前几天,给客户生产钛菜案板时候。当激光切割完成的时候,钛菜板放置一晚上后全部弯曲。看着这些弯曲的钛菜板的时候,第一反应就是残余应力。
什么是残余应力?官方的定义残余应力是指:消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力。机械加工和强化工艺都能引起残余应力。如冷拉、激光切割、切削加工、滚压、喷丸、铸造、锻压、焊接和金属热处理等,因不均匀塑性变形或相变都可能引起残余应力。
这样的定义是不是还不是很清晰明了。用日常的通俗的语言来说解释一下吧,不是很确切,但是很形象的。就像我们平常使用橡皮筋一样。拉长的橡皮筋松手后会回缩,回缩回去后橡皮筋会扭曲一样。金属材料在加工中被迫变形时,内部也会产生 "反抗的力量"。即使外力消失,这种 "反抗力" 仍残留在材料内部,形成隐形的 "应力场"。
残余应力从何而来?主要有三个原因造成的:
1机械加工的原因:车刀切削金属,被削掉的部分释放应力,留下的部分却被迫 "扭曲"。
2加工过程中热冷交替的 "冰火两重天"。
例如:焊接时焊缝高温区和低温区。像被太阳暴晒的路面膨胀,周围低温区却像寒冬收缩的水管,冷热较劲产生应力。
3金属材料相变应力的引起 "变身后遗症"。金属冷却时组织转变,体积变化不同步,造成变形。
残余应力破坏力主要有三点:
1引起物体尺寸和形状的变化。
2 使零件的使用寿命缩短。
3降低金属的耐蚀性以及和疲劳强度等。
如何才能消除残余应力?作为最常用的方法有三种:
1自然时效:将金属工件放置在自然环境中,通过温度变化和气候作用促使内部应力自然释放的工艺,主要用于提高材料尺寸稳定性。
2热处理:就是利用残余应力的热松弛效应消除或降低残余应力,一般采用退火、回火等方式进行处理。
3振动时效:是指工程材料常用的一种消除其内部残余内应力的方法,是通过振动,使工件内部残余的内应力和附加的振动应力的矢量和达到超过材料屈服强度的时候,使材料发生微量的塑性变形,从而使材料内部的内应力得以松弛和减轻。
残余应力是机械制造中不可避免的一种现象,它对产品的尺寸、寿命、塑性和耐蚀性等都有重要影响。因此,如何在机械制造过程中的减少产品的残余应力,需要从产品的设计,制造,生产的全过程关注,并采取相应的措施来控制和消除它。掌握残余应力的规律,就是生产一个高质量产品的基本要求。