振動時效處理技術

第二章 關于殘余應力

一、             殘余應力的分類

1.力相互作用或平衡范圍分類

2.金屬學分類

1.       應力產(chǎn)生的工藝過程分類：

鑄造殘余應力

焊接殘余應力

壓力加工殘余應力

切削加工殘余應力

熱時效殘余應力

鍍層殘余應力

表面硬化處理殘余應力

校直殘余應力等

2.       按引起殘余應力的工藝機構分類

3.       按物理學分類

4.       按應力存在時間的長短分類

二、殘余應力的機理

1.       由于機械加工產(chǎn)生不均勻的塑性變形引起的殘余應力。

2.       由于溫度不均勻造成的局部熱塑性變形或相變作用引起的不均勻塑性變形而產(chǎn)生的殘余應力。

3.       由于公差產(chǎn)生的殘余應力。

4.       還有由于化學變化等多種原因都可能產(chǎn)生殘余應力。

三、殘余應力對金屬構件的影響

1.       對金屬材料屈服極限的影響

2.       殘余應力對疲勞壽命的影響

3.       殘余應力對構件變形的影響

4.       殘余應力對金屬脆性破壞的影響

第三章消除殘余應力的方法

一、自然時效

自時效是通過把零件暴露于室外，經(jīng)過幾個月甚至幾年的時間，使其尺寸精度達到穩(wěn)定的一種方法。這種時效方法早已被普遍采用。大量的試驗研究和生產(chǎn)實踐證明，自然時效具有穩(wěn)定鑄件尺寸精度的良好效果。

二、熱時效

1.用的工藝方法就是進行消除應力的退火，這種方法的特點就是能夠大幅度的降低構件的殘余應力，尺寸精度穩(wěn)定。

構件加熱到400－700°C時，技術構件即具有相當?shù)膯涡校瑫r具有明顯的塑性，這個溫度范圍稱為彈性轉(zhuǎn)變溫度。

2.影響熱時效效果的因素

a.     熱時效中，退火溫度是影響消除殘余應力效果的最重要因素。

b.     熱時效保溫時間

c.     熱時效升溫速度

d.     熱時效降溫速度

e.     熱時效爐的溫差

f.     工件在爐中的放置與支撐

三、靜態(tài)過載法   

是以靜力或靜力矩的形式，暫時加載于構件上，并在這種載荷下保持一段時間，從而使零件尺寸精度獲得穩(wěn)定的時效方法。

用于焊接件時需要將載荷加大到使原來應力與附加應力之和接近于材料的屈服極限，才能消除殘余應力。

靜態(tài)過載法的精度穩(wěn)定性效果，取決于附加應力的大小及應力下保持時間。

特別指出，靜態(tài)過載法處理后構件中仍然保持著相當大的殘余應力。

四、熱沖擊時效法

1970年前后出現(xiàn)的一種新穎的穩(wěn)定工件尺寸精度的時效工藝法。

其實質(zhì)就是將工件進行快速加熱，使加熱過程中造成的熱應力正好與殘余應力疊加，超過材料的屈服極限引起塑性變形，從而使原始殘余應力很快松弛并穩(wěn)定化。

五、超聲波時效法

超聲波時效法首先在前蘇聯(lián)誕生，并在發(fā)達國家得到推廣，該方法起先主要應用于船舶、核潛艇、航空航天等對消除應力非常嚴格的軍事領域。