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。残余应力的大小和分布可能会影响材料的一些特殊性能。上海振动去应力设备
拉应力与压应力:个圆柱体两端受压,那么沿着它轴线方向的应力就是压应力。压应力就是指使物体有压缩趋势的应力。不只物体受力引起压应力,任何产生压缩变形的情况都会有,包括物体膨胀后。另外,如果一根梁弯曲,不管是受力还是梁受热不均而引起弯曲,等等,弯曲内侧自然就受压应力,外侧就受拉应力。其实,拉应力表示正值的正应力,压应力表示负值的正应力。物体受力产生变形时,体内各点处变形程度一般并不相同。用以描述一点处变形的程度的力学量是该点的应变。为此可在该点处到一单元体,比较变形前后单元体大小和形状的变化。上海机械应力状态残余应力常常由加工、热处理等过程引起。
焊接应力,是焊接构件由于焊接而产生的应力。焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的焊件的形状和尺寸变化。焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时,焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形;焊接温度场消失后的应力和变形称为残余焊接应力和变形。在没有外力作用的条件下,焊接应力在焊件内部是平衡的。焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观,因此是设计和制造中必须考虑的问题。对所有熔化式焊接,在焊缝及其热影响区都存在较大的残余应力,残余应力的存在会导致焊接构件的变形、开裂并降低其承载力;同时,在焊缝的焊趾部位还存在凹坑、余高、咬边造成的应力集中;而焊趾出的熔渣缺陷、微裂纹又形成了裂纹的提前萌生源。由于受残余拉应力、应力集中和裂纹萌生源的影响,焊接接头的疲劳寿命较大降低。
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。残余应力的大小和分布需要考虑材料的不同特性和需求。
超声波消除应力的工作原理:超声波冲击设备主要用适用于消除焊接工艺产生的内应力、焊趾表面缺陷。防止工件因应力释放造成的变形或开裂,并能抑制裂纹萌生。提高焊缝的屈服强度和疲劳寿命,增加表面硬度。超声波时效振动机的工作原理:超声波应力消除机利用大功率的超声波冲击金属物体表面,由于超声波的高频、聚焦下的能量,使金属表层产生较大的压塑性变形。可明显提高焊接接头的疲劳寿命和疲劳强度。焊后处理焊趾部位,使之平滑过渡,从而降低余高造成的应力集中,消除焊趾表面的缺陷同时在焊趾处产生较大的压缩塑性变形,产生了残余压缩应力,调整了焊接残余应力场,并使焊趾部位得到强化和硬化。超声冲击设备作为焊后处理设备,它能同时改善影响焊缝质量的多个因素,如应力、缺陷、焊趾几何形状、表面强化等几个方面,所以对提高焊接接头的疲劳性能有事半功倍的效果,可使处理后的焊接接头的疲劳强度提高50%-120%,疲劳寿命延长5—100倍。由于采用超声波时效仪处理设备处理后,省去了传统的打磨及去渣工序,节约了劳动时间20%,降低了劳动强度,提高了生产效率。残余应力的分布可能是不均匀的。上海振动去应力设备
残余应力的产生和消除需要考虑材料的性质和特定环境下的影响因素。上海振动去应力设备
残余应力测试方法:盲孔法是一种半破坏型的机械应力释放法,在特用的盲孔法应变花上钻一盲孔,使被测点的应力得到释放,并由事先贴在孔周围的应变计测得释放的应变量,再根据弹性力学原理计算残余应力。钻孔的直径和深度都不大,一般不会影响被测构件的正常使用,并且这种方法具有较高的精度、技术成熟,是一种应用比较普遍的残余应力测试方法。振动时效调整残余应力的机理:为了降低和均化构件内的成型内应力,保持构件的尺寸精度,生产上采用的方法大致可分为以下两大类。第1类:使内应力大量消除,如热时效(将构件加热到520-550℃保温一段时间然后缓慢冷却至室温)一般可以消除残余应力的50-80%。第2类:提高构件的松弛刚度,而不大量消除内应力,如自然时效和加载处理等。振动时效的作用是以上两类时效方法综合的结果,它不只大量消除和均化成型内应力(降低成型内应力35-80%),而且还可以有效的提高构件的松弛刚度,提高构件的抗动载荷变形能力。上海振动去应力设备
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