如何利用降低结构局部刚度来控制焊接残余应力?结构的刚度增加时,焊后的残余应力将明显加大。因此,在条件许可时,焊前采取一定的工艺措施,将焊接区域的局部刚度降低,将有效地减少焊接残余应力。如一镶块结构的焊件,由于焊缝呈封闭形刚度较大。为减少焊接区域的局部刚度,可以将平板少量翻边,或将镶块压凹,焊接时由于焊缝能自由收缩(将平板或镶块拉平),使残余应力大为减少。如何利用振动法来消除焊接残余应力?1、频谱谐波时效法:利用偏心轮和变速电动机组成的激振器使焊接结构发生共振产生循环应力,可使焊接残余应力逐渐降低,这种方法称为振动法。振动法消除残余应力的效果取决于激振器和构件支点的位置、激振频率和时间。其优点是所用设备简单、处理费用低、时间短,也没有高温回火时金属表面氧化的问题,目前在生产中已得到普遍应用。残余应力的分布可能会随着材料的制造工艺不同而有所变化。苏州盲孔法应力检测精度
焊接时残余的应力对于构建的危害:对疲劳强度的影响。残余应力的存在使变载荷的应力循环发生偏移,这种偏移,只改变其平均值,不改变其幅值。结构的疲劳强度与应力循环的特征有关,当应力循环的平均值增加时,其极限幅值就降低,反之则提高。因此,如应力集中处存在着拉伸残余应力,疲劳强度将降低。对焊件加工精度和尺寸稳定性的影响。机械加工把一部分材料从焊件上切除时,此处的残余应力也被释放。残余应力原来的平衡状态被破坏,焊件发生变形,加工精度受影响。对应力腐蚀开裂的影响。应力腐蚀开裂时拉伸残余应力和化学腐蚀共同作用下产生裂纹的现象,在一定材料和介质的组合下发生。应力腐蚀开裂所需的时间和残余应力大小有关,拉伸残余应力越大,应力腐蚀开裂的时间越短。苏州盲孔法应力检测精度残余应力的研究对于支撑现代制造和工程技术有着不可替代的作用。
晶格畸变内应力:变形不均匀不只表现在各晶粒之间,因受其周围晶粒影响不同,在同一晶粒各个部位也存在变形不均匀,产生一定晶格畸变,限制变形的自由发展,变形后残留在晶粒内部形成晶格畸变内应力。残余应力会导致工作变形、开裂和部分尺寸或形状改变,缩短工件的使用寿命。为了消除残余应力,一般采用热处理法和机械处理法。允许退火的金属材料可以采用退火的方法消除残余应力。消除残余应力的退火一般在较低的温度(低于再结晶温度)下进行,即恢复期,此时残余应力可大部分消除,而不会引起材料强度的降低;在较高温度下退火虽然能彻底消除残余应力,但会造成金属力学性能改变,特别是强度的降低和制品晶粒的粗化。机械处理法是在制品的表面在附加一些表面变形,使之产生新的压副应力以抵消制品内的残余应力或尽量减小其数值。当材料表面有拉伸残余应力时才可以该方法。例如管棒材的多辊矫直,带材的拉弯矫、张力退火等均是消除残余应力的有效方法。
选择一台实用的振动时效设备尤其重要,设备的好坏关乎振动时效工艺可靠性,决定振动时效的效果。频谱谐波时效,就是振动时效的一种。通过傅里叶分析方法对金属构件进行频谱分析,在0-100HZ范围内找出工件几十种谐波频率,从中主选出效果较佳的五种谐波频率,施加足够的能量进行振动处理,产生多方向动应力,与多维分布的残余应力叠加,达到材料的屈服极限时,将产生局部的塑性变形,从而达到均化残余应力的目的。除此之外,还可采用锤击法均化残余应力。焊接残余应力产生的根本原因是,由于焊缝在冷却过程中的纵向收缩和横向收缩,因此焊后利用小锤轻敲焊缝及其邻近区域,使金属展开,能有效地减少焊接残余应力。据测定,利用锤击法可使应力减少1/2~1/4。残余应力的分布可能会随着时间的推移而发生变化。
自然时效消除残余应力:自然时效是通过把零件暴露于室外,经过几个月至几年的时间,使其尺寸精度达到稳定的一种方法。大量的试验研究和生产实践证明,自然时效具有稳定铸件尺寸精度的良好效果。然而,经过自然时效的工件,其残余应力的变化并不明显,铸件试样放置一年以后,残余应力只降低2-10%;实测机床床身残余应力的结果表明,进行为期一年的自然时效后,较大残余应力由80N/mm降至70N/mm平均残余应力由38N/mm降至30N/mm,即只降低了大约10-20%。由此可见,经自然时效后已停止变形的铸件,仍然残存着相当大的残余应力。对于那些使用时需承受很大载荷的铸件,当在较高残余应力上再叠加使用应力时就有可能影响铸件的使用性能,因此必须慎重考虑是否应该采用这种时效方法。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。苏州盲孔法应力检测精度
残余应力的分布可能会在复杂结构的材料中呈现出复杂性。苏州盲孔法应力检测精度
我们难免会遇到结构比较特殊的地方,如尖角、圆孔、切槽、螺纹或其它形状发生急剧变化的几何截面处,在这些部位应力不再是均匀分布,而是产生集中的高应力,这是弹性力学的一个基本概念,也是真实存在的一种应力集中现象。但在有限元计算中这些部位的存在并施加载荷或位移边界条件后 通常会造成不收敛的现象,即使计算收敛了,但计算出的应力非常大,已远远超出真实的应力范围,那这时候就要考虑是不是产生应力奇异了。一个是真实存在的应力集中,一个是虚假的不存在的应力奇异,真假还需从其产生的原因进行认识。苏州盲孔法应力检测精度