Teoretične osnove in pregled literature
18 Peyre et al. [24] so pri obdelavi različnih aluminijevih zlitin z različnim številom prehodov LSP ugotovili, da na litih zlitinah večje število prehodov laserskega žarka povzroči zaostale napetosti predvsem globje v materialu, na površini pa ostanejo enake, medtem ko pa so Peyre et al. [24] pri obdelavi aluminijeve zlitine 7075-T7351 ugotovili, da se s povečanjem števila prehodov iz 1 na 3 tlačne zaostale napetosti tik na površini znatno povečajo S povečanjem števila udarcev prav tako vnesemo zaostale napetosti globje v material [5].
Stopnja prekritja
Stopnja prekritja je razmerje prekrivanja točk, na katere deluje laser med izvajanjem LSP.
Stopnja prekritja je ponavadi med 40 % in 70 %. Hu at al. [32], ki so preizkušali vpliv stopnje prekritja na vzorcu jekla AISI 1045 s 50 %, 70 % in 90 % stopnjo pokritja z majhnim premerom laserske pege, so ugotovili, da se s povečanjem stopnje pokritja močno povečajo tlačne zaostale napetosti, ki prodrejo tudi globje v material. Poleg tega se tudi zelo izboljšajo tribološke lastnosti in obraba, saj z večjo stopnjo pokritja dosežemo lepšo površino [5][11].
Slika 2.12: Shema za (a) 50%; (b) 70% in (c) 90% stopnjo prekrivanja [32]
2.3.1 Merjenje zaostalih napetosti
Načinov ''merjenja'' zaostalih napetosti v materialih je veliko, vendar z nobeno od teh metod zaostalih napetosti ne merimo, temveč jih pravzaprav vrednotimo. Vrednotenje zaostalih napetosti pa delimo v tri kategorije:
‐ Porušne metode, ki temeljijo na porušitvi vzorca in posledično sprostitvi zaostalih napetosti.
‐ Polporušne metode, ki temeljijo na porušitvi vzorca in posledično sprostivi zaostalih napetosti na lokalnih (merjenih) točkah.
‐ Neporušne metode, kjer zaostale napetosti po merjenju ostanejo v materialu.
Princip vrednotenja zaostalih napetosti s porušnimi in polporušnimi metodami temlji na merjenju raztezka po porušitvi vzorca, na podlagi česar lahko ocenimo, kakšne zaostale
Teoretične osnove in pregled literature
19 napetosti so se nahajale v materialu pred meritvijo. Primer polporušitvene metode je metoda vrtanja izvrtine. Ko izvrtamo luknjo v vzorec, kjer so prisotne zaostale napetosti, povzročimo novo razporeditev zaostalih napetosti v okolici luknje, zaradi česar se pojavijo deformacije, ki povzročijo raztezke. Te nato izmerimo z merilnimi lističi, ki jih namestimo na vzorec pred meritvijo, in nato na podlagi izmerjenih raztezkov s pomočjo enačb izračunamo zaostale napetosti. Ta metoda je zelo široko uporabljana, saj je enostavna, cenovno ugodna, uporabna za veliko vrsto različnih materialov in se lahko opravlja na terenu [34].
Slika 2.13: Merjenje zaostalih napetosti z vrtanjem luknje [35]
Pri porušitvenih metodah gre za porušitev celotnega merjenca. Pri metodi odstranjevanja površinskih plasti, ki spada pod porušitvene metode, porušimo ravnotežje sil znotraj vzorca, zaradi česar se vzorec ukrivi. Na podlagi krivulje, po kateri se vzorec deformira, lahko določimo zaostale napetosti pred porušitvijo. S temi metodami lahko merimo le makrozaostale napetosti oziroma napetosti I. reda.
Pri neporušnih metodah, kot že ime pove, merjenca ne poškodujemo in v njem ohranimo zaostale napetosti. Načinov merjenja le-teh je več, npr. z magnetnimi metodami, ultrazvočno metodo, ramanovim sipanjem itd. [28].
