消除焊接残余应力的方法有以下几个方面:1,整体高温回火(消除应力退火)。这个方法将整个焊接结构加热到一定温度,然,后保温一段时间,再冷却。同一种材料,回火温度越高,时间越长,应力就消除得越彻底。通过整体高温回火可以将80%-90%的残余应力消除掉。缺点是当焊接结构的体积较大时,需要用容积较大的回火炉,增加了设备的投资费用。2,局部高温回火。只对焊缝及其附近的局部区域进行加热以消除应力。消除应力的效果不如整体高温回火,但方法设备简单。常用于比较简单的、拘束度较小的焊接结构。3,机械拉伸法。产生焊接残余应力的根本原因是焊件焊后产生了压缩残余变形。因此,焊后对焊件进行加载拉伸,产生拉伸塑性变形,它的方向和压缩残余变形相反,结果使得压缩残余变形减小,因而残余应力也随之减小。残余应力可能对材料的临界应力和强度等性能造成明显的影响。上海金属应力分布规律
自然时效消除残余应力:自然时效是通过把零件暴露于室外,经过几个月至几年的时间,使其尺寸精度达到稳定的一种方法。大量的试验研究和生产实践证明,自然时效具有稳定铸件尺寸精度的良好效果。然而,经过自然时效的工件,其残余应力的变化并不明显,铸件试样放置一年以后,残余应力只降低2-10%;实测机床床身残余应力的结果表明,进行为期一年的自然时效后,较大残余应力由80N/mm降至70N/mm平均残余应力由38N/mm降至30N/mm,即只降低了大约10-20%。由此可见,经自然时效后已停止变形的铸件,仍然残存着相当大的残余应力。对于那些使用时需承受很大载荷的铸件,当在较高残余应力上再叠加使用应力时就有可能影响铸件的使用性能,因此必须慎重考虑是否应该采用这种时效方法。上海焊缝应力分布规律残余应力会影响材料的物理和化学性质。
对强度的影响:如果在高残余拉应力区中存在严重的缺陷,而焊件又在低于脆性转变温度下工作,则焊接残余应力将使静载强度降低。在循环应力作用下,如果在应力集中处存在着残余拉应力,则焊接残余拉应力将使焊件的疲劳强度降低。焊件的疲劳强度除与残余应力的大小有关外,还与焊件的应力集中系数应力循环特征系数[6][min]/[6][max]和循环应力的较大值[6][max]有关其影响随应力集中系数的降低而减弱,随[6][min]/[6][max]的降低而加剧,随[6][max]的增加而减弱。当[6][max]接近于屈服强度时,残余应力的影响逐渐消失。
振动消除应力系统:预置工作模式:通过我们对工艺及结构力学的多年研究及残余应力测试结果,得出了充分的科学依据,对于大型构件,为了有效的均化残余应力,必须在第1次幅—频特性扫描曲线上所记录的共振峰对应频率下,从低频到高频分别进行振动,即采用多频振动方式;对于结构复杂的焊接构件,为了防止因应变速度的突然增大造成焊缝处出现脆性裂纹,必须采取从低幅到高幅的多频逐幅的振动方式,才能有效地均化残余应力,提高构件的疲劳寿命,防止微裂纹的产生。为了满足多种工艺方式的需求,在本系统上开发出工艺参数预置功能,时效参数可根据具体工艺在线编写,此功能覆盖面广,实用性强。可预置较高截止频率:为了降低高频噪声,缩短时效周期,提高效率,系统在启动前,可根据工艺要求选择合理的较高扫频范围。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。
振动时效机调整残余应力的机理:通过共振原理消除或均化残余内应力,主要通过共振能量传递到工件的各个部位,使工件内部发生微观的塑形变形,从而消除或均化工件内部的残余内应力,保证工件尺寸的稳定。目前被普遍应用于焊接、铸造、锻压、机加工等生产工艺过程中。是目前取代热处理的选择。实质是以振动的形式给工件施加附加应力,当附加应力与残余应力叠加后,达到或超过材料的屈服极限时,工件发生微观塑性变形,从而降低和均化工件内的残余应力,并使其尺寸精度达到稳定。金属工件在铸造、锻压、焊接和切削加工和使用过程中,由于受热冷、机械变形作用,在工件内部产生残余应力,致使工件处于不平稳状态,降低工件的尺寸稳定性和机械物理性能,使工件在服役过程中产生应力变形和失效,尺寸精度得不到保证。振动时效的焊接技术运用在各行各业的体现,振动时效设备技术的不断发展、经济效果日益明显,应用范围不断扩大。能充分适应现代工业社会对能源和环保的要求,将会获得更广阔的发展空间。振动时效设备轻便易携,工艺简单,适应性强,自动化程度高,不受工件大小、重量、地点限制,是消除残余应力的设备。残余应力的研究对于材料的应用和改进有重要的意义。上海焊缝应力分布规律
残余应力会影响材料的应变和强度。上海金属应力分布规律
热时效法:传统、也是较普及的方法——热时效法,把工件放进热时效炉中进行热处理,慢慢消除应力。这种方法的缺点也非常明显,比如卫星制造厂对温度控制要求非常严格的铝合金工件以及长达十米或者更大的巨型工件都无法用这种方法处理。而且这种方法还带来了大量的污染和能源消耗,随着中国及世界范围内对环保的进一步要求,热时效炉的处理方式马上面临退出的境地。利用亚共振来消除应力:种方法虽然解决了热时效的环保问题,但是使用起来相当烦琐,要针对不同形状的工件编制不同的时效工艺,如果有几百上千种工件就要编几百上千种工艺,而且在生产时操作相当复杂,需要操作者确定处理参数,复杂工件必须是熟练的专业技术人员才能操作。更令人遗憾的是这种方法只能消除23%的工件应力,无法达到处理所有工件的目的。上海金属应力分布规律
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