应用于抛喷丸强化表面的先进应力测试技术

Stresstech有限公司总经理Dominik Dapprich采访 - 自1999年以来的残余应力测量和微结构测试工具。



Dominik Dapprich，Stresstech有限公司总经理

MFN：Dominik Dapprich先生，很荣幸您能接受我们的采访。能否先介绍一下自己？
D.D.：首先，感谢您的邀请。
我学习的是经典工程专业。1994年毕业于达姆施塔特的Technische Hochschule，获得工程专业文凭，一直专业从事于航空技术领域。

我在Buderus Sell完成了毕业论文，然后继续为该公司工作了两年，从事商业型航空厨房和客舱内部的设计和开发。
我于1996年开始担任Stresstech产品的销售工程师。1999年，Stresstech有限公司在德国成立，我成为董事总经理。那些年对于巴克豪森噪声技术的进一步应用开发至关重要。我的生产技术工程背景有助于了解客户需求，从而改进了Stresstech的产品线。

MFN：过去几年，您的工作风格是否发生了很大的变化？
D.D.：是的。当我开始工作时，互联网刚起步，其仅仅被用作玩具使用。无人使用电子邮件。那时，我们使用信纸、传真，当然也使用电话。对于年轻人来说，这似乎有点难以置信……
由于Stresstech推出了Rollscan 300系列，其测量技术从模拟信号处理向数字化迈出了一大步。目前Rollscan 350数字信号处理器的计算能力比20世纪90年代的技术进步了很多，给高级测试任务带来了很大的潜力。
在残余应力测量中， Stresstech从一开始就开创了直接曝光检测技术。此特征现已成为一个行业标准，特别是如果客户瞄准超速测量，最新的检测技术可以在数分钟内进行测量，20年前可能需要几个小时才能获得可靠的质量结果。



GearScan 500是我们最新的仪器，用于检查带有Barkhausen Noise的齿轮质量

MFN：能否描述Stresstech技术的历史发展吗？

D.D.：Stresstech于1983年开始使用巴克豪森噪声分析仪，称为Rollscan系统。巴克豪森噪声法是一种适用于监测磨削过程质量的磁性方法。全自动化系统可以对批量生产的工件进行100％的测试，将优质样品与不良样品进行分离，并提供测量数据，以便生产工程师精确控制加工过程。目前，我们正在开发这种方法的新应用，这将为深层硬度分布提供非破坏性测试。

了解我们的全套解决方案能力对我们的客户至关重要。无论它是手动操作的小型系统(用于移动期间进行少量随机生产质量检查)，还是全自动化机器人测试系统(用于非常重的零件，如曲轴或大齿轮，重几百公斤)。

使用X射线衍射法，可以确定应力的绝对值。X射线测量是静态测量，这就是为什么它最常用于生产开发中，例如确定正确的抛喷丸强化参数。我们使用这种方法的Xstress仪器包括主单元、用于处理测量头的三种替代类型的测角仪(包括完全自动化系统)，以及用于计算应力的Xtronic软件。Xstress机器人测角仪利用高精度六轴机器人，可以执行所有测角仪的运动，如倾斜和旋转。例如，它可以与第七轴耦合以将较大的样品旋转到不同的测量位置。可以设计从安全柜到工作台的各种类型附件，以使测量尽可能安全和方便。

此外，Stresstech还提供PRISM钻孔仪，用于测量当X射线法不起作用时的残余应力，如铸造、轧制铝材或非晶体材料。棱镜仪器包括钻孔前后在激光照射下精密钻孔的设备，然后用特殊的PRISM软件进行分析。



Stresstech有限公司总经理Dominik Dapprich介绍了Xstress机器人进行的X射线测量

MFN：Stresstech提供不同的应力和微结构分析技术。是否可以将这些技术看作是互补的？
D.D.：如前所述，该公司开始使用名叫Barkhausen Noise的磁性方法。1990年，我们向专业技术领域和产品系列添加了X射线衍射，因为我们已了解到我们急需一个能够定量测量残余应力的工具。如今，在巴克豪森噪声的大多数新应用中，我们对样品进行了残余应力分析，以更好地了解冶金和生产过程，并定制巴克豪森传感器。
对于那些难以测量的材料，我们使用钻孔方法。所有这些方法都有独特的功能，之前尚无人进行应用。

我们的办公室为许多客户提供测量服务。当压力容器的关键部件需要测试时，我们可以派世界各地的Stresstech专家进行现场测量，例如造船厂。
我们是一个全球性组织，总部位于芬兰，在德国、美国和印度设有办事处，在瑞典设有分公司。我们还在全球20多个国家拥有代表网络。
我们的大多数客户属于运输业，例如汽车、卡车、重型设备和飞机制造商。最近能源部门对我们越来越重要。令我们激动的最新领域涉及由高强度钢制成的焊接结构。



Xstress 3000 G3测量曲轴上的残余应力

MFN：Stresstech已经从事残余应力方面的生意超过30年。您使用何种策略来满足市场的需求？

D.D.：从一开始，我们的主要目标就是测量残余应力。三十年多来，我们一直以此为目标。我们系统地扩大了产品线，以便为客户提供尽可能多的残余应力测量案例的解决方案。巴克豪森噪声技术只能用于铁磁材料，所以我们扩展到X射线衍射，以便提供更好的覆盖。由于XRD方法对非晶体材料有局限性，所以我们用PRISM仪对ESRD钻孔进行了应力测试。