Difrakcijske metode so najpomembnejše in najpogosteje uporabljene metode merjenja zaostalih napetosti v materialih, ki tvorijo kristalne rešetke. Osnovni princip delovanja difrakcijskih metod je merjenje naraščanja oziroma krčenja razmakov v kristalni rešetki, ki so posledica vpliva zaostalih napetosti, kar se odraža v spremembi kotov vpadlega valovanja [37]. Difrakcijo izvajamo s tremi vrstami žarkov: z rentgenskimi žarki, s katerimi merimo napetosti na površini materiala, z elektronskimi ter z nevtronskimi žarki, s katerimi prodremo globje v material in tako lahko merimo napetosti tudi v smeri pravokotno na površino. Z difrakcijo ne merimo le makrozaostalih napetosti, temveč tudi mikrozaostale napetosti (napetosti II. reda), ki pa jih med seboj ne moremo ločiti [34][37].
Rentgenska difrakcija se izvaja z rentgenskimi žarki. Temelji na Bragovem zakonu, ki opisuje, da pri tem, ko rentgenski žarki zadenejo ob material, povzročijo dodatno gibanje elektronov in s tem sipanje valov z enako frekvenco kot vpadli valovi. Odbijajoči valovi tako tvorijo konstruktivno interferenco [38]. Braggov zakon je opisan z enačbo:
Teoretične osnove in pregled literature
20 𝜆 = 2 𝑑ℎ𝑘𝑙𝑠𝑖𝑛𝜃 (2.6) Kjer je dhkl medravninska razdalja v kristalni rešetki, λ je znana valovna dolžina, θ pa je difrakcijski kot. Na podlagi spremembe difrakcijskega kota (Δθ), ki je posledica spremembe razdalj med dvema kristalnima ravninama, lahko izračunamo raztezek ɛ:
ɛℎ𝑘𝑙 = 𝑑ℎ𝑘𝑙−𝑑ℎ𝑘𝑙
0
𝑑ℎ𝑘𝑙0 = −𝑐𝑜𝑡𝜃𝛥𝜃 (2.7) Kjer je d0hkl medravninska razdalja v kristalni rešetki, ko zaostale napetosti niso prisotne.
Ker pa rentgenska difrakcija temelji na spremembi difrakcijskih kotov, moramo pred merjenjem vedeti referenčni vpadni kot [37].
Slika 2.14: Odboj rentgenskih žarkov od dveh kristalnik ravnin in njun razmik [28].
Za izvajanje rentgenske difrakcije potrebujemo izvor rentgenskih žarkov ter senzor, ki zaznava difrakcijske valove. Kot med osjo, po kateri vpadajo rentgenski žarki, in osjo, po kateri se odbijajo, označujemo z grško črko theta (θ). Kot med osjo razpolovišča kota vpadlega in difrakcijskega žarka ter med normalo ravnine označimo z grško črki psi (Ψ).
Medravninsko razdaljo najprej izmerimo pod kotom Ψ=0o, nato pa še pod različnimi koti Ψ.
Razliko med raztezkom, merjenim pri neki vrednosti Ψ, in tistim, merjenim pravokotno na merjenec, nam poda enačba:
ɛ𝛷𝛹− ɛ⟘= 𝑑𝛷𝛹−𝑑⟘
𝑑⟘ = 1+𝜈
𝐸 𝜎𝛷𝑠𝑖𝑛2𝛹 (2.8) Iz enačbe (3) lahko izračunamo medravninske razdalje v kristalnih rešetkah d, vrednosti pa
vnesemo v graf d(sin2Ψ). Pri aproksimaciji točk dobimo premico, katere naklon m je enak:
Teoretične osnove in pregled literature
21 𝑚 =1+𝜈
𝐸 𝜎𝛷𝑠𝑖𝑛2𝛹 (2.9) Iz naklona lahko tako izračunamo zaostalo napetost. Temu načinu difrakcije pravimo biaksialna oz. sin2Ψ tehnika merjenja zaostalih napetosti. Njena prednost je, da s spreminjanjem kota psi ne potrebujemo referenčne vrednosti medravninskih razdalj, ko zaostale napetosti niso prisotne [37][39].
