什么是残余应力?改变残余应力的方法有哪些?

一、什么是残余应力?改变残余应力的方法有哪些?

残余应力的产生原因

一个构件在生产、加工及处理过程中，受到了不均匀应力场、应变场、温度场、材料组织的不均匀性等内在和外在的影响，在构件完成后仍然保留下来的应力。构件在没有外部因素作用下，构件内部保持平衡而存在的应力。

当一个构件承受载荷超过了弹性极限范围，卸去载荷后构件内残存的应力.

残余应力产生原因的分类

⑴热处理产生的残余应力 ⑵表面处理产生的残余应力 ⑶切削和磨削产生的残余应力 ⑷冷加工产生的残余应力 ⑸铸、锻造产生的残余应力 ⑹电镀产生的残余应力 ⑺焊接产生的残余应力

残余应力分析仪可快速、轻松分析齿轮、轴承、轧辊、曲轴、凸轮轴、压力容器管道以及其它一些零部件在热处理、机加工、焊接、喷丸、滚压等处理过程中产生的残余应力。有效避免有害的残余应力对工件的抗疲劳强度和耐蚀性能的降低，延长工件使用寿命，避免造成重大事故。而有些零件引入有益的残余应力，如滚压、喷丸等可提高工件的表面性能。因此，残余应力的精确测量变得非常必要。

根据残余应力相互影响和范围的不同可分为三种 ：

⑴ 宏观应力：由构件的不同部分的宏观变形不均匀性 引起的，或不均匀外部载荷引起的应力，即体积应力（较大的材料区域），宏观尺寸范围内的平衡。

⑵ 微观应力：它是由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性产生的，即组织内部应力或结构的残余应力（材料较小的范围内），在晶粒尺寸内的平衡。

⑶ 晶格畸变应力：它是由构件在塑性变形中形成的大量点阵缺陷引起的，或各晶粒内部存在的不均匀的残余应力、位错引起的不均匀变形的应力（极小的材料 区域内），单个晶胞内的平衡。

残余应力分析仪器

工件在热处理时形成的畸变与裂纹，就是这些内应力综合作用的结果。同时，在热处理应力的作用下，有时会使工件的某一部分处于拉应力状态，而另一部分处于压应力状态，有时可能使工件内部各部分的应力状态分布十分复杂。对此，应根据实际情况加以分析。残余应力的去除和调整一 热时效法

⑴回火 加工变形→焊接→淬火→温度→时间→速度⑵电阻法 直接加热→局部二 机械法⑴静载法 自然时效⑵振动时效法 共振和谐波→激振→控制和检测⑶滚压法 压应力→疲劳强度→光洁度→开裂、寿命⑷喷丸法 压应力→抗疲劳→提高硬度→耐腐蚀

二、钢板弹簧的残余应力

钢板弹簧是一种常见的机械弹簧，它具有结构简单、体积小、性能稳定等特点，被广泛应用于各个领域。然而，在使用过程中，钢板弹簧的残余应力问题一直备受关注。

什么是钢板弹簧的残余应力？

残余应力指的是在材料受到应力作用后，在去除外力或负载后，仍保存在材料内部的应力状态。对于钢板弹簧而言，由于生产、加工、负载等原因，材料内部会产生一定的残余应力。这些残余应力会对弹簧的性能和寿命产生影响。

钢板弹簧的残余应力对性能的影响

钢板弹簧的残余应力会直接影响弹簧的力学性能、疲劳性能和工作环境适应性。

• 力学性能：残余应力会改变弹簧的刚度、变形特性和力学性能，从而影响弹簧的弹性恢复能力和负载能力。
• 疲劳性能：残余应力会加剧弹簧的疲劳损伤，降低疲劳寿命，导致弹簧在使用过程中可能出现断裂或变形等问题。
• 工作环境适应性：残余应力会导致弹簧在工作环境中的变形或位移，从而影响弹簧的工作稳定性和精度。

钢板弹簧残余应力的原因

钢板弹簧产生残余应力的原因有多个方面：

1. 材料的变形和塑性变形：在材料加工过程中，钢板会受到拉伸、压缩、弯曲等力的作用，从而产生塑性变形，导致残余应力。
2. 焊接应力：钢板弹簧在焊接过程中，由于快速冷却和焊接残余应力的存在，会导致弹簧产生残余应力。
3. 热处理残余应力：在热处理过程中，由于温度的变化和相变引起的体积变化，弹簧会产生残余应力。
4. 负载应力：钢板弹簧在使用过程中，由于负载的作用，会产生应力和变形，进而产生残余应力。

