ارزيابي قابليت روش اولتراسونيك در اندازه‌گيري تنش پسماند طولي جوش‌كاري به‌وسيله‌ اعتبارسنجي با روش پراش پرتو ايكس

Evaluation of the Capability of Ultrasonic Method for Measuring Longitudinal Welding Residual Stress, by Validating with X-Ray Diffraction Method

در سال‌هاي اخير، اندازه‌گيري تنش پسماند با روش التراسونيك به دليل ماهيت غير‌مخرب، تجهيزات قابل حمل، ارزان و سريع بودن، در حال توسعه است. در اين پژوهش، قابليت روش التراسونيك با استفاده از موج طولي با زاويه شكست بحراني يا موج LCR، در اندازه‌گيري تنش پسماند طولي ناشي از جوش‌كاري، مورد بررسي قرار گرفته است. بدين‌منظور دو ورق از جنس آلياژ آلومينيوم سري 5000 با روش جوش‌كاري تيگ به هم متصل شد. اندازه‌گيري تنش پسماند طولي با روش التراسونيك، توسط ترنسديوسرهاي 5 مگاهرتزي و در عمق نزديك به سطح و بر مبناي تيوري آكستوالاستيسيته انجام شد. براي ايجاد موج LCR و ارسال آن به درون قطعه، گوه التراسونيك بر مبناي قانون اسنل ساخته شد، همچنين از يك ميز سه‌محوره براي كنترل حركت گوه و ثابت نگه‌داشتن فشار روي آن استفاده گرديد. به‌منظور محاسبه تنش پسماند و افزايش دقت، ضريب آكستوالاستيك براي هر سه ناحيه جوش‌كاري فلز جوش، HAZ و فلز پايه به‌صورت جداگانه با انجام آزمون كشش تك‌محوره به‌دست آمد. جهت مقايسه نتايج هر دو روش مورد استفاده با هم، تطابق خوبي مشاهده شد كه نشان‌دهنده‌ قابليت خوب روش التراسونيك در اندازه‌گيري تنش پسماند طولي است.

In recent years, measurement of residual stress by ultrasonic method has developed because of its nondestructive nature, portable equipment and being cheap and fast. In this research, the Capability of ultrasonic method by using longitudinal critically refracted or LCR wave in measurement of longitudinal welding residual stress has been scrutinized. For this purpose, two plates of aluminum alloy series 5000 were joined by TIG welding method. Measurement of longitudinal residual stress by ultrasonic method was done in closeness of surface via 5 MHz transducers based on acoustoelasticity theory. In order to create LCR wave and transmit it into specimen, an ultrasonic wedge was made based on Snell’s law. Also, a triaxial table was used to control the wedge movement and keep the pressure on it fixed. In order to calculate residual stress and increase in accuracy, acoustoelastic constant for each three welding zones, including weld metal, HAZ and base metal was obtained separately from uniaxle tension test. In order to validate ultrasonic method results, measured longitudinal residual stress by x-ray diffraction method in 5 points on the specimen surface was used. Finally, after comparing the results of the two used methods with each other, good agreement was seen which indicates the good ability of ultrasonic method in measurement of longitudinal residual stress.