Slika 2.15: Primer krivulje d(sin2Ψ) [29]
2.4 Mehanske lastnosti LSP obdelanih zlitin
Cilj obdelave materiala s postopkom LSP je izboljšanje njegovih mehanskih lastnosti in utrujanja. Poglavitni razlog, zaradi katerega se material po LSP obdelavi obnaša bolje, so zaostale napetosti, ki so prisotne v zgornjem sloju materiala. Na tem področju so že bile izvedene številne raziskave glede utrujanja, žilavosti materiala, lezenja, obrabe, korozije itd.
Nastale zaostale napetosti ter njihov potek ter razporeditev v materialu so zelo odvisne od izbranih parametrov ter načinov izvedbe LSP, ki pa jih prilagodimo glede na material, ki ga obdelujemo. Do pomembne ugotovitve so prišli Rubio-Gonzales et al. [20], ki so preučevali vpliv prevleke na potek zaostalih napetosti v materialu. Eksperiment so izvedli na aluminijevi zlitini 6061-T6, kjer so en del prebarvali s črno barvo (prevleko), drugi del pa ne. Oba kosa vzorca so nato obdelali z LSP z enakimi parametri. Izkazalo se je, da se je vrh krivulje zaostalih napetosti (maksimum tlačnih zaostalih napetosti) premaknil bližje površini pri uporabi prevleke (nekje med 0,1 in 0,2 mm), medtem ko se je maksimum zaostalih napetosti pri vzorcu brez prevleke pojavil pri okoli 0,7 mm pod površjem (slika 2.15).
Nastanek maksimuma zaostalih napetosti toliko pod površjem pri izvedbi LSP brez prevleke
Teoretične osnove in pregled literature
22 je posledica termičnega učinka zaradi prevelike energije laserja. Pri LSPwC moramo tako uporabiti drugačne parametre, kot če material prekrijemo s prevleko. Načeloma je bolj zaželeno imeti visoke tlačne zaostale napetosti čim bližje površini, saj je tako material odpornejši na obrabo.
Slika 2.16. Zaostale napetosti v aluminijevi zlitini 6061-T6 pri izvedbi LSP s prevleko in brez nje [20]
Zaostale napetosti prav tako pomembno vplivajo na nastanek razpoke in njeno nadaljno rast med utrujanjem. Tlačne zaostale napetosti, ki se nahajajo na površini, namreč ''stiskajo'' material skupaj, in s tem preprečujejo, da bi na površini nastala razpoka in se širila. Peyre et al. [24] so raziskovali vpliv LSP in SP na dinamično trdnost aluminijeve zlitine 7075-T7351 in ugotovili, da se je na vzorcu, ki je bil obdelan z LSP, število ciklov pri utrujanju, preden je začela nastajati razpoka, povečalo kar za 7-krat v primerjavi z neobdelanim vzorcem, med tem, ko se je nadaljna rast razpoke povečala le za 3-krat (slika 2.17a). Pri vzorcu, obdelanim s SP, sta se obe fazi (tako nastanek kot nadaljna rast razpoke) v primerjavi z osnovnim materialom povečali le za faktor 3. To razliko med SP in LSP si razlagamo s tem, da pri obstreljevanju s kroglicami nastane bolj groba in hrapava površina, kjer ima razpoka boljše pogoje za nastanek [10]. Poleg tega so v isti raziskavi ugotovili, da se je dinamična trdnost zaradi LSP obdelave izboljšala za več kot 22 % (slika 2.17b). Izkazalo se je tudi, da se pri LSP dinamična trdnost poveča bolj kakor pa pri SP, zaradi tega, ker so zasotale napetosti v materialu v primerui LSP večje in globje, poleg tega pa je površina manj hrapava.
