2022-07-15 10:58:22, 北京华欧世纪 北京华欧世纪光电技术有限公司
一、残余应力的概念:
通常讲,一个物体,在没有外力和外力矩作用、温度达到平衡、相变已经终止的条件下,其内部仍然存在并自身保持平衡的应力叫做内应力。
按照德国学者马赫劳赫提出的分类方法,内应力分为两类:
第Ⅰ类内应力是存在于材料的较大区域(很多晶粒)内,并在整个物体各个截面保持平衡的内应力。当一个物体的第Ⅰ类内应力平衡和内力矩平衡被破坏时,物体会产生宏观的尺寸变化。
第Ⅱ类内应力是存在于较小范围(一个晶粒或晶粒内部的区域)的内应力。第Ⅱ类内应力是存在于极小范围(几个原子间距)的内应力。
在工程上通常所说的残余应力就是第Ⅰ类内应力。到目前为止,第Ⅰ类内应力的测量技术最为完善,它们对材料性能和构件质量的影响也研究得最为透彻。
除了这样的分类方法以外,工程界也习惯于按产生残余应力的工艺过程来归类和命名,例如铸造应力、焊接应力、热处理应力、磨削应力、喷丸应力等等,而且一般指的都是第Ⅰ类内应力。
二、残余应力的作用:
机械零部件和大型机械构件中的残余应力对其疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性和使用寿命有着十分重要的影响。
适当的、分布合理的残余压应力可能成为提高疲劳强度、提高抗应力腐蚀能力,从而延长零件和构件使用寿命的因素;而不适当的残余应力则会降低疲劳强度,产生应力腐蚀,失却尺寸精度,甚至导致变形、开裂等早期失效事故。
X射线衍射法测定残余应力(一)
三、残余应力的产生:
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。
四、残余应力的调整:
针对工件的具体服役条件,采取一定的工艺措施,消除或降低对其使用性能不利的残余拉应力,有时还可以引入有益的残余压应力分布,这就是残余应力的调整问题。
1
通常调整残余应力的方法有:
1.加热,即回火处理,利用残余应力的热松弛效应消除或降低残余应力。
2.施加静载,使工件产生整体或局部、甚至微区的塑性变形,也可以调整工件的残余应力。例如大型压力容器,在焊接之后,在其内部加压,即所谓的“胀形”,使焊接接头发生微量塑性变形,以减小焊接残余应力。
3.振动时效,英文叫做Vibration Stress Relief,简称VSR 。在国际上,工业发达国家起始于上世纪50年代,我国从70年代研究和推广。振动消除应力主要特点:
处理时间短;
适用范围广;
能源消耗少;
设备投资小,操作简便。
4.锤击、喷丸、滚压等。喷丸强化是行之有效、应用广泛的强化零件的手段,喷丸的同时也改变了表面残余应力状态和分布,而喷丸产生的残余压应力又是强化机理中的重要因素。
(如需进一步了解有关喷丸强化技术,推荐如下专著和文献:
1.刘锁(王仁智),《金属材料的疲劳性能与喷丸强化工艺》,国防工业出版社,1977
2.王仁智,吴培远,《疲劳失效分析》,机械工业出版社,1987
3.王仁智,《喷丸强化技术在我国的发展》,材料工程,No1,1989)
X射线衍射法测定残余应力(二)
五、残余应力的测量方法:
残余应力的测量方法可以分为有损和无损两大类。
有损测试方法就是应力释放法,也可以称为机械的方法;无损方法就是物理的方法。
机械方法目前用得最多的是钻孔法(盲孔法),其次还有针对一定对象的环芯法。
物理方法中用得最多的是X射线衍射法,其他主要物理方法还有中子衍射法、磁性法和超声法。
X射线衍射法依据X射线衍射原理,即布拉格定律。布拉格定律把宏观上可以准确测定的衍射角同材料中的晶面间距建立确定的关系。材料中的应力所对应的弹性应变必然表征为晶面间距的相对变化。当材料中有应力σ存在时,其晶面间距d 必然随晶面与应力相对取向的不同而有所变化,按照布拉格定律,衍射角2θ也 会相应改变。因此有可能通过测量衍射角2θ随晶面取向不同而发生的变化来求得应力σ。
从这里可以看出X射线衍射法测定应力的原理是成熟的,经过半个多世纪的历程,在国内外,测量方法的研究深入而广泛,测试技术和设备已经比较完善,不但可以在实验室进行研究,可且可以应用到各种实际工件,包括大型工件的现场测量。
07-01 英斯特朗
连载 | 药物一致性评价与粒度分析(三)07-01 欧美克仪器
【仪器百科】LS-909丨干湿二合一激光粒度分析仪07-01 欧美克仪器
标准物质解决方案 | PFASs(全氟及多氟化合物)06-29
第九期阿尔塔有约 | 环境专题【新污染物:PFAS】技术研讨会精彩回顾及提问解答06-29
“绿色技术范式”,分析化学未来发展方向——访中国分析测试协会副理事长、辽宁省分析科学研究院原院长刘成雁教授06-29 转载仪器信息网
华西医院-标准型数显脑立体定位仪、双通道体温维持仪、体式显微镜安装完成06-29 迈越生物
科鉴检测助力2家仪器企业获得首批产品可靠性认证证书06-28 科鉴检测
德国耶拿:锂电池生命周期分析解决方案06-28 德国耶拿
AI已来!生命科学本科教学如何紧跟技术浪潮06-28 Opentrons
盛瀚售后,五星级服务的秘诀是什么?06-28 SHINE
专为汽车制造商打造的柔性解决方案——实现制程控制06-28
西北工业大学-脑立体定位仪安装完成06-28 迈越生物
会议邀请 | 第九届海上检验医师论坛06-28
卓立要闻 | 创新发展ing…6月卓立“大事小情”速览06-28 光电行业都会关注
打造信任合作伙伴!2024年度卓立汉光客户满意度调查开启06-28 光电行业都会关注
如何挑选适用于三阶光学非线性的测量系统?Z扫描测量系统来助力!06-28 光电行业都会关注
招聘启事—中国科学院沈阳自动化研究所微纳光学测量表征技术课题组06-28 光电行业都会关注
谱育科技作为主要完成方 荣获2023年度国家科学技术进步一等奖和二等奖06-28 点击关注→
仪器原理丨顶空仪与吹扫捕集仪科普小知识06-28 天美色谱