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殘余應(yīng)力的產(chǎn)生與消除方法研究

來(lái)源：時(shí)間：2024-02-02 09:44:24 瀏覽：3092次

殘余應(yīng)力的產(chǎn)生與消除方法研究

殘余應(yīng)力是指在材料加工、制造或使用過(guò)程中，由于各種內(nèi)外因素的作用，使其內(nèi)部產(chǎn)生的不受外部載荷作用控制的應(yīng)力；這種應(yīng)力往往是無(wú)規(guī)律的、復(fù)雜的，且分布不均勻，對(duì)材料的性能和壽命有著重要影響，因此，研究殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因及其消除方法具有重要意義。

一、產(chǎn)生

1. 材料內(nèi)部的微觀缺陷：如晶粒邊界、位錯(cuò)、空位等，在外力作用下，這些缺陷可能會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而產(chǎn)生殘余應(yīng)力。

2. 熱應(yīng)力：在材料加工過(guò)程中，由于溫度變化引起的體積變化，使材料產(chǎn)生熱應(yīng)力；例如，焊接、熱處理等工藝都會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力。

3. 機(jī)械應(yīng)力：在材料加工、制造過(guò)程中，如切削、拉伸、壓縮等，由于外力作用，使材料產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。

4. 化學(xué)應(yīng)力：由于化學(xué)反應(yīng)或腐蝕作用，使材料產(chǎn)生化學(xué)應(yīng)力。

二、消除方法

1. 自然時(shí)效：將工件長(zhǎng)時(shí)間放置在自然條件下，使殘余應(yīng)力逐漸釋放；這種方法耗時(shí)較長(zhǎng)，但簡(jiǎn)單易行。

2. 熱時(shí)效：將工件放入熱時(shí)效爐中，在不同溫度下保持一段時(shí)間，使殘余應(yīng)力得到消除；這種方法效果較好，但需要較長(zhǎng)的時(shí)間和設(shè)備投入。

3. 振動(dòng)時(shí)效：通過(guò)機(jī)械振動(dòng)，使工件內(nèi)部殘余應(yīng)力得到消除；這種方法速度快、效果好，且不受工件形狀和大小的限制。

4. 化學(xué)時(shí)效：采用化學(xué)方法，如浸泡、涂覆等，使工件表面產(chǎn)生一層穩(wěn)定的化合物，從而消除殘余應(yīng)力；這種方法適用于特定材料和場(chǎng)合。

5. 激光處理：利用激光束對(duì)工件進(jìn)行掃描，使表面層材料發(fā)生熔化、蒸發(fā)等變化，從而改變表面應(yīng)力分布，達(dá)到消除殘余應(yīng)力的目的。

6. 離子注入：將離子束注入工件表面，改變表面的原子結(jié)構(gòu)，從而改變應(yīng)力分布，達(dá)到消除殘余應(yīng)力的目的。

7. 表面處理：如噴丸、拋光等，改變工件表面的形狀和粗糙度，從而改變應(yīng)力分布，達(dá)到消除殘余應(yīng)力的目的。

三、測(cè)量方法

1. 應(yīng)變片法：在工件表面貼上應(yīng)變片，通過(guò)測(cè)量應(yīng)變片的變化，計(jì)算出殘余應(yīng)力。

2. 超聲波法：利用超聲波在材料中的傳播速度和傳播特性，測(cè)量殘余應(yīng)力。

3. X射線衍射法：利用X射線在材料中的衍射效應(yīng)，測(cè)量殘余應(yīng)力。

4. 電子顯微鏡法：利用電子顯微鏡觀察材料內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，從而測(cè)量殘余應(yīng)力。

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