Teoretične osnove in pregled literature
23 Slika 2.17: (a) primerjava med številom ciklov, ki so jih preživeli vzorci pred porušitvijo.
(b) σmax –N krivulje za LSP obdelan, SP obdelan in neobdelan vzorec [10]
Obdelovanje aluminijevih zlitin tudi pomembno vpliva na mikrostrukturo ter na pojav dislokacij v materialu kot posledica deformacij zaradi udarnih valov. Vpliv LSPwC na mikrostrukturo aluminijeve zlitine 6082-T651so preučevali Trdan et al. [19], kjer sprva z optičnim mikroskopim niso opazili velikih razlik v mikrostrokturi (torej ni prišlo do toplotno vplivanega območja), optični mikroskop z uporabo polarizirane svetlobe pa je pokazal, da so v sredini vzorca (v globini) zrna podolgovata in usmerjena, kar je posledica predhodnega valjanja aluminijeve zlitine, medtem ko so zrna na površini manjša in bolj anizotropna, kar pa je posledica statične rekristalizacije med žarjenjem.. So pa raziskave pod elektronskim mikroskopom pokazale veliko vsebnost dislokacij v aluminijevi zlitini, ki povzročajo zelo majhna zrna oz. nanozrna. Udarni valovi namreč povzoročijo nastanek dislokacije mikrosturkturi, čemur rečemo dislokacijske črte. Zaradi nadaljnih deformacij in raztezkov nastane kompleksna struktura dislokacijskih črt do pojava nano zrn.
Slika 2.18: (a) Mikrostruktura vzorca obdelanega z LSPwC (8.9 GW/cm2). (b) povečava pod površjem, mikrostruktura s podolgovatimi zrni in (c) povečava mikrostrukture tik na površju z
manjšimi in bolj okroglimi zrni [19]
Teoretične osnove in pregled literature
24 Večje deformacije povzročijo pretvorbo dislociranih zrn v manjša zrna, s čimer lahko pojasnimo nastanek večjih zaostalih napetosti na površini pri uporabi večje gostote laserske moči, saj s tem povzorčimo večje deformacije na površini, medtem ko pri uporabi manjše gostote moči deformacije prodrejo globje v material.
Larson et al. [23] je tudi preučeval vpliv LSP na utrujanje, in sicer na aluminijevi zlitini 2024-T351. Ugotovil je, da se dinamična trdnost (fatigue life) izboljša tudi za 93 %. Po razrezu vzorca in preučevanju z vrstičnim elektronskim mikroskopom je ugotovil, da se pri neobdelanem vzorcu razpoka začne pojavljati v zgornjem sloju vzorca na vogalu, kjer so napetosti najbolj skoncentrirane, medtem ko se je razpoka pri LSP obdelanem vzorca začela pojavljati tik pod zgornjim slojem vzorca, kjer so zbrane zaostale napetosti, zaradi česar se razpoka pojavi kasneje in je njena nadaljnja rast počasejša.
Slika 2.19: Prikaz pojava in rasti razpoke v neobdelanem vzorcu (levo) ter v vzorcu, obdelanem z LSP (desno) [23]
LSP tudi pomemno vpliva na obrabo materiala, kar je pri aluminijevih zlitinah, ki so načeloma duktilni materiali, zelo pomembno. Trdan et al. [7] so raziskovali vpliv laserksega utrjevanja (LSPwC) na obrabo aluminijeve zlitine 6082-T651 in ugotovili, da se je obraba zmanjšala za 29%. Eden od razlogov za to je bila bolj hrapava površina, zaradi česar se je zmanjšal koeficient trenja, prav tako pa sta se zmanjšali tudi stopnji adhezije in abrazije, ki sta glavna faktorja mehanizma obrabe.
Teoretične osnove in pregled literature
25 Slika 2.20: (a) 3D topografija neobdelanega vzorca, (b) 2D slika po vikofrekvenčnem filtriranju z
označinimi linajmi merjenja in (c) topografski liniji profila [7]
Na sliki 2.20 je tudi razvidno, da je pred obdelavo z LSP hrapavost površina bila dokaj homogena, saj sta si krivulji hrapavosti pod kotom 0°(desno) in pod kotom 45°(levo) glede na opazovano os zelo podobni, medtem ko je površina na vzorcu, obdelanem z LSPwC že bolj nehomogena. Na sliki 2.21 (c) se vidi razlika v hrapavosti pod različnimi opazovanimi koti (desno 0°in levo 45°). V longitudinalni smeri (0°) je tako hrapavost v tem primeru večja tudi za 43% v primerjavi s smerjo pod kotom 45°.
