残余应力

应力消减是什么意思?

答:应力消减是一种依赖缓慢冷却来达成预期效果的热处理工艺。也就是制程需要缓慢冷却(例如:退火、正火、消除应力等),其原因是:减轻应力、提高化学成分均匀性、为了后续工艺而将材料软化(例如:机械加工)、细化晶粒、减低脆化或者为了形成特定磁性。 2、如何进行应力消除? 应力消除与其它冷却工艺的差异在于其常在低于临界温度(Ac1)的环境下进行,在该温度下所需时间取决于该部件的复杂度以及所希望达成的应力残留度等因素。应力消除过程中不会出现微结构改变。 对于碳钢材料,应力消除应在低于临界温度40℃~75℃,即在500℃~650℃的温度下进行。另外,需特别注意的是,应力的消除并不是立即见效的,而是需要在恰当的温度下给予足够保持时间方能达成最佳结果,一般来说,最大横截面每25mm就需要1小时的时间。 在离开炉子或烤箱做完应力消除后,部件需要在静止的空气中缓慢地冷却,避免形成或再度造成过多的热应力。过于快速的冷却只会再度产生应力,这也是应力消除中最常犯的错误,而按照正确的程序性操作预计可消除90%以上的应力。 合金式钢材的应力消除往往会比碳钢再稍高一些的温度下进行;工具钢也是类似,应力消除通常在500℃~550℃的温度下进行,然后让部件缓慢冷却至室温后再进行后续操作;不锈钢通常较为复杂,应力消除常于290℃~425℃的范围内进行,该操作取决于材料的形式、所执行的操作(例如:机加工)以及是否需要对于组装完成的材料进行应力消除等因素。

加工后,零件表面层为什么会产生加工硬化和残余应力?

残余应力产生的过程是一个非常复杂的力学过程。切削加工时,伴随着局部高温、高压、高应变和高应变率,在切削区产生严重的不均匀的热一弹塑性变形。其产生的原因通常归于以下二个方面:一方面是机械应力引起的不均匀弹塑性变形;另一方面是热应力引起的不均匀热一弹塑性变形。实质上残余应力的产生是各种影响因素综合叠加的结果,还需要根据具体加工条件进行具体分析。 切削加工硬化产生的原因:切削加工后的表面层硬度,取决于金属在切削过程中的变形强化和温升弱化。切削时,加工表面一方面经过了很大的塑性变形,受到变形强化;另一方面又受到高温的作用,表面发生弱化。因此,强化和弱化是同时进行的,已加工表面的硬度变化,是在切削应力和热应力的双重作用下的综合作用结果。

什么是表面残余应力,它对零件使用性能有何影响?

残余应力是指 消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力。 机械加工和强化工艺都能引起残余应力。如冷拉、弯曲、切削加工、滚压、喷丸、铸造、锻压、焊接和金属热处理等,因不均匀塑性变形或相变都可能引起残余应力。 残余应力会引起零件发生翘曲或扭曲变形,甚至开裂。或经淬火、磨削后表面会出现裂纹。 残余应力的存在有时不会立即表现为缺陷,而当零件在工作中因工作应力与残余应力的叠加,使总应力超过强度极限时,便出现裂纹和断裂。零件的残余应力大部分都可通过适当的热处理消除。

焊接结构中有残余应力的好处?

1、在工作载荷作用下,较大的拉伸残余应力与工作载荷叠加,使焊接接头实际承受的应力水平提高。而当总的应力水平超过材料的屈服点时,将在焊接接头处产生塑性变形,从而消耗掉材料的一部分塑性。 2、当焊接结构中存在的三向拉伸残余应力(如在厚壁结构的焊接接头区,立体交叉焊缝的焊接区,或存在焊接缺陷的区域等)时,则材料的塑性降低,易使物件断裂。

消除焊接残余应力的方法有哪些?

1、设计要合理:减少焊缝数量,减少焊缝尺寸,选择合理的坡口,合理安排焊缝位置。 2、工艺措施:反变形,刚性固定法,合理的焊接方法和工艺参数,合理的装配和焊接顺序。 3、焊件在焊接过程中,热应力、相变应力、加工应力等超过屈服极限(Yield strength),以致冷却后焊件中留有未能消除的应力。 4、焊接冷却后的残余在焊件中的宏观应力称为残余焊接应力。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。 5、焊接残余应力会导致焊接变形翘曲,后期的焊接开裂,应力腐蚀问题,极大影响焊接件的使用寿命,降低可靠性。

残余应力的分类?

残余应力介绍: 构件在制造过程中,将受到来自各种工艺等因素的作用与影响;当这些因素消失之后,若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失,仍有部分作用与影响残留在构件内,则这种残留的作用与影响称为残留应力或残余应力。 残余应力的分类: 一、按应力产生的原因分类有: 1、 热应力 2、相变应力 3、收缩应力(亦叫机械阻碍应力) 二、按照残余应力平衡范围的不同,通常可将其分为三种: 1、第一类内应力,又称宏观残余应力,它是由工件不同部分的宏观变形不均匀性引起的,故其应力平衡范围包括整个工件。 2、第二类内应力,又称微观残余应力,它是由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性产生的。其作用范围与晶粒尺寸相当,即在晶粒或亚晶粒之间保持平衡。 3、第三类内应力,又称点阵畸变。其作用范围是几十至几百纳米,它是由于工件在塑性变形中形成的大量点阵缺陷(如空位、间隙原子、位错等)引起的。

不随时间变化的应力称为什么应力?

答:不随时间变化的应力称为静态应力。应力可分为以下几种: 热应力:材料由于温度变化所产生的应力。 静态应力:所施加于物体上的力大小与方向不随时间变化的应力。 动态应力:所施加于物体上的力大小随时间变化的应力。 疲劳应力:长时间反复施加于物体上使得物体发生疲劳的应力。 残留应力:物体受力后所产生的应变超过弹性范围,而使得物体内部

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