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机械加工残余应力

发布时间:2021-07-31 15:41:29

『壹』 加工表面产生残余应力的主要原因有哪些

不知道你说的哪一种加工方法。
按应力产生的原因分类有:
(1) 热应力
铸件各部分的薄厚是不一样的,如机床床身导轨部分很厚,侧壁筋板部分较薄,其横向端面如图一所示。铸后,薄壁部分冷却速度快收缩大,而厚壁部分,冷却速度慢,收缩的小。薄壁部分的收缩受到厚壁部分的阻碍,所以薄壁部分受拉力,厚壁部分受压力。因纵向收缩差大,因而产生的拉压也大。这时铸件的温度高,薄厚壁都处于塑性状态,其压应力使厚壁部分变粗,拉应力使薄壁部分变薄,拉压应力 ,随塑性变形而消失。 铸件逐渐冷却,当薄壁部分进入弹性状态而厚壁部分仍处于塑性时,压应力使厚壁部分产生塑性变形,继续变粗,而薄壁部分只是弹性拉长,这时拉压应力随厚壁部分变粗而消失。铸件仍继续冷却,当薄厚壁部分进入弹性区时,由于厚壁部分温度高,收缩量大。但薄壁部分阻止厚壁部分收缩,故薄壁受压应力,厚壁受拉应力。应力方向发生了变化。这种作用一直持续到室温,结果在常温下厚壁部分受拉应力,薄壁部分受压应力。这个应力是由于各部分薄厚不同。冷却速度不同,塑性变形不均匀而产生的,叫热应力。
在导轨或侧壁的同一个截面内,表层与内心部,由于冷却快慢不同,也产生相互平衡拉压的应力,用类似与上述方法分析,可知在室温下表层受压应力,心部受拉应力,并且截面越大,应力越大,此应力也叫热应力。
(2) 相变应力
常用的铸铁含碳量在2.8-3.5%,属于亚共晶铸铁,由结晶 过程可知①:厚壁部分在1153℃共晶结晶时,析出共晶石墨,产生体积膨胀 ,薄壁部分阻碍其膨胀,厚壁部分受压应力,薄壁部分受拉应力。厚壁部分因温度高,降温速度快,收缩快,所以厚壁逐渐变为受拉应力。而薄壁与其相反。在共析(738℃)前的收缩中,薄厚壁均处于塑性状态,应力虽然不断产生, 但又不断被塑性变形所松弛,应力并不大。当降到738℃时,铸铁发生共析转变,由面心立方,变为体心立方结构(既γ-Fe变为a-Fe),比容由0.124cm3/g增大到0.127cm3/g。同时有共析石墨析出,使厚壁部分伸入,产生压应力。上述的两种应力,是在1153℃ 和738℃两次相变而产生的,叫相变应力。相变应力与冷却过程中产生的热应力方向相反, 相变应力被热应力抵消。在共析转变以后,不再产生相变些力,因此铸件由与薄厚冷却速度不同所形成的热应力起主要作用。
(3) 收缩应力(亦叫机械阻碍应力)
铸件在固态收缩时,因受到铸型.型芯.浇冒口等的阻碍作用而产生的应力叫收缩应力。由于各部分由塑性到弹性状态转变有先有后,型芯等对收缩的阻力将在铸件内造成不均匀的的塑性变形,产生残余应力。收缩应力一般不大,多在打箱后消失。
按照残余应力平衡范围的不同,通常可将其分为三种:
(1)第一类内应力,又称宏观残余应力,它是由工件不同部分的宏观变形不均匀性引起的,故其应力平衡范围包括整个工件。例如,将金属棒施以弯曲载荷,则上边受拉而伸长,下边受到压缩;变形超过弹性极限产生了塑性变形时,则外力去除后被伸长的一边就存在压应力,短边为张应力。这类残余应力所对应的畸变能不大,仅占总储存能的0.1%左右。
(2)第二类内应力,又称微观残余应力,它是由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性产生的。其作用范围与晶粒尺寸相当,即在晶粒或亚晶粒之间保持平衡。这种内应力有时可达到很大的数值,甚至可能造成显微裂纹并导致工件破坏。
(3)第三类内应力,又称点阵畸变。其作用范围是几十至几百纳米,它是由于工件在塑性变形中形成的大量点阵缺陷(如空位、间隙原子、位错等)引起的。变形金属中储存能的绝大部分(80%~90%)用于形成点阵畸变。这部分能量提高了变形晶体的能量,使之处于热力学不稳定状态,故它有一种使变形金属重新恢复到自由焓最低的稳定结构状态的自发趋势,并导致塑性变形金属在加热时的回复及再结晶过程。
所以在工件加工完之后一定要进行残余应力的消除,华云的振动时效挺好用的,你可以参考一下~

