Detecção de tensão do parafuso

A detecção de tensão de parafusos é uma técnica essencial para avaliar o estado de tensão interna de parafusos durante o serviço prolongado ou em condições específicas de trabalho, com o objetivo central de garantir a confiabilidade da conexão, verificar o desempenho do material e prevenir o risco de falha devido ao relaxamento ou concentração de tensão.

A detecção de tensão de parafusos é uma técnica essencial para avaliar o estado de tensão interna de parafusos durante o serviço prolongado ou em condições específicas de trabalho, com o objetivo central de garantir a confiabilidade da conexão, verificar o desempenho do material e prevenir o risco de falha devido ao relaxamento ou concentração de tensão. A seguir são apresentados cinco aspectos dos princípios, métodos, padrões, fatores de impacto e aplicações de equipamento de teste:

I. Princípio de teste

A detecção de tensão do parafuso é baseada nas propriedades mecânicas e acústicas do material e reflete os valores de tensão através da medição de variações físicas causadas pela tensão (como velocidade sonora, tensão, deslocamento, etc.). Seus princípios fundamentais incluem:

Efeito de elasticidade acústica: Quando as ondas ultrasônicas se espalham pelo material, o estresse provoca mudanças na velocidade do som, que podem ser calculadas medindo a velocidade do som ou o tempo de voo (TOF). Por exemplo, quando a tensão axial do parafuso aumenta, a velocidade do ultra-som diminui linearmente e a curva de calibração pode ser convertida com precisão em valores de tensão.

Efeito de tensão-resistência: as deformações de resistência são coladas na superfície do parafuso, gerando mudanças de resistência com a deformação do parafuso, convertendo as mudanças de resistência em valores de tensão através da ponte de Whistlestone e combinando o módulo elástico do material para calcular a tensão.

Princípio de distorção da grade: a difração de raios-X ou nêutrons mede indiretamente a tensão residual através da análise das mudanças no espaço da grade do material, aplicável à análise da distribuição de tensão superficial ou profunda.

II. Métodos de teste

De acordo com o cenário de detecção e as necessidades de precisão, o método de detecção de tensão do parafuso pode ser dividido em duas categorias de detecção não destrutiva e detecção destrutiva:

Detecção não destrutiva:

Teste de estresse por ultra-som:

Princípio: Usando o efeito de elasticidade acústica, a tensão é calculada medindo o tempo de propagação da ultra-som no parafuso ou a variação da velocidade acústica.

Vantagens: Não é necessário quebrar o parafuso, o estado de serviço pode ser monitorado on-line e é adequado para ambientes difíceis como alta temperatura e alta pressão.

Aplicações: detecção de parafusos críticos em áreas como aeroespacial, nuclear e eólica, como parafusos de pás de motor, parafusos de recipientes de pressão de reatores nucleares.

Detecção de tensão elástica magnética:

Princípio: com base no efeito heterosexual magnético de materiais ferromagnéticos, a mudança de tensão leva a mudanças na condutividade magnética, medindo a mudança de campo magnético por meio de sensores magnéticos.

Vantagens: detecção rápida e adequada para triagem em lote.

Limitações: Aplicável apenas a materiais ferromagnéticos (como aço ao carbono, aço ligado).

Difração de raios X:

Princípio: Quando os raios-X penetram no material, a mudança no espaço da grelha provoca um desvio de ângulo de difração e a tensão é calculada medindo o desvio.

Vantagens: alta precisão para analisar a distribuição de tensão superficial ou próxima à superfície.

Limitações: O equipamento é caro, a detecção é ineficiente e requer operação profissional.

Detecção destrutiva:

Método de perfuração:

Princípio: liberar a tensão residual no furo na superfície do parafuso e calcular a tensão original medindo a mudança de tensão ao redor do furo.

Limitações: O parafuso deve ser quebrado, apenas para uma única detecção ou análise de falha.

Método de corte:

Princípio: O parafuso de corte obtém a seção e avalia indiretamente o estado de tensão por meio de análise metálica ou teste de dureza.

Limitações: parafusos danificados, somente para estudos de laboratório ou análise de causa de falha.