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布鲁克X射线衍射仪 | 轴承滚珠应力深度分布应用报告

浏览次数:603发布日期:2023-07-13

1、应用介绍

在轴承滚珠的加工生产工艺中,表面的处理非常重要,通过渗碳等热处理工艺, 希望在滚珠的表面产生合适的残余压应力。同时工艺标准还要求在滚珠表面以下特定深度具有特定的残余应力。X射线衍射是无损测量残余应力的十分有效的方法。其测量速度快,精度高。是测量残余应力的标准方法之一。

本应用报告测量和分析了轴承滚珠的不同深度的应力分布。解释了样品处理和测量方法。为类似的应用提供方法参考和实验依据。

布鲁克优势:

  1. 方便的X射线光管点线焦头互换

  2. 尺寸可调,位置重复性好的准直管

  3. 双激光视频样品和测量定位装置

  4. 强大的数据分析软件

2、衍射仪和样品测量过程

XRD Use-1.jpg

▲布鲁克D8 ADVANCE衍射仪

  1. 样品为四个轴承滚珠

  2. 将其中的三个滚珠分别电解抛光减薄至0.04毫米,0.06毫米和0.10毫米

  3. 测量应力

  4. 将其中两个继续抛光减薄至0.14毫米和0.18毫米

  5. 测量应力

3、仪器配置



  1. 常规光源,2.2 kW Cr靶点焦斑

  2. 1mm 准直管

  3. DS 狭缝1度

  4. 尤拉环

  5. V 滤波片

  6. LynxEye 探测器(一维)

  7. Fe (211) 衍射峰~156度

  8. 扫描范围:152 - 160度

  9. Chi 倾斜0 - 45度

  10. 扫描步长: 0.2度

  11. 扫描速度: 2秒/步

  12. 单样品时间:20分钟

  13. 侧倾法

4、衍射仪器技术特点旋转光管:

  1. 点线焦斑的快速切换

  2. 标准光管尺寸

  3. 无需断电和断开水冷

  4. 自动识别点线焦斑设置

准直管和双激光定位系统:

  1. 磁力吸附

  2. 微米级别位置重复

  3. 方便切换尺寸以适合不同样品

XRD Use-6.jpg

双激光定位保证了样品高度和测量位置的准确

5、样品的双激光定位

电解抛光减薄效果图,0.1毫米减薄样品:

XRD Use-8.jpg
XRD Use-9.jpg

▲俯视

▲侧视

6、样品应力测试图谱

XRD Use-10.png

原始样品0毫米深度,Sin2Psi 图谱:

应力=-970±22MPa

样品0.04毫米深度,Sin2Psi 图谱:

应力=-765±26MPa

样品0.06毫米深度,Sin2Psi图谱:

应力=-800±24MPa

样品0.10毫米深度,Sin2Psi图谱:

应力=-856±20MPa

样品0.14毫米深度,Sin2Psi图谱:

应力=-718±17MPa

样品0.18 毫米深度,Sin2Psi图谱:

应力=-551±26MPa

7、残余应力测量值随深度的分布

XRD Use-17.jpg


8、结论

  1. 使用布鲁克衍射仪配合双激光定位系统可以精确的确定样品的高度和样品数据采集的位置,保证了仪器使用的方便性和数据采集的准确性。

  2. 布鲁克的点线焦斑互换技术使得常规测量和应力测量之间的切换异常简单。

  3. 布鲁克提供方便切换的不同尺寸的准直管,用于测量不同直径的钢球应力。

  4. 测量表明,钢球表面存在很大的残余压应力;钢球残余压应力的测量值随着深度的增加先降低,后略微升高,然后大幅度降低。

-转载于布鲁克X射线部门公众号

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