余应力的消除方法残余应力对构件危害极大,因此控制及消除残余应力就十分必要。一般来说,残余应力的消除有以下几种方式:1、自然时效。自然时效是通过把零件暴露于室外,经过几个月甚至几年的时间,使其尺寸精度达到稳定的一种方法。这种时效方法虽然具有无污染,稳定铸件尺寸精度等优势,但时间长、占地广,后期还需进行除锈工艺。2、 热时效。热时效是把工件放进热时效炉中进行热处理,由室温缓慢均匀加热至550℃左右,保温4-8小时,再严格控制降温速度至150℃以下出炉。热时效处理应用非常普遍,但同时弊端也不少,表现为耗时久,能源消耗大,且污染严重、成本高,工件受尺寸限制等。残余应力的变化可能会导致材料的失效和损伤。安徽焊缝应力检测仪器
在机械加工过程中,残余应力普遍存在,严重影响构件的加工精度和尺寸稳定性、静强度、疲劳强度,甚至引起腐蚀开裂。但由于其直观性差和不易检测等因素,往往被人们忽视。实际上,残余应力的存在易导致突发性破坏且后果往往十分严重,特别是当其存在于承力件和转动件上时,可能会带来重大事故。研究残余应力,对避免其带来的危害、延长工件使用寿命、缩短企业制造成本,具有积极作用。首先来一段官方的定义:残余应力(ResidualStress)是工件在制造过程中,受到来自各种工艺等因素的作用与影响,当这些因素消失之后,若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失,仍有部分作用与影响残留在构件内,则这种残留的作用与影响就是残余应力。焊缝应力残余应力测量需要考虑多种因素的影响,如环境温度、湿度等。
消除应力的方法大约有四种。其一就是自然时效,通过自然放置消除应力,这种方法耗时过长,难以适应现代科技及生产需要;其二是大程度传统、也是大程度普及的方法——热时效法,把工件放进热时效炉中进行热处理,慢慢消除应力。这种方法的缺点也非常明显,比如卫星制造厂对温度控制要求非常严格的铝合金工件以及长达十米或者更大的巨型工件都无法用这种方法处理。而且这种方法还带来了大量的污染和能源消耗,随着中国及世界范围内对环保的进一步要求,热时效炉的处理方式马上面临比较全退出的境地。第三种方法——利用亚共振来消除应力,这种方法虽然解决了热时效的环保问题,但是使用起来相当烦琐,要针对不同形状的工件编制不同的时效工艺,如果有几百上千种工件就要编几百上千种工艺,而且在生产时操作相当复杂,需要操作者确定处理参数,复杂工件必须是熟练的专业技术人员才能操作。更令人遗憾的是这种方法只能消除23%的工件应力,无法达到处理所有工件的目的。可知的第四种方法就是振动时效消除应力,通过机械组装使之形成了一整套消除应力设备,它可以使工件在短时间内达到消除应力的作用,覆盖所有需要消除应力的工件。
焊接时残余的应力对于构建的危害:对疲劳强度的影响。残余应力的存在使变载荷的应力循环发生偏移,这种偏移,只改变其平均值,不改变其幅值。结构的疲劳强度与应力循环的特征有关,当应力循环的平均值增加时,其极限幅值就降低,反之则提高。因此,如应力集中处存在着拉伸残余应力,疲劳强度将降低。对焊件加工精度和尺寸稳定性的影响。机械加工把一部分材料从焊件上切除时,此处的残余应力也被释放。残余应力原来的平衡状态被破坏,焊件发生变形,加工精度受影响。对应力腐蚀开裂的影响。应力腐蚀开裂时拉伸残余应力和化学腐蚀共同作用下产生裂纹的现象,在一定材料和介质的组合下发生。应力腐蚀开裂所需的时间和残余应力大小有关,拉伸残余应力越大,应力腐蚀开裂的时间越短。残余应力测量需要对材料的各项性质进行充分的测试和分析。
如何利用降低结构局部刚度来控制焊接残余应力?结构的刚度增加时,焊后的残余应力将明显加大。因此,在条件许可时,焊前采取一定的工艺措施,将焊接区域的局部刚度降低,将有效地减少焊接残余应力。如一镶块结构的焊件,由于焊缝呈封闭形刚度较大。为减少焊接区域的局部刚度,可以将平板少量翻边,或将镶块压凹,焊接时由于焊缝能自由收缩(将平板或镶块拉平),使残余应力大为减少。如何利用振动法来消除焊接残余应力?1、频谱谐波时效法:利用偏心轮和变速电动机组成的激振器使焊接结构发生共振产生循环应力,可使焊接残余应力逐渐降低,这种方法称为振动法。振动法消除残余应力的效果取决于激振器和构件支点的位置、激振频率和时间。其优点是所用设备简单、处理费用低、时间短,也没有高温回火时金属表面氧化的问题,目前在生产中已得到普遍应用。残余应力的测量结果需要经过严格的数据处理和分析。安徽焊缝应力检测仪器
残余应力是一种潜在的危险因素。安徽焊缝应力检测仪器
振动消除应力实际上就是用周期的动应力与残余应力叠加,使构件局部产生塑性变形而释放应力。这里,残余应力是作为平均应力提高周期应力水平而起作用。振动处理是对构件施加一交变应力,如果交变应力幅与构件上某些点所存在的残余应力之和达到材料的屈服极限时,这些点将产生塑性变形。如果这种循环应力使某些点产生晶格滑移,尽管宏观上没有达到材料的屈服极限,也同样会产生微观的塑性变形,况且这些塑性变形往往是首先发生在残余应力较大的点上,因此,使这些点受约束的变形得以释放从而降低了残余应力。这就是用振动时效设备可消除残余应力的机理。振动消除残余应力是在交变应力达到一定周次后实现的,这就是包辛格效应的结果。安徽焊缝应力检测仪器