去残余应力

什么是焊接应力？怎么消除焊接应力？构件承受荷载之前在横截面上存在的初应力是焊接残余应力，在使用过程中，构件与其他荷载引起的应力发生重叠，产生残余应力的重新分布和二次变形，降低结构刚度和稳定性，在温度和介质的作用下，会影响结构疲劳强度、抵抗应力腐蚀开裂、抗脆性断裂能力和高温蠕变开裂的能力。振动时效是常用的消除内部残余内应力的方法，当内部残余应力和振动应力的矢量超过材料屈服强度时，会发生少量的塑性变形，使材料的内应力松弛和减轻。热时效将工件加热到弹塑性转变温度并保持一定时间，使应力松弛，然后慢慢降温，使工件冷却后处于低应力状态，如果在升温、保温和降温中工艺参数选择不当或没有按照合理的工艺规范操作，应力就无法消除，反而会增加。振动时效技术不只可消除残余应力，还能削除残余应力峰值、均化残余应力。去残余应力

消除应力的方法大约有四种。其一就是自然时效，通过自然放置消除应力，这种方法耗时过长，难以适应现代科技及生产需要；其二是大程度传统、也是大程度普及的方法——热时效法，把工件放进热时效炉中进行热处理，慢慢消除应力。这种方法的缺点也非常明显，比如卫星制造厂对温度控制要求非常严格的铝合金工件以及长达十米或者更大的巨型工件都无法用这种方法处理。而且这种方法还带来了大量的污染和能源消耗，随着中国及世界范围内对环保的进一步要求，热时效炉的处理方式马上面临比较全退出的境地。第三种方法——利用亚共振来消除应力，这种方法虽然解决了热时效的环保问题，但是使用起来相当烦琐，要针对不同形状的工件编制不同的时效工艺，如果有几百上千种工件就要编几百上千种工艺，而且在生产时操作相当复杂，需要操作者确定处理参数，复杂工件必须是熟练的专业技术人员才能操作。更令人遗憾的是这种方法只能消除23%的工件应力，无法达到处理所有工件的目的。可知的第四种方法就是振动时效消除应力，通过机械组装使之形成了一整套消除应力设备，它可以使工件在短时间内达到消除应力的作用，覆盖所有需要消除应力的工件。去残余应力超声波应力消除机可明显提高焊接接头的疲劳寿命和疲劳强度。

超声波冲击消除应力技术是目前焊接应力消除有效的方法,应力消除率高于热处理和振动时效处理,可达到1,针对焊接焊缝，进行超声波冲击处理，不但能消除残余内应力，而且可以延长焊接区得疲劳寿命和强度，减少应力腐蚀开裂的可能性，提高抗脆裂性和增强材料强度。超声波焊接应力消除设备的基本原理就是利用大功率超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率冲击金属物体表面，由于超声波的高频、和聚焦下的大能量，使金属表层产生较大的压缩塑性变形；同时超声波焊接应力消除设备波改变了原有的应力场，产生一定数值的压应力；并使被冲击部位得以强化。

超声冲击技术能够改善焊缝组织，晶粒被压扁,形成了纤维组织。同时可以看到,超声冲击处理后焊缝中无论是气孔的数量还是单个气孔的体积都明显减少,焊缝组织更加致密,其主要原因是焊缝合金组织经超声冲击处理后产生了大塑性变形,其中微小的气孔或缩松被压合,从而使组织致密化。超声冲击处理表面过程中，外加载荷重复作用于表面，使表层晶粒组织产生强烈的塑性变形，随着作用时间的延长，塑性变形量逐渐增大并向深层扩展，使得处理后的晶粒尺寸由表层向心部呈现出梯度分布。超声冲击处理降低焊接残余拉应力,形成残余压应力层的作用十分明显,这对提高焊接接头的抗疲劳性能和抗应力腐蚀性能十分有益。超声冲击技术消除焊接应力提高焊接强度是非常有效果的，如果没有特殊的工艺要求或者工件不适合采用热处理，那这种超声冲击焊接应力消除设备是理想的工艺。超声波消除应力提高焊缝的屈服强度和疲劳寿命，增加表面硬度。

振动消除应力系统：振动时效较重要的工艺参数为：激振频率、激振力、时效时间、激振器及拾振器的装夹位置。任何设备均不可预知构件的时效要求，更不可能判定构件的有效振型从而确定合理的时效参数。只有操作人员根据时效要求，观察构件的各阶振型，选择有效的工艺参数。采用手动工作方式，可快速了解构件的特性，选取合理的激振及拾振位置，确定的激振频率和激振力。同时，为了满足批量构件及简单构件的时效要求增设了手动时效功能，自动绘制时效曲线及相关数据，为产品检查提供宏观依据，时效时间可任意设定并在线调整。运用先进的数字信号处理技术，对拾振器采集的振动信号进行时时在线统计、分析，选取有效的激振频率，可全自动完成振动时效工艺过程，在同一坐标内自动绘制振动时效工艺曲线，将相关数据记录在自动绘制的工艺卡内。此功能操作简单方便，容易掌握，适用于已知构件或结构简单构件。构件本体上温差越大，焊接残余应力也越大。杭州应力消除

将测定的极限应力作适当降低，规定出材料能安全工作的应力较大值，这就是许用应力。去残余应力

振动时效消除残余应力的机理:振动时效又称振荡消除应力法，是将工件（包含铸件、锻件、焊接结构件等）在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的振荡处理，消除其剩余应力，使尺度精度取得安稳的一种办法。这种工艺具有耗能少、时间短、作用明显等特色。近年来在国内外都得到敏捷开展和普遍使用。振动时效的实质是以振荡的方式给工件施加附加应力,当附加应力与剩余应力叠加后,到达或超越资料的屈从极限时,工件发作微观塑性变形,然后下降和均化工件内的剩余应力,并使其尺度精度到达安稳。去残余应力

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