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你知道如何測(cè)量殘余應(yīng)力嗎?

2022-12-15 14:56:54 作者：材子筆記來(lái)源：材子筆記分享至：

什么是殘余應(yīng)力

圖2 鑄件冷卻時(shí)斷裂

熱處理的淬火過(guò)程中，過(guò)冷奧氏體進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)容易導(dǎo)致材料斷裂。

圖3 淬火過(guò)程金屬斷裂

殘余應(yīng)力的測(cè)量

對(duì)于殘余應(yīng)力的測(cè)量，從大類上可以分為機(jī)械法、化學(xué)法和X射線法三種。

圖6 化學(xué)法浸泡待測(cè)金屬

圖7 化學(xué)法的稱重曲線

X射線法

X射線法可利用X射線穿透金屬件，其中勞埃法是通過(guò)干擾斑點(diǎn)形狀的變化來(lái)定性地確定殘余應(yīng)力。

圖8 X射線法原理示意

當(dāng)無(wú)殘余應(yīng)力存在時(shí)，各干擾斑點(diǎn)呈點(diǎn)狀分布。有殘余應(yīng)力時(shí)，各干擾斑點(diǎn)伸長(zhǎng)，呈“星芒”狀。

(a)無(wú)殘余應(yīng)力 (b)殘余應(yīng)力存在

圖9 勞埃法測(cè)量結(jié)果

殘余應(yīng)力的消除

既然殘余應(yīng)力危害這么多，那么行之有效的消除方法就顯得十分必要了。消除方法有熱處理、靜載荷加壓、振動(dòng)時(shí)效和機(jī)械處理四種方法。

熱處理法

熱處理就是利用殘余應(yīng)力的熱松弛效應(yīng)消除或降低殘余應(yīng)力，一般采用退火、回火等方式進(jìn)行處理。

圖11 熱處理之退火處理

靜載荷加壓，就是使工件產(chǎn)生整體或局部、甚至微區(qū)的塑性變形來(lái)調(diào)整工件的殘余應(yīng)力。例如大型壓力容器，在焊接之后，在其內(nèi)部加壓，即所謂的“脹形”，使焊接接頭發(fā)生微量塑性變形，以減小焊接殘余應(yīng)力。

圖12 經(jīng)過(guò)脹形處理的大型油罐

振動(dòng)時(shí)效，英文叫做Vibration Stress Relief，簡(jiǎn)稱VSR。振動(dòng)時(shí)效處理是工程材料常用的一種消除其內(nèi)部殘余內(nèi)應(yīng)力的方法，是通過(guò)振動(dòng)，使工件內(nèi)部殘余的內(nèi)應(yīng)力和附加的振動(dòng)應(yīng)力的矢量和達(dá)到超過(guò)材料屈服強(qiáng)度的時(shí)候，使材料發(fā)生微量的塑性變形，從而使材料內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力得以松弛和減輕。