传统消除残余应力的方法包括自然时效以及热时效两种,两种方法均能在一定程度上消除构件残余应力,稳定和提高构件的精度,但这两种方法也都有自身的缺陷。随着科技发展,“长江前浪推后浪”,解决老问题不断涌现出更优越的新工艺。现在通过对比,我们来看看振动时效是如何把老工艺拍在沙滩上的自然时效。将金属构件放置在露天中,利用自然环境中的振动条件或者白天黑夜交替形成的温度差等, 经过半年到一年长时间的闲置,使构件通过长期时间的热胀冷缩等作用形成构件内部的残余应力释放。自然时效方法降低的残余应力有限,效率低下,处理的时间相对太长,无法匹配产品的周期并且占用大面积的空间,因此目前在生产实践中很少得到应用。残余应力的研究可以为材料的制造和应用提供新的思路和方法。上海超声波应力状态
同时,焊接残余力可能引起结构的脆性断裂,拉伸残余应力会降低疲劳强度和腐蚀抗力,压缩残余应力会减小稳定性极限。因此,焊接残余应力一直是焊接界关注的重点问题之一。焊接应力是不可避免的,焊接操作结束后,一方面使构件产生焊接变形释放一部分焊接应力,另外则以残余应力形式存在,但是所有焊接构件,一般而言均存在残余应力和变形。我们可以通过一些方法,来控制焊接残余应力。1)在保证焊件结构强度的前提下,可适量采用冲压结构,以减少焊接结构,尽量减少焊缝的数量化和截面尺寸。同时,焊缝不要过于集中,以防局部区域的热量输入过大。(2)焊缝尽量布置在较大工作应力区以外,防止焊接残余应力与外部载荷产生应力叠加,影响构件测承载能力,并尽量防止焊缝过于集中、交叉、保持较好的焊接操作性。上海应力状态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。
余应力的消除方法残余应力对构件危害极大,因此控制及消除残余应力就十分必要。一般来说,残余应力的消除有以下几种方式:1、自然时效。自然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。这种时效方法虽然具有无污染,稳定铸件尺寸精度等优势,但时间长、占地广,后期还需进行除锈工艺。2、 热时效。热时效是把工件放进热时效炉中进行热处理,由室温缓慢均匀加热至550℃左右,保温4-8小时,再严格控制降温速度至150℃以下出炉。热时效处理应用非常普遍,但同时弊端也不少,表现为耗时久,能源消耗大,且污染严重、成本高,工件受尺寸限制等。
残余应力的危害各种工程材料和构件在毛坯的制备、零件的加工、热处理和装配的过程中都会产生不同程度的残余应力。残余应力会引起物体缓慢变形,导致机械加工工件尺寸不合格,仪器生产中导致整台仪器丧失精度成为废品,铸造锻造工件出现裂纹甚至断裂,同时对其疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命等也有着十分重要的影响。放几张图看看残余应力的破坏力。由热应力所引起的残余应力。金属切削加工过程中的3个变形区由于摩擦和塑性变形的存在都会产生大量的热。这些热量很难及时散发出去,从而导致工件材料表面的受热膨胀。但是表面的膨胀行为会受到基体的束缚而较终产生压缩塑性变形。当工件完成加工逐渐冷却到室温后,产生压缩塑性变形的表层会在工件表面形成拉伸残余应力。残余应力的变化可能会导致材料发生变形。
焊接应力检测方法:方法一:盲孔法进行焊接残余应力检测;利用应变片的压电原理,通过打孔进行应力释放,将形变型号转变为电信号进行传输再逆转,得到形变数据信息,利用软件分析仪器将形变转化为应力输出,所以检测设备也可对应变进行检测输出,HK21A能够对各种金属财材料进行应力检测,可以现场施工,是焊接应力检测的好帮手。方法二:取条法:从具有焊接残余应力的样件上取矩形等截面细直条状试样,使试样残余应力完全释放,测量应力释放前后的尺寸变化,进行计算得知盈利大小;这种方法和盲孔法的基本原理一直,是简介检测法3方法三:X射线衍射主要是利用晶体X射线衍射的布拉格方程,依据晶体衍射峰的偏移方向和幅度来确定残余应力的性质和大小。属于无损检测,测试精度高。缺点是只能完成表层应力值测试:厚度根据材质不同大概在几微米到几十微米之间。通过逐层剥离可进行构件更深处残余应力值测定,但是剥离会对测试结果精度有一点影响。尤其是表层残余应力梯度大的试样,影响尤甚。残余应力的研究需要综合使用材料科学、力学等多门学科知识。上海正规应力减少办法
残余应力的研究需要考虑材料的内部结构和晶格等因素。上海超声波应力状态
控制焊接残余应力的措施有以下几个方面:1,采用合理的焊接顺序和方向(1)先焊收缩量较大的焊缝,使焊缝能较自由地收缩,以较大限度地减少焊接应力。(2)先焊错开的短焊缝,后焊直通长焊缝。(3)先焊工作时受力较大的焊缝,使内应力合理分布。2,降低局部刚度:焊接封闭焊缝或其刚度较大的焊缝时,可以采取反变形法来降低结构的局部刚度。3,锤击焊缝区法:利用锤击焊缝来减小焊接应力是行之有效的方法。当焊缝金属冷却时,由于焊缝的收缩而产生应力,锤击焊缝区,应力可减小1/2~1/4。锤击时温度应维持在100-150℃之间或在400℃以上,避免在200-300℃之间进行,因为此时金属处于蓝脆阶段,锤击焊缝容易断裂。多层焊时,除一层和较后一层焊缝外,每层都要锤击。一层不锤击是为了避免根部裂纹,较后一层是为了防止由于锤击而引起的冷作硬化。上海超声波应力状态
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