Na hrapavost (ter predvsem na valovitost) najbolj vplivamo z izbiro premera laserskega žarka pri LSP obdelavi, kjer z večjim premerom dosežemo večjo hrapavost in valovitost [7].
Sl
Slika 2.21: (a) 3D topografija LSPwC obdelanega vzorca, (b) 2D slika po vikofrekvenčnem filtriranju z označinimi linajmi merjenja in (c) topografski liniji profila [7]
Teoretične osnove in pregled literature
26 Trdota se po obdelavi z laserskim udarnim utrjevanjem drastično ne spremeni. Rezultati, ki so jih odkrili Trdan et al. [7], ko so opravljali preizkus mikrotrdote po Vickersu na aluminijevi zlitini 6082-T651, obdelani z udarnim laserskim utrjevanjem brez prevleke, so pokazali, da se je mikrotrdota na površini preizkušanca povečala za največ 9 % pri premeru laserskega žarka 1.5 mm. Dostikrat se zgodi, da je mikrotrdota po LSPwC obdelavi celo manjša od trdote po obdelavi SP, razlog za to pa je verjetno v manjšem kontakntnem tlaku (odostnost Herzovega tlaka, ki se pojavlja pri obstreljevanju s kroglicami) [18].
Vpliv LSP na lomno žilavost materiala do zdaj ni bil veliko raziskan. Bergant et al. [18] so opravili preizkus lomne žilavosti na vzorcu iz aluminijeve zlitine 6082-T651, obelane z LSP brez prevleke. Rezultati so pokazali, da se je lomna žilavost zmanjšala za 28 do 33 % v primerjavi z neobdelanim vzorcem, z upoštevanjem standardne deviacije testov lomne žilavosti pa so zaključili, da LSPwC nima pomembnega vpliva na lomno žilavost. Podobno raziskavo so izpeljali tudi Rubio-Gonzales et al. [40], ki so vzorec iz aluminijeve zlitine 6061-T6 obdelali z LSPwC ter na njem izvedli test lomne žilavosti. Izkazalo se je, da se je lomna žilavost povečala za največ 15 %, kar ni zadosti, da bi govorili o drastičnem izboljšanju lomne žilavosti.
Eden izmed pomembnih pozitivnih vplivov LSP je tudi izboljšanje materiala na odpornost proti koroziji. Pri preučevanju aluminijeve zlitine 6082-T651, obdelane po postopku LSPwC, so Trdan et al. [15] ugotovili povečano zmožnost tvorjenja pasivnega filma na površini, saj se je gostota korozijskega toka zmanjšala za 8-krat v primerjavi z neobdelanim materialom, kar pomeni zmanjšanje poteka korozije na povšini aluminijeve zlitine. Prav tako so ugotovili, da se je močno zmanjšalo pojavljanje korozijskih jamic na površi
27
3 Metodologija raziskave
3.1 Osnovni material
Lasersko udarno utrjevanje smo uporabili na dveh aluminijevih ploščah, eni iz aluminijeve zlitine 2017A-T451 in drugi iz aluminijeve zlitine 7075-T651. Obe zlitini sta široko uporabljani v industriji, predvsem letalski in vojaški. Dolžina posamezne plošče je znašala 100 mm, širina 100 mm, debelina pa 10 mm (100x100x10). Vsako ploščo smo razdelili na četrtine, saj smo na vsaki četrtini izvajali posamezne teste.
Aluminijeva zlitina 2017A-T451 je zlitina, ki ima za glavni legirni element baker. Uporablja se predvsem v letalski in vojaški industriji. Ima zelo visoko statično trdnost, preoblikovalnost in trdoto. Oznaka T451 nam pove, da je bila zlitina topilno žarjena in gašena, nato pa obdelana za sprostitev napetosti in še naravno starana [2].