『贰』 切削加工中产生残余应力的原因]

产生残余应力的原因
a.
切削时在加工表面金属层内有塑性变形发生,使表面金属的比容加大
由于塑性变形只在表层金属中产生,而表层金属的比容增大,体积膨胀,不可避免地要受到与它相连的里层金属的阻止,因此就在表面金属层产生了残余应力,而在里层金属中产生残余拉应力。
b.
切削加工中,切削区会有大量的切削热产生
c.
不同金相组织具有不同的密度,亦具有不同的比容
如果表面层金属产生了金相组织的变化,表层金属比容的变化必然要受到与之相连的基体金属的阻碍,因而就有残余应力产生。

『叁』 加工后,零件表面层为什么会产生加工硬化和残余应力

首先明来确下强度的概念:强度是自指材料或结构在不同的环境条件下承受外载荷的能力。
机械加工的过程会使材料内部位错增加、缠结,使得材料抵抗外力的变形能力增加,同时晶格畸变,产生的残余应力也是阻碍位错运动使得材料抗外力变形能力增强。

『肆』 什么是残余应力

构件在制造过程中,将受到来自各种工艺等因素的作用与影响;当这些因素消失之后,若构件所受到的上述作用于影响不能随之而完全消失,仍有部分作用与影响残留在构件内,则这种残留的作用与影响称为残留应力或残余应力。
残余应力是当物体没有外部因素作用时,在物体内部保持平衡而存在的应力。
凡是没有外部作用,物体内部保持自相平衡的应力,称为物体的固有应力,或称为初应力,亦称为内应力。
残余应力是一种固有应力。
残余应的存在状态时随材料性能、产生条件等的不同而异,分类的方法也不一致。若按残余应力作用的范围来分,则可分为宏观残余应力与微观残余应力等两大类。
宏观残余应力
宏观残余应力,又称第一残余应力,它是在宏观范围内分布的,它的大小、方向和性质等可用通常的物理的或机械的方法进行测量。
微观残余应力
微观残余应力属于显微事业范围内的应力。依其作用的范围,游客细分为两类:即微观结构应力,或称第二类残余应力,它是在晶粒范围内分布的;晶内亚结构应力,又称为第三类残余应力,它是在一个晶粒内部作用的

『伍』 机械加工后的残余应力来自哪里

是多方面的,而你说的这两方面也一样有.

『陆』 机械加工应力是怎么产生的,怎么消除

机械加工有去处材料加工的,有增加材料加工的,还有材料不变的,比如切削加工版,就属于去处材料加权工,加工过程中,刀具刀刃在切削力下挤入工件,工件会产生塑性变形,这里就有加工应力
材料不变的加工,像铸造,锻造,肯定都有变形,不仅有宏观的形状的变形,材料内部晶粒的境界也要发生变形,这些都会产生应力
增加材料的典型的就如焊接件了,工件受热不均,焊接过程中会产生大量的热应力,焊接性能不是很好的材料,该热应力会在工件内部产生裂纹,
总的来说,就是机械加工过程中,改变了晶粒内晶格的原子排列布局

『柒』 机械加工中,为什么工件表面层金属会产生残余应力

残余应力产生的过程是一个非常复杂的力学过程。切削加工时,伴随着专局部高温、属高压、高应变和高应变率,在切削区产生严重的不均匀的热一弹塑性变形。其产生的原因通常归于以下二个方面:一方面是机械应力引起的不均匀弹塑性变形;另一方面是热应力引起的不均匀热一弹塑性变形。实质上残余应力的产生是各种影响因素综合叠加的结果,还需要根据具体加工条件进行具体分析。切削加工硬化产生的原因:切削加工后的表面层硬度,取决于金属在切削过程中的变形强化和温升弱化。切削时,加工表面一方面经过了很大的塑性变形,受到变形强化;另一方面又受到高温的作用,表面发生弱化。因此,强化和弱化是同时进行的,已加工表面的硬度变化,是在切削应力和热应力的双重作用下的综合作用结果

『捌』 如何消除机械加工残余应力

可以试试振动时效装置去应力

『玖』 机械加工中,为什么工件表层金属会产生残余应力

机械加工过程抄中,机床在加工过程中会对工件产生一定挤压、切割等作用,这些作用都会改变金属离子的位置和状态,离子之间发生相互作用,从而在金属内部产生应力,这些应力在加工完成之后还不能完全释放出来,就形成残余应力。

『拾』 在机械只在中,残余应力、表面残余应力的区别,及对零件疲劳强度的影响 谢谢啊!

