La diffrazione a raggi X (XRD) è un metodo non distruttivo per misurare le tensioni residue sulle superfici di pezzi metallici. Si può utilizzare su tutti i materiali con struttura cristallina come gli acciai ferritici ed austenitici, le leghe di alluminio e le ghise. La profondità di misura è limitata a pochi micron e per questo motivo il metodo è generalmente utilizzato per applicazioni che prevedano l’analisi delle superfici, per le verifiche della pallinatura classica e/o laser o semplicemente per il controllo di qualità dei pezzi.
Il costo di una singola misura superficiale è limitato, ma per avere un’informazione completa dello stato di tensione è richiesta la ripetizione delle misure di diffrazione a raggi X in 3 diverse direzioni indipendenti.
In alcune applicazioni, le misure diffrattometriche possono essere replicate nella stessa posizione a diverse profondità di analisi dopo un processo elettrochimico di erosione della superficie: in questo caso la precisione del metodo è drasticamente ridotta e sia il costo che il tempo richiesto aumentano molto.
L’acquisto della strumentazione richiede infine un investimento molto superiore rispetto a quella per i metodi semi-distruttivi basati sull’uso delle rosette estensimetriche, e la precisione di misura può essere inoltre influenzata fortemente dalla granulometria e dalla struttura: per questo motivo, in genere è richiesta una buona finitura superficiale.
Il metodo della diffrazione a raggi X può determinare le tensioni residue anche grazie alla sua capacità di misurare la distanza atomica tra i piani cristallografici nei materiali cristallini. In caso di condizioni di sollecitazione lineare, quando il materiale viene caricato, la distanza tra i piani cristallografici aumenta o diminuisce in relazione alla condizione di scarico in base al tipo di sollecitazione (di trazione o compressione).
Quando le radiazioni a raggi X interagiscono con la superficie di un materiale cristallino, secondo la legge di Bragg, le radiazioni vengono assorbite e poi riflesse con un certo orientamento e con la stessa frequenza. Questo angolo è proporzionale alla spaziatura del reticolo. Le misure del piano del reticolo possono essere eseguite con diverse tecniche; le più utilizzate sono il sin2ψ ed il cosα.
Grazie alla lunga esperienza nell’analisi delle sollecitazioni e nelle misurazioni delle sollecitazioni residue, il laboratorio di SINT Technology è in grado di fornire misure di diffrazione dei raggi X per applicazioni di laboratorio o soluzioni integrate per l’analisi completa del campo di sollecitazione residua nei campioni in prova.
Approfondimenti bibliografici & Pubblicazioni Scientifiche
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- Delbergue, D., Texier, D., Lévesque, M., Bocher, P. “Comparison of Two X-Ray Residual Stress Measurement Methods: Sin2 ψ and Cos α, Through the Determination of a Martensitic Steel X-Ray Elastic Constantâ€, 2016, 10.21741/9781945291173-10.
- Tanaka, K. “The cosα method for X-ray residual stress measurement using two-dimensional detector.†Mechanical Engineering Reviews, 2018. 10.1299/mer.18-00378.
- Schajer G.S., “Practical Residual Stress Measurement Methodsâ€, Wiley, 2013.
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