Details
| Translated title of the contribution | Influence of the measurement parameters on depth-resolved residual stress measurements of deep rolled construction steel using energy dispersive x-ray diffraction |
|---|---|
| Original language | German |
| Pages (from-to) | 419-432 |
| Number of pages | 14 |
| Journal | HTM - Journal of Heat Treatment and Materials |
| Volume | 75 |
| Issue number | 6 |
| Publication status | Published - 1 Oct 2020 |
Abstract
In this study, the influence of different measurement parameters of energy dispersive residual stress measurements on the obtained residual stress depth profiles of deep rolled construction steel S355 G10+M was investigated. Especially the diffraction angle θ and afterwards the measuring time t per inclination angle ψ were varied. A diffraction angle of θ = 20° shows an acceptable compromise between achievable information depth and detected total intensity of diffracted X-ray quanta. Furthermore, a measuring time per inclination angle ψ of t = 2,400 s leads to an acceptable standard deviation regarding the determined residual stress states. With these parameters for the energy-dispersive measurement, a comparison between angle-dispersive and energy-dispersive determination of residual stress depth profiles was carried out. Quantitative similarities between these two methods were observed, whereby the energy-dispersive determined residual stress depth profiles are rather discontinuous. A possible explanation could be found in the model used for the calculation of the net-plane-dependent radiographic elastic constants (XEC). In general, the energy-dispersive residual stress measurement was qualified for the determination of residual stress depth profiles of deep rolled construction steel. Based on the findings, a time-efficient non-destructive residual stress measurement can be carried out in the future with the discussed measurement parameters at maximum possible information depth.
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In: HTM - Journal of Heat Treatment and Materials, Vol. 75, No. 6, 01.10.2020, p. 419-432.
Research output: Contribution to journal › Article › Research › peer review
}
TY - JOUR
T1 - Norms/Normen
AU - Breidenstein, B.
AU - Heikebrügge, S.
AU - Schaumann, P.
AU - Dänekas, C.
N1 - Funding Information: The residual stress state of steel components has a significant influence on their service life. Welded joints, in particular, have a significantly inhomogeneous residual stress state over the cross-section due to the thermal energy induced during the welding process and the subsequent cooling [1, 2]. This can reduce the service life of the welded joint. Hydrostatic deep rolling is a manufacturing process for the specific and reproducible induction of compressive residual stresses. Compressive residual stresses are beneficial regarding the component’s service life. The goal of the research project “Deep rolled welds”, which is funded by the German Federation of Industrial Research Associations (AiF), is to qualify the deep rolling process for butt joints of thick sheet metals and to significantly increase their service life by inducing compressive residual stresses. In addition, correlations between the induced compressive residual stresses and their interactions with superimposed load stresses are to be investigated in situ using a tensile testing machine. Funding Information: The authors thank the German Federation of Industrial Research Associations (AiF) for the financial support of the project “Deep rolled welds – Increased fatigue strength of welded joints in wind energy by deep rolling”.
PY - 2020/10/1
Y1 - 2020/10/1
N2 - In dieser Studie wurde der Einfluss unterschiedlicher Messparameter bei der energiedispersiven Eigenspannungsmessung auf die erhaltenen Eigenspannungstiefenverläufe an festgewalztem Baustahl S355 G10+M untersucht. Speziell wurden der Beugungswinkel θ und anschließend die Messzeit t pro Kippwinkel ψ variiert. Ein Beugungswinkel von θ = 20° zeigt einen akzeptablen Kompromiss zwischen erreichbarer Informationstiefe und detektierter Gesamtintensität gebeugter Röntgenquanten. Ferner führt eine Messzeit pro Kippwinkel ψ von t = 2.400 s zu einer akzeptablen Standardabweichung in Bezug auf die Ermittlung der Eigenspannungszustände. Mit diesen Parametern für die energiedispersive Messung wurde ein Vergleich zwischen winkeldispersiver und energiedispersiver Bestimmung von Eigenspannungstiefenverläufen durchgeführt. Es wurden quantitative Übereinstimmungen zwischen den beiden Verfahren beobachtet, wobei die energiedispersiv ermittelten Eigenspannungstiefenverläufe eher unstetig verlaufen. Eine mögliche Begründung könnte in dem zur Auswertung verwendeten Modell für die Berechnung der netzebenenabhängigen röntgenographischen, elastischen Konstanten (REK) liegen. Generell wurde die energiedispersive Eigenspannungsmessung für die Bestimmung von Tiefenverläufen in festgewalztem Baustahl qualifiziert. Basierend auf den Erkenntnissen kann zukünftig mit den erörterten Messparametern eine zeiteffiziente zerstörungsfreie Eigenspannungsmessung bei maximal möglicher Informationstiefe durchgeführt werden.
AB - In dieser Studie wurde der Einfluss unterschiedlicher Messparameter bei der energiedispersiven Eigenspannungsmessung auf die erhaltenen Eigenspannungstiefenverläufe an festgewalztem Baustahl S355 G10+M untersucht. Speziell wurden der Beugungswinkel θ und anschließend die Messzeit t pro Kippwinkel ψ variiert. Ein Beugungswinkel von θ = 20° zeigt einen akzeptablen Kompromiss zwischen erreichbarer Informationstiefe und detektierter Gesamtintensität gebeugter Röntgenquanten. Ferner führt eine Messzeit pro Kippwinkel ψ von t = 2.400 s zu einer akzeptablen Standardabweichung in Bezug auf die Ermittlung der Eigenspannungszustände. Mit diesen Parametern für die energiedispersive Messung wurde ein Vergleich zwischen winkeldispersiver und energiedispersiver Bestimmung von Eigenspannungstiefenverläufen durchgeführt. Es wurden quantitative Übereinstimmungen zwischen den beiden Verfahren beobachtet, wobei die energiedispersiv ermittelten Eigenspannungstiefenverläufe eher unstetig verlaufen. Eine mögliche Begründung könnte in dem zur Auswertung verwendeten Modell für die Berechnung der netzebenenabhängigen röntgenographischen, elastischen Konstanten (REK) liegen. Generell wurde die energiedispersive Eigenspannungsmessung für die Bestimmung von Tiefenverläufen in festgewalztem Baustahl qualifiziert. Basierend auf den Erkenntnissen kann zukünftig mit den erörterten Messparametern eine zeiteffiziente zerstörungsfreie Eigenspannungsmessung bei maximal möglicher Informationstiefe durchgeführt werden.
KW - Angle dispersive
KW - Construction steel
KW - Deep rolling
KW - Energy dispersive
KW - Residual stresses
KW - Tailored surfaces
KW - X-ray diffraction
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85098771083&partnerID=8YFLogxK
U2 - 10.3139/105.110423
DO - 10.3139/105.110423
M3 - Artikel
AN - SCOPUS:85098771083
VL - 75
SP - 419
EP - 432
JO - HTM - Journal of Heat Treatment and Materials
JF - HTM - Journal of Heat Treatment and Materials
SN - 1867-2493
IS - 6
ER -