如何减小钢板弹簧的残余应力？

针对钢板弹簧的残余应力问题，可以采取以下措施来减小残余应力：

• 合理设计：在弹簧的设计过程中，合理选择材料、结构和工艺，以减小残余应力的产生。
• 热处理：通过热处理可以改变弹簧的组织结构，降低残余应力的大小。
• 加工工艺优化：通过优化工艺参数、加工工艺流程等方式，减小材料的塑性变形和残余应力。
• 负载和使用过程控制：在弹簧的负载和使用过程中，控制力的大小和作用时间，避免过大的力对弹簧产生剧烈的变形和残余应力。

结语

钢板弹簧的残余应力对其性能和寿命具有重要影响，需要引起充分重视。通过合理设计、热处理、加工工艺优化和负载使用过程控制等措施，可以减小钢板弹簧的残余应力，提高其性能和寿命。

三、残余应力单位？

残余应力分为纵向残余应力，横向残余应力，板厚方向残余应力三种。它们的单位都可用MPa或N/mm^2。

四、残余应力理论？

残余应力（Residual Stress） 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、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。或经淬火、磨削后表面会出现裂纹。残余应力的存在有时不会立即表现为缺陷，而当零件在工作中因工作应力与残余应力的叠加，使总应力超过强度极限时，便出现裂纹和断裂。零件的残余应力大部分都可通过适当的热处理消除。残余应力有时也有有益的方面，它可以被控制用来提高零件的疲劳强度和耐磨性能。这就是残余应力理论。

五、残余应力和弹性应力关系？

残余应力越小，弹性越大，反之弹性越小

六、消除焊接残余应力的方法有哪些？消除焊接残余？

焊后消除应力处理：

1、整体热处理：消除应力的程度主要决定于材质的成分、组织、加热温度和保温时间。低碳钢及部分低合金钢焊接构件在650度，保温20~40h，可基本消除全部残余应力。

另外还有爆炸消除应力。

2、局部热处理：大型焊接结构，受加热炉的限制或要求不高时采用这种方法。可采用火焰、红外、电阻、感应等加热方式，应保持均匀加热并具有一定的加热宽度。低合金高强钢，一般在焊缝两侧各100~200mm。

3、机械拉伸、水压试验、温差拉伸、振动法等这几种方法只能消除20~50%的残余应力，前两种方法在生产上广泛应用。

七、残余应力的分类？

残余应力介绍：

构件在制造过程中，将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称为残留应力或残余应力。

残余应力的分类：

一、按应力产生的原因分类有:

1、 热应力

2、相变应力

3、收缩应力(亦叫机械阻碍应力)

二、按照残余应力平衡范围的不同，通常可将其分为三种:

1、第一类内应力，又称宏观残余应力，它是由工件不同部分的宏观变形不均匀性引起的，故其应力平衡范围包括整个工件。

2、第二类内应力，又称微观残余应力，它是由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性产生的。其作用范围与晶粒尺寸相当，即在晶粒或亚晶粒之间保持平衡。

3、第三类内应力，又称点阵畸变。其作用范围是几十至几百纳米，它是由于工件在塑性变形中形成的大量点阵缺陷(如空位、间隙原子、位错等)引起的。

八、什么是残余应力？

残余应力是材料在加工、变形或制造过程中，产生的剩余内部应力。它是由于材料的形态、温度、压力、应变速率等因素引起的。

在材料表面未加载的情况下，材料内部仍存在着残余应力，因此残余应力也被称为内部应力。残余应力的大小和分布方式对材料的力学性能、物理性能和化学性质都有着十分重要的影响。

在制造过程中，通过调控加工工艺等方法，尽可能降低材料的残余应力，可以提高材料的使用寿命和性能。

九、残余应力标准值？

残余应力的产生标准残余应力的测定方法多种多样，如钻孔应变释放法(GB/T 31310-2014)、全释放应变法(GB/T 31218-2014)、电磁检测方法(GB/T 33210-2016)、X射线衍射方法(GB/T 7704-2008)、中子衍射方法(GB/T 26140-2010)、超声临界折射纵波检测方法(GB/T 32073-2015)、压痕应变法(GB/T 24179-2009)等，这些方法的适用范围各不相同。

十、残余应力产生原因？

残余应力产生的原因

    宏观残余应力的产生原因，大致有如下三种情况。

    (一)不均匀塑性变形产生的残余应力

    这是构件在加工过程中最常出现的残余应力。

    (二)热影响产生的残余应力

    构件在热加工过程中常出现这种残余应力，这种残余应力是由于构件在热加工中的不均匀塑性变形与不均匀的体积变化而产生的。

    (三)化学变化产生的残余应力

当前者的作用大于后者时，则，否则是按“相变应力型”(或称“组织应力型”)分布的。