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第二章 关于残余应力

一、             残余应力的分类

1.力相互作用或平衡范围分类

2.金属学分类

1.       应力产生的工艺过程分类：

铸造残余应力

焊接残余应力

压力加工残余应力

切削加工残余应力

热时效残余应力

镀层残余应力

表面硬化处理残余应力

校直残余应力等

2.       按引起残余应力的工艺机构分类

3.       按物理学分类

4.       按应力存在时间的长短分类

二、残余应力的机理

1.       由于机械加工产生不均匀的塑性变形引起的残余应力。

2.       由于温度不均匀造成的局部热塑性变形或相变作用引起的不均匀塑性变形而产生的残余应力。

3.       由于公差产生的残余应力。

4.       还有由于化学变化等多种原因都可能产生残余应力。

三、残余应力对金属构件的影响

1.       对金属材料屈服极限的影响

2.       残余应力对疲劳寿命的影响

3.       残余应力对构件变形的影响

4.       残余应力对金属脆性破坏的影响

第三章消除残余应力的方法

一、自然时效

自时效是通过把零件暴露于室外，经过几个月甚至几年的时间，使其尺寸精度达到稳定的一种方法。这种时效方法早已被普遍采用。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。

二、热时效

1.用的工艺方法就是进行消除应力的退火，这种方法的特点就是能够大幅度的降低构件的残余应力，尺寸精度稳定。

构件加热到400－700°C时，技术构件即具有相当的单行，同时具有明显的塑性，这个温度范围称为弹性转变温度。

2.影响热时效效果的因素

a.     热时效中，退火温度是影响消除残余应力效果的最重要因素。

b.     热时效保温时间

c.     热时效升温速度

d.     热时效降温速度

e.     热时效炉的温差

f.     工件在炉中的放置与支撑

三、静态过载法   

是以静力或静力矩的形式，暂时加载于构件上，并在这种载荷下保持一段时间，从而使零件尺寸精度获得稳定的时效方法。

用于焊接件时需要将载荷加大到使原来应力与附加应力之和接近于材料的屈服极限，才能消除残余应力。

静态过载法的精度稳定性效果，取决于附加应力的大小及应力下保持时间。

特别指出，静态过载法处理后构件中仍然保持着相当大的残余应力。

四、热冲击时效法

1970年前后出现的一种新颖的稳定工件尺寸精度的时效工艺法。

其实质就是将工件进行快速加热，使加热过程中造成的热应力正好与残余应力叠加，超过材料的屈服极限引起塑性变形，从而使原始残余应力很快松弛并稳定化。

五、超声波时效法

超声波时效法首先在前苏联诞生，并在发达国家得到推广，该方法起先主要应用于船舶、核潜艇、航空航天等对消除应力非常严格的军事领域。