机械加工残余应力(残余应力对加工精度的影响)
发布时间:2024-07-23在机械只在中,残余应力、表面残余应力的区别,及对零件疲劳强度的影响...
1、表面残余应力属于残余应力;残余应力的概念大,没限定部位;表面残余应力概念小,限定了部位。残余应力如果是压应力,则可提高疲劳强度,尤其是表面残余应力提高效果较为明显(---喷丸处理);如果是拉应力,则降低疲劳强度。
2、残余应力有拉应力和压应力之分,残余拉应力容易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度 残余压应力则能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力,延缓疲劳裂纹的扩展,从而提高零件的疲劳强度。
3、残余应力对机械零部件的影响不容小觑:它能改变物体尺寸和形状,如翘曲变形,影响精度和稳定性。缩短使用寿命,因为不平衡的应力分布可能导致过早的塑性变形或断裂。降低金属性能,如塑性、冲击韧性,影响加工和使用寿命。增强腐蚀和疲劳强度,使零件在使用中面临多重挑战。
4、对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作用下,表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中,产生疲劳裂纹。表面粗糙度值越小,表面缺陷越少,工件耐疲劳性越好;反之,加工表面越粗糙,表面的纹痕越深,纹底半径越小,其抗疲劳破坏的能力越差。
5、残余应力对材料的性能有着显著的影响。它可能降低材料的疲劳强度,增加应力腐蚀开裂的风险,并影响材料的尺寸稳定性。在某些情况下,残余应力还可能引起材料的变形或开裂。 产生的原因:残余应力的产生有多种原因。在机械加工过程中,由于材料不同部位的温度和冷却速度的差异,会产生热应力。
6、轴向如果有压缩残留应力的情况下,在受到轴向疲劳的情况下,会提高一些疲劳寿命的。原因用金属材料学解释比较复杂,如果用断裂力学解释就容易了。裂纹尖端开始进展单位长度需要A能量,这就是断裂强度J。
残余应力产生的原因
1、残余应力产生的原因如下:不均匀的塑性变形:当物体在外力作用下发生塑性变形后,会有残余应力出现。这是物体在外力作用下的变形是不均匀的,有的部位变形量大,而有的部位小,相互间又是互相牵连在一起的整体,这样在变形量不同的各部位之间就出现了一定的弹性应力。
2、机械加工和强化工艺、不均匀的温度场、材料特性和结构等原因。机械加工和强化工艺:冷拉、弯曲、切削加工、滚压、喷丸、铸造、锻压、焊接和金属热处理等工艺过程中,材料会经历不均匀的塑性变形或相变。这些不均匀的变形过程会导致材料内部存在应力场的不均匀分布,进而形成残余应力。
3、残余应力在机械制造中非常常见,往往各个工艺都会产生残余应力。不过,从本质上讲,产生残余应力的原因可以归结成三类。第一类是不均匀的塑性变形,第二类是不均匀的温度变化,第三类是不均匀的相变。
4、机械加工和强化工艺都能引起残余应力。如冷拉、弯曲、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。残余应力一般是有害的,如零件在不适当的热处理、焊接或切削加工后,残余应力会引起零件发生翘曲或扭曲变形,甚至开裂。