Aluminijeva zlitina 7075-T651 je zlitina, ki ima kot glavna legirna elementa cink in magnezij. Je ena najmočnejših aluminijevih zlitin z izjemno visoko trnostjo, primerljivo z nekaterimi jekli, vendar nekoliko slabšo korozijsko odpornostjo in preoblikovalnostjo [26].
Oznaka T651 nam pove, da je bila zlitina najprej topilno žarjena in gašena, nato obdelana za sprostitev napetosti in na koncu umetno starana [2].
Obe zlitini se rahlo razlikujeta v svojih lastnostih, ki pa so zbrane v preglednici 3.2.
Preglednica 3.1: Mehanske lastnosti aluminijevih zlitin 2017A-T451 in 7075-T651 [26].
Lastnosti Al 2017A-T451 Al 7075-T651
natezna trdnost (Rm) 427 MPa 572 MPa
Metodologija raziskave
28 Kemijska sestava obeh zlitin je razvidna iz preglednice 3.2.
Preglednica 3.2: : Kemijska sestava (v ut.%) aluminijevih zlitin 2017A-T451 in 7075-T651 [27].
Zlitina Al Cr Cu Fe Mg Mn Si Ti Zn ostalo
3.2 Lasersko udarno utrjevanje
Proces LSP s prevleko smo izvedli na več različnih načinov:
‐ s prevleko aluminijevega traku 3M 435 in s črnim PVC trakom (black PVC tape) 3M 471,
‐ z gostoto moči 4 GW/cm2 in 8 GW/cm2 (premer laserskega žarka je bil 3.5mm, stopnja prekrivanja pa 30 %),
‐ z enim, dvema ali tremi prehodi1 (med vsakim naslednjim prehodom se z orodjem pomaknemo za 500 μm v X smer).
‐
Več različnih meritev smo opravili tako, da smo ploščo 100x100x10 mm razdelili najprej na polovico, kjer smo vsako polovico zaščitili z drugim trakom (eno z aluminijevim in drugo s črnim trakom). Nato smo vsako polovico razdelili še na dve polovici (50x50 mm), kjer smo vsako četrtino obsevali z drugačno gostoto moči. Na vsaki četrtini smo z enako gostoto moči opravili proces z enim, z dvema in s tremi prehodi. Vsak prehod smo opravili na površini 20x20 mm. Gibanje laserskega žarka med procesom je razvidno iz slike 3.1. Med vsakim novim prehodom (pri dveh ali treh prehodih) smo zamenjali zaščitno prevleko.
1Prehod pomeni uporaba laserskega udarnega utrjevanja na istem mestu pod istimi obdelovalnimi parametri
Metodologija raziskave
29 Slika 3.1: Shematski prikaz LSP obdelovanega vzorca.
Pri procesu laserskega udarnega utrjevanja smo uporabili laser Thales GAIA HP LASER.
Njegove lastnosti so razvidne iz tabele 3.3.
Tabela 3.3. Lastnosti laserja Thales Gaia HP Laser.
Valovna dolžina 532 nm
Obseg iznosa energije 0,35-7 J/kanal
Trajanje pulza 7,1 ns
Frekvenca 1 ali 2 Hz
Premer pege max. 25 mm
Sistem za LSP obdelavo sestavljajo prosojni zbiralni bazen za vodo (omejitveni medij), kjer je v ravnini x-y potopljen vzorec, koaksialna šoba, usmerjena navzdol, ter kamera. Bazen je opremljen s sistemom (črpalko) za uravnavanje vodne gladine, tako da je vzorec vedno pod gladino vode. Premika se v smeri oseh X in Y ter po rotacijski osi U.
Koaksialna šoba se premika po osi Z in spušča vodni curek v bazen s tokom 4-5 L/min ter s tem sproti odstranjuje prah, nastal zaradi ablacije, ter vodne mehurčke. Plano-konveksna leča iz kvarčnega stekla je vstavljena v šobo tako, da je izhodna površina ves čas v stiku z vodo v šobi. Energijo laserskega žarka uravnava kalorimeter QE50LP-H-M-QED
GENTEC-EO, pritrjen na vrhu optičnega dela šobe. LSP sistem je prikazan na sliki 3.2.
