残留应力

工件在各部位已无温差且不受外力作用的条件下存留下来的内应力

残留应力指工件在各部位已无温差且不受外力作用的条件下存留下来的内应力。零件表层残留应力来源于塑性变形、热变形和相变作用，即：由于切削中塑性变形不均衡而产生的塑性变形应力；由于切削热作用而产生的热变形应力；由于金相组织变化，比容不同而引起的相变应力。

基本概述

零件表层残留应力来源于塑性变形、热变形和相变作用，即：由于切削中塑性变形不均衡而产生的塑性变形应力，由于切削热作用而产生的热变形应力；由于金相组织变化，比容不同而引起的相变应力。

零件表层观留应力往往可高达10^9N/m^2，可延至表面下125m深处。

零件表层戏留应力对零件加工精度、疲劳强度、使用寿命等都有很大影响。为提高产品质量，研究其发生原因及规律是十分必要的。

测定方法

残留应力的测量方法，根据测量原理可分为机械与物理测定法。

机械测定法

机械测定法是把存在残留应力的部分，用切削或腐蚀的方法逐层除去，使剩余部分消除了部分应力，并相应产生变形，测定此变形量，即可推算残留应力。应用这一方法，可根据零件不同形状（圆筒、圆板、球等），从表面向内或从内向外逐层切割或腐蚀，即可求得残留应力分布状态。此法可以测得宏观及微观的平均残留应力。其优点是简单易行，缺点是是被测零件被切割而破坏。

物理测定法

物理测定法有磁性法及X射线法。磁性法是利用材料在应力作用下磁性质的变化原理，这仅适用于磁性材料。X射线法是利用X射线在金属材料（品晶体结构）内产生衍射现象的原理。此法的优点是不需破坏披测零件，并且可以测定宏观及微观区域的应力。X射线法获得了广泛应用。

消除残留应力方法

消除工件中残留应力的方法有自然时效、热时效和共振法等，现分述如下。

自然时效

将铸件露天放置半年至一年多，可以自然地、非常慢地发生变形，从而使残留应力松弛或部分消除，此法称自然时效。虽然不需要任何附加设备，但生产周期长和占地面积大，而且消除残留应力不彻底.

热时效

将铸件加热到合金的弹塑性状态的温度范围，使残留应力得以消除，然后冷却到常温，并且在冷却过程中尽量避免重新产生残留应力，此法称为热时效（亦称人工时效、消除内应力退火等）。

热时效的加热速度、时效温度、保温时间和冷却速度等一系列工艺参数，要根据合金性质、铐件结构和原始冷却条件的特点来规定。一般的规律是将铸件缓慢加热到合金的弹塑性状态的温度范围，保温一定时间后，再缦慢地冷却。

对于具体铸件的热时效规范，可通过实验或参考生产中所累积的经验数据确定出最合适的工艺参数，做到既消除了残留应力，又能有较高的生产率。

时效炉炉温均匀与否，对消除原有残留应力和形成新的残留应力都有很大的影响，时效炉温度差应尽可能小。

通常热时效是在零件粗切加工以后进行的，这样既有利于原有残留应力的消除，又可以避免在热时效后经粗切削加工而产生新的残留应力。

共振法

这种方法是将钟件在共振频率下报动10~60分钟，以达到消除残留应力的目的。根据资料介绍，共振法消除应力的装置是由一个振动器和一个控制箱组成。振动器是一个在驱动轴上装有偏心体的电动机。工作时，直接把振动器牢固地夹在铸件中部或一端（小件则装在振动台上）。根据铸件大小、形状，用改变偏心的办法来调整电动机输出功率（20~100%），再根据铸件材料的共振值来改变电动机的转速以调节振动器的振动频率（400~6000次/秒）。为了知道是否已达到共振频率，还有一个声波放大器夹紧在铸件上，它吸收振动井将振动传至控制箱内，在此将振动放大，同时在表盘上指示出来。调整振动器的电动机转速，当表盘上显示最大读数时就说明电动机转速已达到共振频率。

与自然时效或热时效方法相比，共振法消除残留应力的显著优点是：时间短，设备费用低；动力小，一马力的振动器就能处理50吨以上的件；结构轻便，易于操作；无氧化皮和尺寸变化；不受热时效时铸件尺寸的限制，并且也没有因热时效不当而产生热应力甚至发生裂纹的间题。共振法节省人力和燃料，便于生产的机械化和自动化。

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