产品质量一直是我们客户所关心的关键问题，所以我们的目标是为他们提供各种解决方案以实现并保持该有的产品质量。在生产过程中产生的残余应力是客户质量控制维护中的一个重要问题。

我们投入了大量资源，通过易于使用的软件和自动测量使得应力测量更简单，而这意味着出现更少的用户错误。我们为仅需偶尔测量的客户或想知道我们的方法是否能够满足其需求的客户提供测量服务。

我们的主要目标是帮助客户提高产品的性能。我们为客户提供工具以测量应力，为其提供便于了解产品应力的工具，以获得其制造过程中的积极成果。在我们产品的帮助下，我们的客户可以轻松找出生产过程中的薄弱点，或者验证是否以最佳方式运作整个过程，以及其产品是否满足设定的质量要求。其产品中的缺陷或其过程中产生的问题可能会导致成本的显著增加或对其形象造成无可替代的损害。

我们与客户密切合作，因为我们的传感器和支架通常是根据要测量的部件或表面的具体需要(如自动化需求)而定制。



Xstress机器人使用X射线衍射技术大部分用于自动残余应力测量

MFN：贵公司的残余应力测量系统与市场上的其他系统有何不同？
D.D.：对于X射线衍射，我们拥有独特的检测器技术和几何结构。对于ESPI钻孔，我们的技术使用激光干涉测量而非应变计，避免了整个过程十分耗时。小型化和模块化有助于设计更简单、更紧凑的布线系统，每个单元都能独立工作。从而使得工作部署干净整洁，大大提高了操作和测量质量。

MFN：能否为我们提供一些贵公司的优势？
D.D.：与使用化学药品的传统回火酸洗方法相比，BN技术是一种优越的测试方法。巴克豪森噪声技术对环境无害，无需任何消耗品，易于自动化并记录测试结果。此外，当硝酸浸蚀液蚀刻尚未给出任何迹象时，BN在早期阶段中便给出了缺陷指示，使其成为生产控制中真正的精准工具。

XRD方面，我们将开发紧凑、灵活、快速的系统，并且符合ISO 15305：2008。我们尽可能保持简单，以确保可靠的工作系统是易于操作的。通过接触自动确定测量距离，这是一个很好的例子。如果进一步调查奇特的激光距离计，您会发现其存在许多缺点，是不可靠的。这可能导致用户不会注意到错误的测量结果。我们简单的硬件设计使您可以在不想处理复杂设置的现场条件下轻松使用我们的设备。我们的新产品Xstress Mini也按照ISO 15305：2008的规定进行工作，其结构非常紧凑，操作简单。对测量钢桥、铁路轨道、管道等的外部残余应力十分有用。

测量速度是节约成本的一个真正因素。如果客户需要一个真正快速的系统，我们可以提供Xstress系统和新检测技术的解决方案，减少硬化钢样品上的测量时间，甚至是弯曲表面和小尺寸测量点上的时间。

我们钻孔设备的主要优点是无需应变计。这使得总测量时间比使用应变计的传统钻孔方法少得多。通过我们的方法，您还可以获取各个方向上关于孔的信息，而使用应变计方法，您通常只能在三个方向上进行测量。



PRISM钻孔仪测量残余应力

MFN：如何实现质量保证过程和产品开发？
D.D.：我们自2001年开始便通过了ISO 9001认证，芬兰的服务实验室已通过EN IS 17025认证。我们的德国和美国实验室也将在不久的将来通过这一认证。我们有设计师和质量人员专门全职从事于质量控制问题。
产品开发是我们日常流程的一部分。然而，最重要的推动力是客户反馈，并要求新的或定制的解决方案。

MFN：请介绍一下贵公司所服务的市场。
D.D.：在陆地或空中移动的任何类型的车辆都需要进行应力测量或微结构控制。所以运输行业显然是我们的主要应用领域。如果被要求命名典型的机械工程产品，我会先计算齿轮和滚珠或滚子轴承数。这些部件受到极大的应力，必须承载重载荷，用特定的冶金来制造一定的微观结构，而且需要进行质量控制。我们所处理的部件昂贵且至关重要，例如高强度材料，如凸轮轴、曲轴、轴承、齿轮、起落架等。抛喷丸强化是表面处理领域最重要的应用之一，现在我们看到有其他的表面处理技术，如冷轧、气动或超声波冲击处理，以及激光冲击硬化。

MFN：您是否喜欢作为一名工程师，并且愿意使用工业中不常用的技术？
D.D.：是的。我在小学时就想成为一名工程师。我喜欢与客户一起学习和讨论最新的生产技术和产品，并与他们沟通，使其了解最支持其质量或开发过程的技术是哪些。我们的产品在不同行业的广泛应用让我沉迷于其中。第一天，您可以与客户探讨现场风车变速箱的2吨齿轮测试，第二天，起草解决方案，以测量微型燃油喷嘴上的残余应力，可在其上手动安装25个。

MFN：您还有哪些看法？
D.D.：未来是充满希望的 - 我们面临着许多工作，但不论如何，我们都会做好的！人们普遍认为，测量残余应力的需求一直在扩大。越来越多的工件由高强度材料制成，这些缺陷对残余应力的缺点十分敏感。另一方面，减轻重量是必须的，这意味着安全因素正在下降，生产质量中的失误可能导致工件在其计算寿命之后意外地或更早地失效。许多样品接受表面处理，如抛喷丸强化，以获得其材料强度的优点 - 但其必须是一个受控工艺，需要进行应力测量。