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機械加工殘余應力

發布時間:2021-07-31 15:41:29

『壹』 加工表面產生殘余應力的主要原因有哪些

不知道你說的哪一種加工方法。
按應力產生的原因分類有:
(1) 熱應力
鑄件各部分的薄厚是不一樣的,如機床床身導軌部分很厚,側壁筋板部分較薄,其橫向端面如圖一所示。鑄後,薄壁部分冷卻速度快收縮大,而厚壁部分,冷卻速度慢,收縮的小。薄壁部分的收縮受到厚壁部分的阻礙,所以薄壁部分受拉力,厚壁部分受壓力。因縱向收縮差大,因而產生的拉壓也大。這時鑄件的溫度高,薄厚壁都處於塑性狀態,其壓應力使厚壁部分變粗,拉應力使薄壁部分變薄,拉壓應力 ,隨塑性變形而消失。 鑄件逐漸冷卻,當薄壁部分進入彈性狀態而厚壁部分仍處於塑性時,壓應力使厚壁部分產生塑性變形,繼續變粗,而薄壁部分只是彈性拉長,這時拉壓應力隨厚壁部分變粗而消失。鑄件仍繼續冷卻,當薄厚壁部分進入彈性區時,由於厚壁部分溫度高,收縮量大。但薄壁部分阻止厚壁部分收縮,故薄壁受壓應力,厚壁受拉應力。應力方向發生了變化。這種作用一直持續到室溫,結果在常溫下厚壁部分受拉應力,薄壁部分受壓應力。這個應力是由於各部分薄厚不同。冷卻速度不同,塑性變形不均勻而產生的,叫熱應力。
在導軌或側壁的同一個截面內,表層與內心部,由於冷卻快慢不同,也產生相互平衡拉壓的應力,用類似與上述方法分析,可知在室溫下表層受壓應力,心部受拉應力,並且截面越大,應力越大,此應力也叫熱應力。
(2) 相變應力
常用的鑄鐵含碳量在2.8-3.5%,屬於亞共晶鑄鐵,由結晶 過程可知①:厚壁部分在1153℃共晶結晶時,析出共晶石墨,產生體積膨脹 ,薄壁部分阻礙其膨脹,厚壁部分受壓應力,薄壁部分受拉應力。厚壁部分因溫度高,降溫速度快,收縮快,所以厚壁逐漸變為受拉應力。而薄壁與其相反。在共析(738℃)前的收縮中,薄厚壁均處於塑性狀態,應力雖然不斷產生, 但又不斷被塑性變形所鬆弛,應力並不大。當降到738℃時,鑄鐵發生共析轉變,由面心立方,變為體心立方結構(既γ-Fe變為a-Fe),比容由0.124cm3/g增大到0.127cm3/g。同時有共析石墨析出,使厚壁部分伸入,產生壓應力。上述的兩種應力,是在1153℃ 和738℃兩次相變而產生的,叫相變應力。相變應力與冷卻過程中產生的熱應力方向相反, 相變應力被熱應力抵消。在共析轉變以後,不再產生相變些力,因此鑄件由與薄厚冷卻速度不同所形成的熱應力起主要作用。
(3) 收縮應力(亦叫機械阻礙應力)
鑄件在固態收縮時,因受到鑄型.型芯.澆冒口等的阻礙作用而產生的應力叫收縮應力。由於各部分由塑性到彈性狀態轉變有先有後,型芯等對收縮的阻力將在鑄件內造成不均勻的的塑性變形,產生殘余應力。收縮應力一般不大,多在打箱後消失。
按照殘余應力平衡范圍的不同,通常可將其分為三種:
(1)第一類內應力,又稱宏觀殘余應力,它是由工件不同部分的宏觀變形不均勻性引起的,故其應力平衡范圍包括整個工件。例如,將金屬棒施以彎曲載荷,則上邊受拉而伸長,下邊受到壓縮;變形超過彈性極限產生了塑性變形時,則外力去除後被伸長的一邊就存在壓應力,短邊為張應力。這類殘余應力所對應的畸變能不大,僅占總儲存能的0.1%左右。
(2)第二類內應力,又稱微觀殘余應力,它是由晶粒或亞晶粒之間的變形不均勻性產生的。其作用范圍與晶粒尺寸相當,即在晶粒或亞晶粒之間保持平衡。這種內應力有時可達到很大的數值,甚至可能造成顯微裂紋並導致工件破壞。
(3)第三類內應力,又稱點陣畸變。其作用范圍是幾十至幾百納米,它是由於工件在塑性變形中形成的大量點陣缺陷(如空位、間隙原子、位錯等)引起的。變形金屬中儲存能的絕大部分(80%~90%)用於形成點陣畸變。這部分能量提高了變形晶體的能量,使之處於熱力學不穩定狀態,故它有一種使變形金屬重新恢復到自由焓最低的穩定結構狀態的自發趨勢,並導致塑性變形金屬在加熱時的回復及再結晶過程。
所以在工件加工完之後一定要進行殘余應力的消除,華雲的振動時效挺好用的,你可以參考一下~

