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    你知道如何測量殘余應力嗎?
    
              
    
                2022-12-15 14:56:54
                作者：材子筆記                來源：材子筆記 
                  分享至：
              
    

      

            
    
            
    
              
              
            
    
            
            
    
              
     
    

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    什么是殘余應力
    

     
    

    

     
    

    

     
    

    

     
    

    

    

    圖2  鑄件冷卻時斷裂

    

    熱處理的淬火過程中，過冷奧氏體進行馬氏體轉變時容易導致材料斷裂。
    

     
    

    

    

    圖3  淬火過程金屬斷裂
    3
    殘余應力的測量
    

     
    

    對于殘余應力的測量，從大類上可以分為機械法、化學法和X射線法三種。
    


    

    

    

     
    

    

    

    圖6  化學法浸泡待測金屬
    

     
    

    

    

    圖7  化學法的稱重曲線
    

     
    

    X射線法

    


    


    

    X射線法可利用X射線穿透金屬件，其中勞埃法是通過干擾斑點形狀的變化來定性地確定殘余應力。
    

    

     
    

    

    

    圖8  X射線法原理示意

    

    當無殘余應力存在時，各干擾斑點呈點狀分布。有殘余應力時，各干擾斑點伸長，呈“星芒”狀。
    

     
    

    

    

    (a)無殘余應力  (b)殘余應力存在
    

    圖9  勞埃法測量結果

    

    

    

    

     
    

    4
    殘余應力的消除

    

    既然殘余應力危害這么多，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、振動時效和機械處理四種方法。
    


    

    熱處理法

    


    


    

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

    

     
    

    

    

    圖11  熱處理之退火處理

    

    靜載荷加壓，就是使工件產生整體或局部、甚至微區的塑性變形來調整工件的殘余應力。例如大型壓力容器，在焊接之后，在其內部加壓，即所謂的“脹形”，使焊接接頭發生微量塑性變形，以減小焊接殘余應力。
    

     
    

    

    

    圖12  經過脹形處理的大型油罐

    

    振動時效，英文叫做Vibration Stress Relief，簡稱VSR。振動時效處理是工程材料常用的一種消除其內部殘余內應力的方法，是通過振動，使工件內部殘余的內應力和附加的振動應力的矢量和達到超過材料屈服強度的時候，使材料發生微量的塑性變形，從而使材料內部的內應力得以松弛和減輕。 
    

     
    

    

    

    圖13   應變可量化式振動時效系統

    

    機械處理，就是利用物體表面產生很小的塑性變形的方法來減小殘余應力，包括零件彼此碰撞、表面滾壓、表面拉制以及模具中表面校形精壓等。例如打鐵的好處之一就是消除殘余應力。
    

     
    

    

    

    圖14   打鐵鍛造
                     
      
    
            
    
            
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