殘余應力的消除

殘余應力是指在沒有對物體施加外力時，物體內(nèi)部存在的保持自相平衡的應力系統(tǒng)。它是固有應力或內(nèi)應力的一種，在一些零件或標準的要求中，需要將應力釋放來滿足實際使用要求，主要有以下幾種方法：

1、錘擊法

利用鋼錘錘擊工件殘余應力聚集的部位，使工件接受錘擊的金屬表面受到錘擊的壓應力，發(fā)生局部的塑性變形，從而減小殘余應力的峰值，改善和均衡工件原有殘余應力的分布，避免工件的脆性破壞。

這種方法特別適合與焊接件，且在焊接加工場合應用廣泛，對沖壓件使用不多。

2、振動時效法

利用專有設備使工件在專用設備的周期性外力作用下發(fā)生共振，使工件內(nèi)部的微觀組織晶粒發(fā)生滑移和晶內(nèi)孿生，從而削減殘余應力的峰值，改善和均衡工件原有的殘余應力的分布。

這種方法在一小時內(nèi)可以消除約50%的殘余應力或削減50%殘余應力的峰值，是使用很普遍的方法之一，處理效率高，節(jié)約成本，但缺點是不能全部消除工件內(nèi)聚集的殘余應力。

3、熱處理時效

是傳統(tǒng)的消除殘余應力的方法，又稱為人工時效。它借助熱處理設施，將工件由室溫緩慢、均勻加熱至600℃左右，并在此溫度保溫4-8h，而后溫度緩慢冷卻到120℃以下，再出爐冷卻至室溫。

這種方法消除殘余應力的效果很好，消除速度快、充分。

4、自然時效

是將工件放置于室外，任其“風餐宿露"，在靜置過程中釋放和消除殘余應力。 這種方法不適用于工業(yè)化大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。但是，對于高價值和高精度設備的關鍵部件，則采用人工時效+自然時效的方法較為普遍。

5、焊接應力消除

焊接中焊縫處溫度迅速升高，體積膨脹。熱影響區(qū)溫度低，阻礙焊縫膨脹，結(jié)果焊縫處產(chǎn)生壓應力，熱影響區(qū)產(chǎn)生拉應力。但此時焊縫處于塑性狀態(tài)，焊縫被壓應力墩粗，松弛了此應力。

焊后冷卻時，熱影響區(qū)冷卻速度快，很快進入彈性狀態(tài)，焊縫處溫度高，處于塑性狀態(tài)。這時焊縫收縮，較熱影響區(qū)收縮慢，焊縫阻礙熱影響區(qū)收縮，焊縫仍受壓應力，影響區(qū)受拉應力。但焊縫處于塑性狀態(tài)，焊縫的塑性墩粗，松弛了此應力。

6、機械加工應力消除的方法

在切削加工后采取一些處理措施，也可以對已加工表面的殘余應力進行調(diào)整，表面強化處理就是目前較常用的方法之一。表面強化處理工藝是通過對零件表面的冷擠壓使之發(fā)生冷態(tài)塑性變形，從而提高其表面硬度、強度，并形成表面殘余壓應力的加工工藝。常用的表面強化工藝有噴丸強化和滾壓強化。噴丸強化是利用大量高速運動中的珠丸沖擊零件表面，使打擊處發(fā)生塑性變形和塑性流動，表面產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應力。珠丸大多采用鋼丸，利用壓縮空氣或離心力進行噴射。這種方法適用于不規(guī)則表面和形狀復雜的表面，如彈簧、連桿等的強化。滾壓強化是用可自由旋轉(zhuǎn)的滾子對零件表面均勻地加力擠壓，使表面得到強化并在表面形成殘余壓應力，適用于規(guī)則表面如外圓、孔和平面等的強化加工，可在原機床上加裝滾壓工具進行。

預應力切削是一種通過切削工藝使機械零件加工表面產(chǎn)生殘余壓應力的方法，即切削前預先給零件施加一個彈性范圍內(nèi)的預應力，切削過程中零件加工表面會產(chǎn)生彈性變形，切削后釋放該預應力，由于基體的彈性恢復，已加工表面會產(chǎn)生殘余壓應力。預應力切削既不需要購買昂貴的設備，又不會增加零件加工表面的硬度，只需通過切削加工就能使加工表面產(chǎn)生殘余壓應力，因此其具有良好的發(fā)展前景。

切削加工表面殘余應力的產(chǎn)生是機械應力和熱應力共同作用下引起的不均勻塑性變形的結(jié)果，對零件的使用性能和壽命有著直接的影響。在實際生產(chǎn)過程中，需要針對表面層殘余應力產(chǎn)生的原因以及影響因素，通過綜合運用本文介紹的工藝手段，以及合理選擇切削參數(shù)、刀具等，可以有效地調(diào)整和消除已加工表面的殘余應力。

以上就是消除殘余應力的主要方法，過程和工序的控制可以通過測量工序間殘余應力來實現(xiàn)，X射線法作為無損檢測殘余應力的方法，其便捷性和準確性得到了業(yè)內(nèi)的認可。

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