殘余應(yīng)力的消除

殘余應(yīng)力是指在沒有對(duì)物體施加外力時(shí)，物體內(nèi)部存在的保持自相平衡的應(yīng)力系統(tǒng)。它是固有應(yīng)力或內(nèi)應(yīng)力的一種，在一些零件或標(biāo)準(zhǔn)的要求中，需要將應(yīng)力釋放來滿足實(shí)際使用要求，主要有以下幾種方法：

1、錘擊法

利用鋼錘錘擊工件殘余應(yīng)力聚集的部位，使工件接受錘擊的金屬表面受到錘擊的壓應(yīng)力，發(fā)生局部的塑性變形，從而減小殘余應(yīng)力的峰值，改善和均衡工件原有殘余應(yīng)力的分布，避免工件的脆性破壞。

這種方法特別適合與焊接件，且在焊接加工場合應(yīng)用廣泛，對(duì)沖壓件使用不多。

2、振動(dòng)時(shí)效法

利用專有設(shè)備使工件在專用設(shè)備的周期性外力作用下發(fā)生共振，使工件內(nèi)部的微觀組織晶粒發(fā)生滑移和晶內(nèi)孿生，從而削減殘余應(yīng)力的峰值，改善和均衡工件原有的殘余應(yīng)力的分布。

這種方法在一小時(shí)內(nèi)可以消除約50%的殘余應(yīng)力或削減50%殘余應(yīng)力的峰值，是使用很普遍的方法之一，處理效率高，節(jié)約成本，但缺點(diǎn)是不能全部消除工件內(nèi)聚集的殘余應(yīng)力。

3、熱處理時(shí)效

是傳統(tǒng)的消除殘余應(yīng)力的方法，又稱為人工時(shí)效。它借助熱處理設(shè)施，將工件由室溫緩慢、均勻加熱至600℃左右，并在此溫度保溫4-8h，而后溫度緩慢冷卻到120℃以下，再出爐冷卻至室溫。

這種方法消除殘余應(yīng)力的效果很好，消除速度快、充分。

4、自然時(shí)效

是將工件放置于室外，任其“風(fēng)餐宿露"，在靜置過程中釋放和消除殘余應(yīng)力。 這種方法不適用于工業(yè)化大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。但是，對(duì)于高價(jià)值和高精度設(shè)備的關(guān)鍵部件，則采用人工時(shí)效+自然時(shí)效的方法較為普遍。

5、焊接應(yīng)力消除

焊接中焊縫處溫度迅速升高，體積膨脹。熱影響區(qū)溫度低，阻礙焊縫膨脹，結(jié)果焊縫處產(chǎn)生壓應(yīng)力，熱影響區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力。但此時(shí)焊縫處于塑性狀態(tài)，焊縫被壓應(yīng)力墩粗，松弛了此應(yīng)力。

焊后冷卻時(shí)，熱影響區(qū)冷卻速度快，很快進(jìn)入彈性狀態(tài)，焊縫處溫度高，處于塑性狀態(tài)。這時(shí)焊縫收縮，較熱影響區(qū)收縮慢，焊縫阻礙熱影響區(qū)收縮，焊縫仍受壓應(yīng)力，影響區(qū)受拉應(yīng)力。但焊縫處于塑性狀態(tài)，焊縫的塑性墩粗，松弛了此應(yīng)力。

6、機(jī)械加工應(yīng)力消除的方法

在切削加工后采取一些處理措施，也可以對(duì)已加工表面的殘余應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整，表面強(qiáng)化處理就是目前較常用的方法之一。表面強(qiáng)化處理工藝是通過對(duì)零件表面的冷擠壓使之發(fā)生冷態(tài)塑性變形，從而提高其表面硬度、強(qiáng)度，并形成表面殘余壓應(yīng)力的加工工藝。常用的表面強(qiáng)化工藝有噴丸強(qiáng)化和滾壓強(qiáng)化。噴丸強(qiáng)化是利用大量高速運(yùn)動(dòng)中的珠丸沖擊零件表面，使打擊處發(fā)生塑性變形和塑性流動(dòng)，表面產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應(yīng)力。珠丸大多采用鋼丸，利用壓縮空氣或離心力進(jìn)行噴射。這種方法適用于不規(guī)則表面和形狀復(fù)雜的表面，如彈簧、連桿等的強(qiáng)化。滾壓強(qiáng)化是用可自由旋轉(zhuǎn)的滾子對(duì)零件表面均勻地加力擠壓，使表面得到強(qiáng)化并在表面形成殘余壓應(yīng)力，適用于規(guī)則表面如外圓、孔和平面等的強(qiáng)化加工，可在原機(jī)床上加裝滾壓工具進(jìn)行。

預(yù)應(yīng)力切削是一種通過切削工藝使機(jī)械零件加工表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力的方法，即切削前預(yù)先給零件施加一個(gè)彈性范圍內(nèi)的預(yù)應(yīng)力，切削過程中零件加工表面會(huì)產(chǎn)生彈性變形，切削后釋放該預(yù)應(yīng)力，由于基體的彈性恢復(fù)，已加工表面會(huì)產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力切削既不需要購買昂貴的設(shè)備，又不會(huì)增加零件加工表面的硬度，只需通過切削加工就能使加工表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，因此其具有良好的發(fā)展前景。

切削加工表面殘余應(yīng)力的產(chǎn)生是機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力共同作用下引起的不均勻塑性變形的結(jié)果，對(duì)零件的使用性能和壽命有著直接的影響。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，需要針對(duì)表面層殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因以及影響因素，通過綜合運(yùn)用本文介紹的工藝手段，以及合理選擇切削參數(shù)、刀具等，可以有效地調(diào)整和消除已加工表面的殘余應(yīng)力。

以上就是消除殘余應(yīng)力的主要方法，過程和工序的控制可以通過測量工序間殘余應(yīng)力來實(shí)現(xiàn)，X射線法作為無損檢測殘余應(yīng)力的方法，其便捷性和準(zhǔn)確性得到了業(yè)內(nèi)的認(rèn)可。

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