『貳』 切削加工中產生殘余應力的原因]

產生殘余應力的原因
a.
切削時在加工表面金屬層內有塑性變形發生,使表面金屬的比容加大
由於塑性變形只在表層金屬中產生,而表層金屬的比容增大,體積膨脹,不可避免地要受到與它相連的里層金屬的阻止,因此就在表面金屬層產生了殘余應力,而在里層金屬中產生殘余拉應力。
b.
切削加工中,切削區會有大量的切削熱產生
c.
不同金相組織具有不同的密度,亦具有不同的比容
如果表面層金屬產生了金相組織的變化,表層金屬比容的變化必然要受到與之相連的基體金屬的阻礙,因而就有殘余應力產生。

『叄』 加工後,零件表面層為什麼會產生加工硬化和殘余應力

首先明來確下強度的概念:強度是自指材料或結構在不同的環境條件下承受外載荷的能力。
機械加工的過程會使材料內部位錯增加、纏結,使得材料抵抗外力的變形能力增加,同時晶格畸變,產生的殘余應力也是阻礙位錯運動使得材料抗外力變形能力增強。

『肆』 什麼是殘余應力

構件在製造過程中,將受到來自各種工藝等因素的作用與影響;當這些因素消失之後,若構件所受到的上述作用於影響不能隨之而完全消失,仍有部分作用與影響殘留在構件內,則這種殘留的作用與影響稱為殘留應力或殘余應力。
殘余應力是當物體沒有外部因素作用時,在物體內部保持平衡而存在的應力。
凡是沒有外部作用,物體內部保持自相平衡的應力,稱為物體的固有應力,或稱為初應力,亦稱為內應力。
殘余應力是一種固有應力。
殘余應的存在狀態時隨材料性能、產生條件等的不同而異,分類的方法也不一致。若按殘余應力作用的范圍來分,則可分為宏觀殘余應力與微觀殘余應力等兩大類。
宏觀殘余應力
宏觀殘余應力,又稱第一殘余應力,它是在宏觀范圍內分布的,它的大小、方向和性質等可用通常的物理的或機械的方法進行測量。
微觀殘余應力
微觀殘余應力屬於顯微事業范圍內的應力。依其作用的范圍,遊客細分為兩類:即微觀結構應力,或稱第二類殘余應力,它是在晶粒范圍內分布的;晶內亞結構應力,又稱為第三類殘余應力,它是在一個晶粒內部作用的

『伍』 機械加工後的殘余應力來自哪裡

是多方面的,而你說的這兩方面也一樣有.

『陸』 機械加工應力是怎麼產生的,怎麼消除

機械加工有去處材料加工的,有增加材料加工的,還有材料不變的,比如切削加工版,就屬於去處材料加權工,加工過程中,刀具刀刃在切削力下擠入工件,工件會產生塑性變形,這里就有加工應力
材料不變的加工,像鑄造,鍛造,肯定都有變形,不僅有宏觀的形狀的變形,材料內部晶粒的境界也要發生變形,這些都會產生應力
增加材料的典型的就如焊接件了,工件受熱不均,焊接過程中會產生大量的熱應力,焊接性能不是很好的材料,該熱應力會在工件內部產生裂紋,
總的來說,就是機械加工過程中,改變了晶粒內晶格的原子排列布局

『柒』 機械加工中,為什麼工件表面層金屬會產生殘余應力

殘余應力產生的過程是一個非常復雜的力學過程。切削加工時,伴隨著專局部高溫、屬高壓、高應變和高應變率,在切削區產生嚴重的不均勻的熱一彈塑性變形。其產生的原因通常歸於以下二個方面:一方面是機械應力引起的不均勻彈塑性變形;另一方面是熱應力引起的不均勻熱一彈塑性變形。實質上殘余應力的產生是各種影響因素綜合疊加的結果,還需要根據具體加工條件進行具體分析。切削加工硬化產生的原因:切削加工後的表面層硬度,取決於金屬在切削過程中的變形強化和溫升弱化。切削時,加工表面一方面經過了很大的塑性變形,受到變形強化;另一方面又受到高溫的作用,表面發生弱化。因此,強化和弱化是同時進行的,已加工表面的硬度變化,是在切削應力和熱應力的雙重作用下的綜合作用結果

『捌』 如何消除機械加工殘余應力

可以試試振動時效裝置去應力

『玖』 機械加工中,為什麼工件表層金屬會產生殘余應力

機械加工過程抄中,機床在加工過程中會對工件產生一定擠壓、切割等作用,這些作用都會改變金屬離子的位置和狀態,離子之間發生相互作用,從而在金屬內部產生應力,這些應力在加工完成之後還不能完全釋放出來,就形成殘余應力。

『拾』 在機械只在中,殘余應力、表面殘余應力的區別,及對零件疲勞強度的影響 謝謝啊!

