振動時效處理技術(shù)

第二章 關(guān)于殘余應(yīng)力

一、             殘余應(yīng)力的分類

1.力相互作用或平衡范圍分類

2.金屬學(xué)分類

1.       應(yīng)力產(chǎn)生的工藝過程分類：

鑄造殘余應(yīng)力

焊接殘余應(yīng)力

壓力加工殘余應(yīng)力

切削加工殘余應(yīng)力

熱時效殘余應(yīng)力

鍍層殘余應(yīng)力

表面硬化處理殘余應(yīng)力

校直殘余應(yīng)力等

2.       按引起殘余應(yīng)力的工藝機(jī)構(gòu)分類

3.       按物理學(xué)分類

4.       按應(yīng)力存在時間的長短分類

二、殘余應(yīng)力的機(jī)理

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

3.       由于公差產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。

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

三、殘余應(yīng)力對金屬構(gòu)件的影響

1.       對金屬材料屈服極限的影響

2.       殘余應(yīng)力對疲勞壽命的影響

3.       殘余應(yīng)力對構(gòu)件變形的影響

4.       殘余應(yīng)力對金屬脆性破壞的影響

第三章消除殘余應(yīng)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(dá)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(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)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(jìn)行消除應(yīng)力的退火，這種方法的特點(diǎn)就是能夠大幅度的降低構(gòu)件的殘余應(yīng)力，尺寸精度穩(wěn)定。

構(gòu)件加熱到400－700°C時，技術(shù)構(gòu)件即具有相當(dāng)?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(yīng)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(gòu)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(yīng)力與附加應(yīng)力之和接近于材料的屈服極限，才能消除殘余應(yīng)力。

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

特別指出，靜態(tài)過載法處理后構(gòu)件中仍然保持著相當(dāng)大的殘余應(yīng)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(shí)質(zhì)就是將工件進(jìn)行快速加熱，使加熱過程中造成的熱應(yīng)力正好與殘余應(yīng)力疊加，超過材料的屈服極限引起塑性變形，從而使原始?xì)堄鄳?yīng)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(dá)國家得到推廣，該方法起先主要應(yīng)用于船舶、核潛艇、航空航天等對消除應(yīng)力非常嚴(yán)格的軍事領(lǐng)域。