利用振動時效消除應力
殘余應力是指在沒有對物體施加外力時,物體內部存在的保持自相平衡的應力系統。它是固有應力或內應力的一種。
產生殘余應力的機理?
各種機械加工工藝如鑄造、切削、焊接、熱處理、裝配等都會產生不同程度殘余應力。
- 機械加工引起的殘余應力
- 溫度不均勻引起的殘余應力
- 構件尺寸公差引起的殘余應力
在焊接、鉚接、螺釘連接時往往有公差配合問題。如船體分段對接時必須將對接鋼板拉到一起,這些由外力拉到一起而組合的結構,當外力去除后,整個系統就出現了殘余應力。這種應力一般來說屬于結構應力,大多數情況下處于彈性狀態。
殘余應力的影響?
金屬構件(鑄件、焊接件、鍛件),在加工過程中,產生殘余應力,高者在屈服極限附近。構件中的殘余應力大多數表現出很大的危害作用;如使構件的強度降低、降低工件疲勞極限、造成應力腐蝕和脆性斷裂,由于殘余應力的松弛,使構件產生變形,影響了構件的尺寸精度。因此降低和消除構件的殘余應力,就顯得十分必要。利用振動時效消除應力
1、對金屬材料屈服極限的影響
如果材料具有拉伸殘余應力,相當于降低了材料的拉伸屈服極限。如果材料具有壓縮殘余應力的情況,使拉伸屈服極限提高而壓縮屈服極限降低。
2、殘余應力對疲勞壽命的影響
人們很早就知道,當受到交變應力的構件存在壓縮殘余應力時,該構件的疲勞強度會有所提高,而存在拉伸殘余應力時,其疲勞強度會有所下降。
電鍍處理的殘余應力由于工藝電流、電鍍液種類、溫度等的不同,使其分布和量值的差異很大,因此電鍍殘余應力對疲勞強度的影響變化也很大。多數金屬在電鍍后表面產生拉伸殘余應力,因此將大大降低疲勞強度。
3、殘余應力對構件變形的影響
殘余應力是一個不穩定的應力狀態。當構件受到外力作用時,作用應力與殘余應力的相互作用,使某些局部呈現塑性變形,截面內應力重新分配,當外力作用去除時整個構件將要發生變形。所以殘余應力明顯地影響著加工后的構件精度。
4、殘余應力對金屬脆性破壞的影響
殘余應力是作為初始應力存在于構件內,特別是拉伸殘余應力與作用拉應力疊加而加速了脆性破壞。
5、殘余應力對應力腐蝕開裂的影響
金屬與周圍介質的接觸而產生化學作用所引起的破壞稱做腐蝕。如果在發生腐蝕的同時還有應力的作用,則會加速腐蝕破壞,這就是應力腐蝕開裂。它的特點是:一是拉應力與腐蝕共存。二是由于材料成分和組織不同、介質不同等,對應力腐蝕的敏感性也不同。有時在不發生腐蝕的介質中,有些金屬在應力作用下也發生應力腐蝕現象。三是在應力腐蝕開裂過程中,首先出現點蝕,再逐步擴展成裂紋,裂紋的擴展主要是沿著zui大主應力垂直的方向進行,在微觀上是沿著材料晶界或穿過晶粒進行。
殘余應力的消除方法?
1、錘擊法
利用鋼錘錘擊工件殘余應力聚集的部位,使工件接受錘擊的金屬表面受到錘擊的壓應力,發生局部的塑性變形,從而減小殘余應力的峰值,改善和均衡工件原有殘余應力的分布,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用廣泛,壓件使用不多。
2、振動時效法
利用專有設備使工件在設備的周期性外力作用下發生共振,使工件內部的微觀組織晶粒發生滑移和晶內孿生,從而削減殘余應力的峰值,改善和均衡工件原有的殘余應力的分布。
這種方法在一小時內可以消除約50%的殘余應力或削減約50%殘余應力的峰值,是使用zui普遍的方法之一,處理效率高,節約成本,但zui大缺點是不能*消除工件內聚集的殘余應力。
華云機電振動時效設備可以有效降低鑄造應力峰值均化應力防止后期變形。