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產生殘余應力的原因及其措施有哪些

機械加工和強化工藝都能引起殘余應力。如冷拉、彎曲、切削加工、滾壓、噴丸、鑄造、鍛壓、焊接和金屬熱處理等,因不均勻塑性變形或相變都可能引起殘余應力。

殘余應力壹般是有害的,如零件在不適當的熱處理、焊接或切削加工後,殘余應力會引起零件發生翹曲或扭曲變形,甚至開裂。或經淬火、磨削後表面會出現裂紋。

殘余應力的存在有時不會立即表現為缺陷,而當零件在工作中因工作應力與殘余應力的疊加,使總應力超過強度極限時,便出現裂紋和斷裂。零件的殘余應力大部分都可通過適當的熱處理消除。殘余應力有時也有有益的方面,它可以被控制用來提高零件的疲勞強度和耐磨性能。

通常調整殘余應力的方法有:

1、加熱,即回火處理,利用殘余應力的熱松弛效應消除或降低殘余應力。

2、施加靜載,使工件產生整體或局部、甚至微區的塑性變形,也可以調整工件的殘余應力。例如大型壓力容器,在焊接之後,在其內部加壓,即所謂的“脹形”,使焊接接頭發生微量塑性變形,以減小焊接殘余應力。

3、振動時效,英文叫做Vibration Stress Relief,簡稱VSR 。在國際上,工業發達國家起始於上世紀50年代,我國從70年代研究和推廣。

4、錘擊、噴丸、滾壓等。噴丸強化是行之有效、應用廣泛的強化零件的手段,噴丸的同時也改變了表面殘余應力狀態和分布,而噴丸產生的殘余壓應力又是強化機理中的重要因素。

擴展資料

殘余應力測量方法

殘余應力的測量方法可以分為有損和無損兩大類。有損測試方法就是應力釋放法,也可以稱為機械的方法;無損方法就是物理的方法。機械方法目前用得最多的是鉆孔法(盲孔法),其次還有針對壹定對象的環芯法。

物理方法中用得最多的是X射線衍射法,其他主要物理方法還有中子衍射法、磁性法和超聲法。X射線衍射法依據X射線衍射原理,即布拉格定律。布拉格定律把宏觀上可以準確測定的衍射角同材料中的晶面間距建立確定的關系。

材料中的應力所對應的彈性應變必然表征為晶面間距的相對變化。當材料中有應力σ存在時,其晶面間距d必然隨晶面與應力相對取向的不同而有所變化,按照布拉格定律,衍射角2θ也會相應改變。因此有可能通過測量衍射角2θ隨晶面取向不同而發生的變化來求得應力σ。

從這裏可以看出X射線衍射法測定應力的原理是成熟的,經過半個多世紀的歷程,在國內外,測量方法的研究深入而廣泛,測試技術和設備已經比較完善,不但可以在實驗室進行研究,可且可以應用到各種實際工件,包括大型工件的現場測量。

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