1、精品文檔殘余應力的產生、釋放與測量一、殘余應力的產生產生殘余應力的原因歸結為三類： 一是不均勻的塑性變形 ; 二是不均勻的溫度變化；三是不均勻的相變。根據產生殘余應力機理的不同， 可將其分為熱應力和組織應力，車軸熱處理后的殘余應力是熱應力與組織應力的綜合作用結果。 由于構件內、外部溫度不均，引起材料的收縮與膨脹而產生的應力稱為 “熱應力”。熱應力是由于快速冷卻時工件截面溫差造成的，淬火冷卻速度與工件截面尺寸共同決定了熱應力的大小。 在相同冷卻介質的情況下，淬火加熱溫度越高、截面尺寸越大、鋼材熱導率和線膨脹系數越大，均能導致淬火件內外溫差增大，熱應力越大。而加工過程中，由工件內外組織轉變的時刻不

2、同多引起的內應力成為“組織應力”。淬火時，表層材料先于內部開始馬氏體的相變，并引起體積膨脹，由于表層的體積膨脹受到未轉變的心部的牽制，于是在試樣表層產生壓應力，心部產生拉應力。隨著冷卻的進行，心部體積膨脹有收到表層的阻礙。隨著心部馬氏體相變的體積效應逐漸增大，在某個瞬間組織應力狀態暫時為零后， 式樣的組織應力發生反向， 最終形成表層為拉應力而心部為壓應力的應力狀態。組織應力大小與鋼的含碳量、淬火件尺寸、在馬氏體轉變溫度范圍內的冷卻速度、鋼的導熱性及淬透性、加熱溫度、保溫時間等因素有關。二、殘余應力的釋放針對工件的具體服役條件， 采取一定的工藝措施， 消除或降低對。1歡迎下載精品文檔其使用性能不

3、利的殘余拉應力， 有時還可以引入有益的殘余壓應力分布，這就是殘余應力的調整問題。通常調整殘余應力的方法有：自然時效把工件置于室外， 經氣候、溫度的反復變化， 在反復溫度應力作用下，使殘余應力松弛、尺寸精度獲得穩定。一般認為，經過一年自然時效的工件，殘余應力僅下降2%10%，但工件的松弛剛度得到了較大地提高，因而工件的尺寸穩定性很好。但由于時效時間過長，一般不采用。熱時效熱時效是傳統的時效方法， 利用熱處理中的退火技術， 將工件加熱到500650進行較長時間的保溫后再緩慢冷卻至室溫。 在熱作用下通過原子擴散及塑性變形使內應力消除。 從理論上講采用熱時效， 只要退火溫度和時間適宜， 應力可以完全消

4、除。 但在實際生產中通常可以消除殘余應力的 7080%，但是它有工件材料表面氧化、硬度及機械性能下降等缺陷。振動時效振動時效是使工件在激振器所施加的周期性外力作用下產生共振， 松弛殘余應力，獲得尺寸精度穩定性。也就是在機械的作用下，使構件產生局部的塑性變形， 從而使殘余應力得到釋放， 以達到降低和調整殘余應力的目的。其特點是處理時間短、適用范圍廣、能源消耗少、設備投資小，操作簡便，因此振動時效在 70 年代從發達國家引進后。2歡迎下載精品文檔在國內被大力推廣。靜態過載法靜態過載法是以靜力或靜力矩的形式， 暫時加載于構件上， 并在這種載荷下保持一段時間， 從而使零件尺寸精度獲得穩定的時效方法。

5、用于焊接件時需要將載荷加大到使原來應力與附加應力之和接近于材料的屈服極限，才能消除殘余應力。靜態過載法的精度穩定性效果，取決于附加應力的大小及應力下保持時間。特別指出，靜態過載法處理后構件中仍然保持著相當大的殘余應力。熱沖擊時效法1970 年前后出現的一種新穎的穩定工件尺寸精度的時效工藝法。其實質就是將工件進行快速加熱， 使加熱過程中造成的熱應力正好與殘余應力疊加，超過材料的屈服極限引起塑性變形，從而使原始殘余應力很快松弛并穩定化。超聲波時效法超聲波時效法首先在前蘇聯誕生， 并在發達國家得到推廣， 該方法起先主要應用于船舶、 核潛艇、航空航天等對消除應力非常嚴格的軍事領域。但是以上等可以在一定

6、程度上減小殘余應力值， 但都不能完全消除殘余應力，為了獲取比較好的應力狀態采取以下表面處理：1、滾壓工藝滾壓表面強化技術是一種簡單有效的可以顯著改善零件表面應力狀態從而提高其抗疲勞性能的終加工工藝手段。可以產生很大的殘余。3歡迎下載精品文檔壓應力和提高表面質量。2、磨削工藝精磨工序加工得到的工件表面存在較高一致性殘余壓應力。3、噴丸工藝4、表面淬火工藝以上四種工藝都會對表面殘余應力產生影響，既可以獲得較好的表面組織，也可以調高表面殘余壓應力，提高車軸的使用壽命。三、殘余應力的測量盲孔法盲孔法測量殘余應力的原理如圖 1 所示，假設一個各向同性材料上某一區域內存在一般狀態的殘余應力場， 其最大、最

7、小主應力分別為 1 和 2，在該區域表面上粘貼一專用應變花，在應變花中心打一小孔，引起孔邊應力釋放，從而在應變花絲柵區域內產生釋放應變，根據應變花測量的釋放應變就可以計算出殘余應力： 2905R12R231R122。4歡迎下載精品文檔圖 1盲孔法殘余應力測量原理圖1E13E4 A4 B3 ) 22( 12 2132E13E4 A4 B(2tg 23 ) 22 2211321331(1)式（ 1）中： 1、 2、 3 三個方向釋放應變； 1、 2 最大、最小主應力； 1 與 1 號片參考軸的夾角；E 材料彈性模量；A 、B 兩個釋放系數。其中 A、B 系數與鉆孔的孔徑、應變花尺寸、孔深有關。盲孔

8、法測殘余應力的誤差主要有以下幾個因素：1、應變片的粘貼質量。應變片粘貼不好會引起數據漂移和精度下降。2、 鉆孔裝置安裝時的對中偏心引起的誤差。鉆孔前必須用專用對中顯微鏡調整中心位置。3、鉆孔時產生的附加應變。它可以用兩次鉆孔并改變鉆速的方法減小附加應變。4、釋放系數 A、B 值的誤差。（A、B值的確定？）。5歡迎下載精品文檔HT21B型便攜式數字殘余應力檢測儀主要用于盲孔法進行各種材料和結構的殘余應力分析和研究， 還能在靜力強度研究中測量結構及材料任一點變形的應力分析儀器。 如果配用相應的傳感器， 也可以測量力、壓力、扭矩、位移和溫度等物理量。粘貼應變片（ 1）將試件或彈性體表面貼片部位用細砂紙打磨去除氧化層，打磨方向應與應變片絲柵方向成 45左右。（如何確定 45方向？）（ 2）用脫脂棉棒蘸丙酮或無水乙醇將貼片部位擦洗干凈，將應變片粘貼面擦洗干凈。（ 3）確定好 45方向（ 45？），用 502 膠水滴在應變片粘帖面，用手指放在指定部位。 貼片時應在應變片上面覆蓋一張聚乙烯薄膜，用手指均勻地滾壓，將