解读残余应力

革命尚未成功

残余应力、也称内应力，是指当外部载荷去掉以后，仍存留在工件内部的应力。残余应力是由于金属内部组织，发生了不均匀的体积变化而产生的。其外界因素来自热加工和冷加工。具有内应力的工件，是处在一种不稳定状态之中，其内部的组织有强烈地恢复到没有内应力的稳定状态的倾向。工件的形状逐渐改变（如翘曲变形）从而丧失其原有精度。如果把存在内应力的工件装配到机器中，则会因其在使用中的变形而破坏整台机器的精度。

二、残余应力的来源

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释放出来，引起了零件缓慢地变形，即残余应力作功，直到能量全部释放出来为止。在机械制造中，各种工艺过程往往都会产生残余应力。但是，如果从本质上讲，产生残余应力的原因可以归结为：

（1）不均匀的塑性变形；

（2）不均匀的温度变化；

（3）不均匀的相变。

三、残余应力对机械零部件的影响

（1）引起物体尺寸和形状的变化。当在变形物体内存在残余应力时，则物体将会产生相应的弹性变形或晶格畸变，引起物体尺寸和形状改变。

（2）使零件的使用寿命缩短。因残余应力本身是相互平衡的，所以当具有残余应力的物体受载荷时，就会造成应力在物体内的分布不均。此时工作应力达到材料的屈服强度时，物体将会产生塑性变形；达到材料的断裂强度时，物体将会产生断裂，从而缩短了零件的使用寿命。

（3）降低了金属的塑性、冲击韧性。当具有残余应力的物体继续进行塑性加工时，由于残余应力的存在可加强物体内的应力和变形的不均匀分布，使金属的变形抗力升高，塑性降低。

（4）降低金属的耐蚀性以及和疲劳强度等。由于零件内部的残余应力，使其处于高能量状态，易与氧化介质发生化学作用，造成腐蚀，即应力腐蚀，从而降低了零件的耐蚀性，残余应力还改变了材料表面受载时的应力分布，降低疲劳强度。

四、残余应力对零部件加工的影响

对切削加工过程的影响车削零件的毛坯，一般为铸件、锻件、型材和经过热处理的半成品，由于毛坯在形成的过程中，有过温度的剧烈变化及受力变形，因此内部具有残余应力，在切削时形状发生变化，原应力平衡状态被打破，导致了切削过程的变形。

五、减小消除残余应力的措施方法

（1）采用合理的工艺结构，避免厚薄不匀，尖角结构等，铸件宜使用铸造圆角。

（2） 合理安排工艺路线，对于精密零件，粗、精加工分开。

（3） 采用合理的切削条件。使用较小的切削和走刀量以及较高的切削速度，使用锋利的刀具和使用切削液进行润滑冷却。

（4）采取时效处理技术

       自然时效处理

     热时效处理

    振动时效处理。这是消除残余应力、减少变形以及保持工件尺寸稳定的一种新方法。可用于铸造件、锻件、切削加工工件等。它是以激振的形式，将机械能加到含有大量残余应力的工件内，引起工件金属内部晶格错位蠕变，使金属的结构状态稳定，以减少和消除工件的内应力。不需庞大的设备，经济简便，效率高。频谱谐波时效技术是在此技术上的发展，能消除60-70%的应力，在稳定尺寸和形状精度上非常有效。

HK2012设备（采用先进的频谱谐波时效技术）

欢迎关注！！