам описанного замера определяется относительное Уллипение в напРавлении, блнзкомэк ноРмальнсй оси, н, $99. МЕТОД ЛАКОВЫХ ПОКРЫТИЙ 49! следовательно, йй )г — = — — (о,+о,), й Е Фнтн- нннуа 9 99. Метод лаковых покрытий Метод лаковых покрытий заключается в том, что на чистую поверхность исследуемой конструкции наноситея тонкий слой лака. При его высыхании образуется тонкая пленка, плотно соединенная с метал. лом. Рецептура лака подбирается так, чтобы удлинение пленки при разрыве было в пределах упругих удлинений металла. При нагружеиии Для определения двух напрягкений и угла, характеризующего главные направления в общем случае, необходимо осуществить дополнительно еще два замера.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
