تحليل اثر روش تعيين موقعيت قله منحني پراش در اندازه_گيري تنش پسماند به روش استاندارد پراش اشعه ايكس

Analysis of the Effect of Diffraction Peak Positioning Method on Residual Stress Measurement, Using the Standard XRD Technique

روش استاندارد پراش اشعه ايكس از پركاربردترين روش‌هاي غيرمخرب اندازه‌گيري تنش پسماند، مخصوصاً در صنايع حساس نظامي، هسته اي و هوافضا مي‌باشد. اين روش، براي تعيين تنش پسماند از تغييرات فاصله بين صفحات كريستالي به عنوان كرنش استفاده مي‌كند. با توجه به قانون براگ، ميزان دقت در اندازه‌گيري فاصله بين صفحات كريستالي به ميزان دقت در تعيين موقعيت قله منحني‌ پراش وابسته مي‌باشد. بنابراين، ميزان دقت در اندازه‌گيري تنش پسماند به روش استاندارد پراش اشعه ايكس به دقت تعيين موقعيت قله منحني‌هاي پراش وابسته مي‌باشد. در اين مقاله، براي نمايش اهميت بالاي روش تعيين موقعيت قله منحني‌هاي پراش بر روي نتايج روش استاندارد پراش اشعه ايكس و ارايه نحوه آناليز و تحليل منحني‌هاي پراش اشعه ايكس از سه روش پركاربرد مركز ثقل، سهمي و گوسين براي تعيين موقعيت قله منحني‌هاي پراش ورق‌نوردي دو لايه مس-آلومينيوم استفاده شده و براي هر يك تنش پسماند و انحراف معيار محاسبه شده است. سپس، تاثير ضرايب مختلف مانند تاثير پس‌زمينه، ضريب جذب، ضريب لورنتز و پرتو k?2 روي نتايج بدست آمده از روش‌هاي فوق بررسي شده است. براي اعتبار بخشي به نتايج روش استاندارد پراش اشعه ايكس، تنش پسماند به روش سوراخ كاري مركزي نيز اندازه گيري شده است. نتايج بدست آمده نشان مي‌دهند كه تحليل تنش پسماند به روش استاندارد پراش اشعه ايكس به نوع روش مورد استفاده براي تعيين موقعيت قله منحني‌هاي پراش بسيار حساس مي‌باشد و روش تعيين موقعيت مركز ثقل را مي توان به عنوان يك روش مناسب براي اندازه‌گيري تنش پسماند به روش استاندارد پراش اشعه ايكس در نمونه‌هاي نورد شده معرفي نمود. بررسي تاثير پارامترهاي مختلف نيز نشان مي‌دهد كه پرتو k?2 و پس‌زمينه، بيشترين تاثير را در نتايج روش‌هاي فوق دارا مي‌باشند.

The standard XRD (X-ray diffraction) technique is one of the most useful non-destructive residual stress measurement methods, especially in military and in nuclear and aerospace industries. The XRD method uses the distance between crystallographic planes (d-spacing) as a strain gauge. According to the Bragg’s law, the precision of d-spacing measurement depends on the precision of measured diffraction angles (2?). So the precision of the XRD residual stress measurement depends strongly on how precise the 2? values are measured. In this paper, to show the importance of the peak positioning method on accuracy of the standard XRD method and to present how diffraction peaks are analyzed, three more common peak positioning methods, C.G(center of gravity), Gaussian and parabola are used to determine diffraction peak position of a two-layer Al/Cu cold rolled plate. Then, residual stresses and standard deviations are calculated for all mentioned methods. Also, the effects of various parameters, such as background correction, absorption coefficient, Lorentz polarization factor, and k?2 striping are considered on the results of all peak positioning methods. The results of XRD residual stress measurement technique are also verified by the drilling residual stress measurement method. The results show that the residual stress analyzing by XRD technique is very sensitive to the peak positioning method and for residual stress measurement by this method in rolled plates C.G. method has the highest accuracy and the lowest standard deviation respect to other peak positioning methods. Considering various parameters showed that k?2 stripping and background correction have the highest effects on the results of all peak positioning methods.