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殘余應力的產(chǎn)生與消除方法研究

來源：時間：2024-02-02 09:44:24 瀏覽：5995次

殘余應力的產(chǎn)生與消除方法研究

殘余應力是指在材料加工、制造或使用過程中，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力；這種應力往往是無規(guī)律的、復雜的，且分布不均勻，對材料的性能和壽命有著重要影響，因此，研究殘余應力的產(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、空位等，在外力作用下，這些缺陷可能會產(chǎn)生應力集中，從而產(chǎn)生殘余應力。

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

3. 機械應力：在材料加工、制造過程中，如切削、拉伸、壓縮等，由于外力作用，使材料產(chǎn)生機械應力。

4. 化學應力：由于化學反應或腐蝕作用，使材料產(chǎn)生化學應力。

二、消除方法

1. 自然時效：將工件長時間放置在自然條件下，使殘余應力逐漸釋放；這種方法耗時較長，但簡單易行。

2. 熱時效：將工件放入熱時效爐中，在不同溫度下保持一段時間，使殘余應力得到消除；這種方法效果較好，但需要較長的時間和設備投入。

3. 振動時效：通過機械振動，使工件內(nèi)部殘余應力得到消除；這種方法速度快、效果好，且不受工件形狀和大小的限制。

4. 化學時效：采用化學方法，如浸泡、涂覆等，使工件表面產(chǎn)生一層穩(wěn)定的化合物，從而消除殘余應力；這種方法適用于特定材料和場合。

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

6. 離子注入：將離子束注入工件表面，改變表面的原子結構，從而改變應力分布，達到消除殘余應力的目的。

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

三、測量方法

1. 應變片法：在工件表面貼上應變片，通過測量應變片的變化，計算出殘余應力。

2. 超聲波法：利用超聲波在材料中的傳播速度和傳播特性，測量殘余應力。

3. X射線衍射法：利用X射線在材料中的衍射效應，測量殘余應力。

4. 電子顯微鏡法：利用電子顯微鏡觀察材料內(nèi)部的微觀結構，從而測量殘余應力。

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