殘余應力(又稱內應力)是指當外部載荷去除以後,仍然殘存在工件內部的應力.
它是因為對工件進行熱加工或冷加工,使金屬內部宏觀的或微觀的組織發生不均勻的體積變化而產生的.具有殘余應力的零件,其內部組織處於一種極不穩定的狀態,有著強烈的恢復到無應力狀態的傾向,因此不斷地釋放應力,直到其完全消失為止.在殘余應力這一消失過程中,零件的形狀逐漸變化,原有的加工精度逐漸喪失.
殘余應力的產生
1)毛坯製造及熱處理過程中產生的殘余應力
在鑄,鍛,焊及熱處理過程中,由於工件各部分不均勻的熱脹冷縮以及金相組織轉變時的體積改變,工件內部會產生很大的內應力.工件結構越復雜,壁厚相差越大,散熱條件越差,內應力就越大.後續加工中再切去金屬,工件內部的應力將重新分布,從而導致產生加工誤差.
2)工件冷校直產生的殘余應力
細長軸類零件加工時,通常採用冷校直的方法糾正彎曲變形.為使工件變直,部分材料的應力必須超過其彈性極限,即產生塑性變形.外力去除後,工件內彈性變形部分要恢復原有形狀,而塑性變形後的材料已不能恢復.兩部分材料互相牽制,應力重新分布,達到新的平衡狀態.這時,將會在工件內部產生內應力.如果在後續加工中再切去一層金屬,工件內部的應力將重新分布而導致彎曲,因此而產生幾何形狀誤差.
3)機械加工產生殘余應力
機械加工過程中,由於切削力和切削熱的綜合作用,會使表面層金屬晶格發生變形或使金相組織變化,從而會造成表面層的殘余應力.殘余應力的產生
構件在製造過程中,將受到來自各種工藝等因素的作用與影響;當這些因素消失之後,若構件所受到的上述作用於影響不能隨之而完全消失,仍有部分作用與影響殘留在構件內,則這種殘留的作用與影響稱為殘留應力或殘余應力。
殘余應力是當物體沒有外部因素作用時,在物體內部保持平衡而存在的應力。
凡是沒有外部作用,物體內部保持自相平衡的應力,稱為物體的固有應力,或稱為初應力,亦稱為內應力。
殘余應力是一種固有應力。
殘余應的存在狀態時隨材料性能、產生條件等的不同而異,分類的方法也不一致。若按殘余應力作用的范圍來分,則可分為宏觀殘余應力與微觀殘余應力等兩大類。
宏觀殘余應力
宏觀殘余應力,又稱第一殘余應力,它是在宏觀范圍內分布的,它的大小、方向和性質等可用通常的物理的或機械的方法進行測量。
微觀殘余應力
微觀殘余應力屬於顯微事業范圍內的應力。依其作用的范圍,遊客細分為兩類:即微觀結構應力,或稱第二類殘余應力,它是在晶粒范圍內分布的;晶內亞結構應力,又稱為第三類殘余應力,它是在一個晶粒內部作用的 殘余應力是衡量零件質量的重要指標之一, 用能量作功的方法可以加深對殘余應力的認識:外力使零件變形, . 其中引起塑性變形的外力作的功以零件內部材料變形而存貯在零件內。當 外力消除以後,應力不均勻的能量要施放出來,引起了零件緩慢地變形, 即殘余應力作功,使原有加工精度逐漸喪失,直到能量全部施放出來為止, 變形結束。 . 尤其在儀器生產中,殘余應力可能使整台儀器喪失精度而成為廢 品。應當了解殘余應力的「緩釋」特點,熟悉殘余應力產生原因, 掌握減小和消除殘余應力的技術手段。

磨削中表面殘余應力的產生
機加工中工件表面殘余應力的產生主要受三個因素的制約:機械力引起的塑性變形、熱應力引起的塑性變形和相變引起的體積變化。在機械應力的作用下表面層發生塑性流動和延展現象,而里層金屬的彈性恢復變形受到已塑性變形表面金屬的牽制,表面產生殘余壓應力。磨削中產生的工件表面的高溫,使表面層進入完全塑性狀態,工件冷卻後表面層金屬收縮受到里層金屬的牽制,使表面產生殘余拉應力。當砂輪與工件接觸區溫度達到金屬相變溫度後,表面組織發生金相組織變化,其表面殘余應力的性質,隨磨削前後金相組織的變化而變化。已加工表面內殘余應力的產生是綜合以上幾個因素共同作用的結果。
在一般磨削過程中,比壓和摩擦較大,產生的磨削區溫度較高。工件表面常常因熱塑性變形而產生殘余拉應力。對此,有針對性地降低磨削表面的溫度,減少由此產生的塑性變形,就能抑制殘余拉應力的產生,甚至會產生殘余壓應力。強製冷卻磨削(簡稱強冷磨削)正是在此理論基礎上提出的。

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