工件在受热和冷却过程中可能发生的相变。如果切削过程中产生的热量达到了工件材料的相变转化温度,则工件表层材料会在冷却过程中发生相变而使其体积发生变化,较终在工件表层产生残余应力。在实际加工过程中,工件表面较终的残余应力状态是以上几种情况的叠加。一般情况下,若切削速度较低,冷却情况良好,切削温度不是太高时,机械应力会对残余应力的产生和性质起主导作用。当切削速度较高、切削温度也相应升高时,工件材料表面的热塑性变形会起主导作用。当切削速度进一步升高,切削温度达到一定数值时,工件材料的相变就会对工件表面较终的残余应力性质起主导作用。由此可以看出,在切削加工过程中残余应力的产生是一个非常复杂的过程,与切削加工过程中的热力耦合密切相关。残余应力测量技术需要遵从科学准则和规范。安徽便携应力测量方法
残余应力的无损检测法分为X 射线法、磁性法和超声法等,主要是通过物理光学和核物理技术来测量材料内部的物理常量(如晶格常数)在应力场中的变化,来间接算出物体内部残余应力值的方法。在各种无损检测残余应力的方法中,X 射线衍射法被公认为是较精确可靠和方便快捷的,较重要的是对被测工件不会造成任何损伤和破坏。X 射线衍射法测量残余应力是基于X 射线衍射理论。当一束波长为λ 的X射线照射在晶体表面时,会在特定的角度(2θ)上接收到X 射线反射光的波峰,这就是X 射线衍射现象。其中衍射角2θ与 X射线的波长λ、衍射晶面间距d之间遵从有名的布拉格定律:2dsinƟ=nλ. 。安徽便携应力测量方法残余应力是一个面向多学科的研究课题。
残余应力都集中在焊缝附近,当焊接残余应力与承载的工作应力叠加,其数值超过材料的屈服极限时,工件就会再焊缝附近产生焊接变形,断裂等现象。研究残余应力的影响不只考虑其数值的大小,而残余应力的方向也是重要因素,用盲孔法残余应力检测仪可以对焊接残余应力值的大小和方向进行测量。在分析残余应力的影响时,即使焊接构件的残余应力值远远低于其材料的屈服极限,但如果存在严重的应力集中,那么焊接构件在其运输和使用过程中也会因残余应力的释放而发生性的塑性变形。
焊接残余应力要如何去消除?利用预热法来控制焊接残余应力:构件本体上温差越大,焊接残余应力也越大。振动时效介绍焊前对构件进行预热,能减小温差和减慢冷却速度,两者均能减小焊接残余应力。利用“加热减应区法”来控制焊接残余应力:焊接时,加热那些阻碍焊接区自由伸缩的部位,使之与焊接区同时膨胀和同时收缩,就能减小焊接应力,这种方法称为“加热减应区法”,加热的部位就称之为“减应区”。利用高温回火来消除焊接残余应力:由于构件残余应力的x大值通常可达到该种材料的屈服点,而金属在高温下屈服点将降低。所以将构件的温度升高至某一定数值时,应力的大值也应该减少到该温度下的屈服点数值。如果要完全消除结构中的残余应力,则必须将构件加热到其屈服点等于零的温度,所以一般所取的回火温度接近于这个温度。残余应力是材料制造和应用中需要充分考虑的因素。
在机械加工过程中,残余应力普遍存在,严重影响构件的加工精度和尺寸稳定性、静强度、疲劳强度,甚至引起腐蚀开裂。但由于其直观性差和不易检测等因素,往往被人们忽视。实际上,残余应力的存在易导致突发性破坏且后果往往十分严重,特别是当其存在于承力件和转动件上时,可能会带来重大事故。研究残余应力,对避免其带来的危害、延长工件使用寿命、缩短企业制造成本,具有积极作用。首先来一段官方的定义:残余应力(ResidualStress)是工件在制造过程中,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就是残余应力。残余应力的测量和分析需要考虑材料的微观和宏观结构。安徽便携应力测量方法
残余应力的大小和分布需要适当的测量技术,比如X-ray衍射等。安徽便携应力测量方法
对受压焊件稳定性的影响:焊接杆件受压时,焊接残余应力与外载所引起的应力相叠加,可能使杆件局部屈服或使杆件局部失稳,杆件的整体稳定性将因此而降低。残余应力对稳定性的影响取决于杆件的几何形状和内应力分布。残余应力对非封闭截面(如工字形截面)杆件的影响比封闭截面(如箱形截面)的影响大。对加工精度的影响:焊接残余应力的存在对焊件的加工精度有不同程度的影响。焊件的刚度越小,加工量越大,对精度的影响也越大。对尺寸稳定性的影响:焊接残余应力随时间发生一定的变化,焊件的尺寸也随之变化。焊件的尺寸稳定性又受到残余应力稳定性的影响。安徽便携应力测量方法