残余应力(又称内应力)是指当外部载荷去除以后,仍然残存在工件内部的应力.
它是因为对工件进行热加工或冷加工,使金属内部宏观的或微观的组织发生不均匀的体积变化而产生的.具有残余应力的零件,其内部组织处于一种极不稳定的状态,有着强烈的恢复到无应力状态的倾向,因此不断地释放应力,直到其完全消失为止.在残余应力这一消失过程中,零件的形状逐渐变化,原有的加工精度逐渐丧失.
残余应力的产生
1)毛坯制造及热处理过程中产生的残余应力
在铸,锻,焊及热处理过程中,由于工件各部分不均匀的热胀冷缩以及金相组织转变时的体积改变,工件内部会产生很大的内应力.工件结构越复杂,壁厚相差越大,散热条件越差,内应力就越大.后续加工中再切去金属,工件内部的应力将重新分布,从而导致产生加工误差.
2)工件冷校直产生的残余应力
细长轴类零件加工时,通常采用冷校直的方法纠正弯曲变形.为使工件变直,部分材料的应力必须超过其弹性极限,即产生塑性变形.外力去除后,工件内弹性变形部分要恢复原有形状,而塑性变形后的材料已不能恢复.两部分材料互相牵制,应力重新分布,达到新的平衡状态.这时,将会在工件内部产生内应力.如果在后续加工中再切去一层金属,工件内部的应力将重新分布而导致弯曲,因此而产生几何形状误差.
3)机械加工产生残余应力
机械加工过程中,由于切削力和切削热的综合作用,会使表面层金属晶格发生变形或使金相组织变化,从而会造成表面层的残余应力.残余应力的产生
构件在制造过程中,将受到来自各种工艺等因素的作用与影响;当这些因素消失之后,若构件所受到的上述作用于影响不能随之而完全消失,仍有部分作用与影响残留在构件内,则这种残留的作用与影响称为残留应力或残余应力。
残余应力是当物体没有外部因素作用时,在物体内部保持平衡而存在的应力。
凡是没有外部作用,物体内部保持自相平衡的应力,称为物体的固有应力,或称为初应力,亦称为内应力。
残余应力是一种固有应力。
残余应的存在状态时随材料性能、产生条件等的不同而异,分类的方法也不一致。若按残余应力作用的范围来分,则可分为宏观残余应力与微观残余应力等两大类。
宏观残余应力
宏观残余应力,又称第一残余应力,它是在宏观范围内分布的,它的大小、方向和性质等可用通常的物理的或机械的方法进行测量。
微观残余应力
微观残余应力属于显微事业范围内的应力。依其作用的范围,游客细分为两类:即微观结构应力,或称第二类残余应力,它是在晶粒范围内分布的;晶内亚结构应力,又称为第三类残余应力,它是在一个晶粒内部作用的 残余应力是衡量零件质量的重要指标之一, 用能量作功的方法可以加深对残余应力的认识:外力使零件变形, . 其中引起塑性变形的外力作的功以零件内部材料变形而存贮在零件内。当 外力消除以后,应力不均匀的能量要施放出来,引起了零件缓慢地变形, 即残余应力作功,使原有加工精度逐渐丧失,直到能量全部施放出来为止, 变形结束。 . 尤其在仪器生产中,残余应力可能使整台仪器丧失精度而成为废 品。应当了解残余应力的“缓释”特点,熟悉残余应力产生原因, 掌握减小和消除残余应力的技术手段。

磨削中表面残余应力的产生
机加工中工件表面残余应力的产生主要受三个因素的制约:机械力引起的塑性变形、热应力引起的塑性变形和相变引起的体积变化。在机械应力的作用下表面层发生塑性流动和延展现象,而里层金属的弹性恢复变形受到已塑性变形表面金属的牵制,表面产生残余压应力。磨削中产生的工件表面的高温,使表面层进入完全塑性状态,工件冷却后表面层金属收缩受到里层金属的牵制,使表面产生残余拉应力。当砂轮与工件接触区温度达到金属相变温度后,表面组织发生金相组织变化,其表面残余应力的性质,随磨削前后金相组织的变化而变化。已加工表面内残余应力的产生是综合以上几个因素共同作用的结果。
在一般磨削过程中,比压和摩擦较大,产生的磨削区温度较高。工件表面常常因热塑性变形而产生残余拉应力。对此,有针对性地降低磨削表面的温度,减少由此产生的塑性变形,就能抑制残余拉应力的产生,甚至会产生残余压应力。强制冷却磨削(简称强冷磨削)正是在此理论基础上提出的。

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