Metodologija raziskave
30 Slika 3.2: Slika laserja Thales Gaia HP Laser (levo) in postavitev LSP naprave za obdelavo vzorcev
z laserskim udarnim utrjevanjem (desno)
Pritrjevanje vzorcev na dno bazena pod šobo je moralo potekati hitro, zaradi česar smo za pritrjevanje uporabili dve kotni držali iz aluminija, ki sta bili na podlago pritrjeni z dvema M6 vijakoma (slika 3.3), ter dve prilagodljivi aluminijevi sponi, ki se ju je na podlago prav tako pritrdilo z dvema M6 vijakoma (slika 3.3).
Priprava vzorcev je potekala ročno, in sicer v dveh korakih; najprej smo vzorec očistili z etanolom ali acetonom. Nato pa smo na površino (oz. na polovico površine) namestili zaščitno plast (aluminijevo folijo ali pa črn PVC trak) ter za čim boljšo prilagojenost zaščitne prevleke s podlago, še zgladili zaščitno plast s plastičnim ravnalom, zato da smo odstranili vse zračne mehurčke pod površino.
Metodologija raziskave
31 Slika 3.3: Pozicioniranje vzorcev v obdelovalno pripravo (levo) in priprava vzorca z zaščitno
prevleko (desno)
3.3 Zaostale napetosti po postopku rentgenske difrakcije
Meritev z rentgensko difrakcijo smo opravili na prenosni merilni napravi iXRD, ki ga proizvaja PROTO Manufacturing. Naprava ima goniometer serije MG40 s 40 mm fokusne razdalje in rentgensko cev s premerom 30 mm. Primerna je za uporabo na terenu, lahko pa jo uporabljamo tudi v laboratoriju. Zaradi nosilca Cobra Arm smo napravo lahko pozicionirali, kakor smo si želeli, saj se lahko premika hoizontalno, vertikalno ali pa se zasuka okoli osi. Poleg merilnega sistema (goniometra, rentgenske cevi ter stojala) pa k iXRD merilnem sistemu spada še krmilna enota. Ta vsebuje visokonapetosni napajalnik, s katerim napajamo sistem, vso potrebno krmilno elektroniko za upravljanje merilne naprave, poleg tega pa tudi hladi rentgensko cev.
Metodologija raziskave
32 Slika 3.4: Naprava za merjenje zaostalih napetosti Proto iXRD (levo) in kontrolna enota (desno)
[41]
Zaradi škodljivih rentgenskih žarkov smo med potekom meritve čakali izven sobe, na potek meritve pa je opozarjala varnostna svetlobna enota. Ko rdeča luč na prikazovalniku ugasne, pomeni, da je soba z merilnim sistemom primerna za vstop.
Meritve so potekale tako, da smo merjenec najprej vpeli na mizico pod goniometrom tako, da je laserka pega kazala na želeno merjeno mesto. Nato smo začeli s prvim delom meritve oziroma enojno meritvijo (ang. single exposure). Pri tem naprava izvede meritev pri konstantnem kotu beta (β = 0°). Po končani meritvi uvedemo profil za odpravo šuma, ki ga izberemo glede na dobljeni Gaussov profil. Točneje ko izberemo profil ojačanja, natačnejše meritve bomo dobili. Profil ojačanja ne sme prerezati naše Gausove krivulje, mora pa se ji čem bolj približati.
Meritve so potekale tako, da smo merjenec najprej vpeli na mizico pod goniometrom tako, da je laserka pega kazala na želeno merjeno mesto. Nato smo začeli s prvim delom meritve oziroma enojno meritvijo (ang. single exposure). Pri tem naprava izvede meritev pri konstantnem kotu beta (β = 0°). Po končani meritvi uvedemo profil za odpravo šuma, ki ga izberemo glede na dobljeni Gaussov profil. Točneje ko izberemo profil ojačanja, natačnejše meritve bomo dobili. Profil ojačanja ne sme prerezati naše Gausove krivulje, mora pa se ji čem bolj približati.