残余应力产生及消除方法.
消除焊接残余应力的方法
消除焊接残余应力的方法一、背景介绍焊接是一种常见的金属连接方法，但是在焊接过程中会产生残余应力，这些应力可能会导致零件变形、裂纹和失效。
因此，消除焊接残余应力是非常重要的。
二、焊接残余应力的来源焊接残余应力主要来自两个方面：热应力和冷却应力。
1. 热应力在焊接过程中，由于高温作用下金属材料发生膨胀和收缩，导致产生热应力。
这种热应力会导致零件变形和内部裂纹。
2. 冷却应力当热源移开后，焊缝区域开始冷却，并且不同区域的冷却速度不同，导致产生冷却应力。
这种冷却应力会导致零件变形、裂纹和失效。
三、消除焊接残余应力的方法为了消除焊接残余应力，可以采用以下几种方法：1. 预热法预热法是指在进行实际的焊接之前，在工件上施加一定的加热处理。
这样做可以使材料温度均匀分布，减少热应力的产生。
2. 后热处理法后热处理法是指在焊接完毕后，对工件进行一定的加热或冷却处理。
这样做可以消除残余应力，并且提高材料的强度和韧性。
3. 机械加工法机械加工法是指在焊接完成后，对工件进行一定的机械加工。
这样做可以消除残余应力，并且提高材料的表面光洁度和精度。
4. 振动法振动法是指在焊接完成后，对工件进行一定的振动处理。
这样做可以消除残余应力，并且提高材料的强度和韧性。
5. 放电等离子体法放电等离子体法是指在焊接完成后，利用放电等离子体产生高温和高压作用于焊缝区域。
这样做可以消除残余应力，并且提高材料的表面硬度和耐腐蚀性。
四、总结以上就是消除焊接残余应力的几种方法，不同方法适用于不同情况。
在实际操作中需要根据具体情况选择合适的方法来消除焊接残余应力，以确保焊接工件的质量和可靠性。
焊接残余应力的消除方法
焊接残余应力的消除方法焊接残余应力是焊接技术带来的一个几乎无法避免的缺陷，其危害众所周知。
当焊接造成的残余应力会影响结构安全运行时，还需设法消除焊接残余应力，改善焊接接头的塑性和韧性，以提高焊件结构性能。
一、焊接的应力与应变：在接过程中，由于焊接件产生温度梯度，接头组织和性能的不均匀，就会在焊件内产生应力和应变。
焊后残留在焊件内的焊接应力就是焊接残余应力，它是没有外载荷作用时就存在的应力。
二、焊接残余应力的危害：焊接残余应力与外载荷产生的应力叠加，局部区域应力过高，使结构承载能力下降，引起裂纹和变形，使焊件形状和尺寸发生变化，需要进行矫形。
变形过大会因无法矫形而报废甚至导致结构失效。
三、减少焊接残余应力和变形的措施：①设计②焊接工艺如：尽量减少焊接接头数量相邻焊缝间应保持足够的间距尽可能避免交叉，避免出现十字焊缝焊缝不要布置在高应力区焊前预热等等四、焊后残余应力的消除方法消除焊接残余应力的方法有：热处理、锤击、振动法和预载法等。
1、热处理消除法焊后热处理是一种消除焊接残余应力常用的方法。
工程上我们主要用退火处理，火温度越高、保温时间越长，消除焊接残余应力的效果就越好。
但是温度过高，使工件表面氧化比较严重，组织可能发生转变，影响工件的使用性能，存在弊端。
蠕变应力松弛理论为热处理消除焊接残余应力提供了另一条思路，工件在较低温度时会发生蠕变，材料内部的残余应力会因应力松弛而得到释放，只要保温时间足够长，理论上残余应力可完全消除。
在低温消除焊接残余应力时，材料的组织和性能变化甚微，几乎不影响材料的使用性能，而且低温处理材料表面的氧化和脱碳也比较小，这就可以在材料的力学性能和组织基本不变的情况下达到降低材料焊接残余应力的目的。
2、锤击消除法焊后采用带小圆头面的手锤锤击焊缝及近缝区，使焊缝及近缝区的金属得到延展变形，用来补偿或抵消焊接时所产生的压缩塑性变形，使焊接残余应力降低。
锤击时要掌握好打击力量，保持均匀、适度，避免因打击力量过大造成加工硬化或将焊缝锤裂。
残余应力影响及消除方法
技 术 创 新
残 余应 力影 响及 消 除方 法
翁 梅
（ 南工业职业技术学 院建筑工程 系 ） 河
摘 要 从基本理论 出发 ，通过对焊接结构残余应力的成 因进行分析 ，详细 阐述 了焊接残余应力对静力强度、疲劳强度、刚度等
由于焊接残余应力给结构带来很大危害 ，无论从焊缝设计上还 是 施 工处理上 ，都要最大限度减少和消除 残余应力的不利影响。残余应 力消除方 法有很 多种 ，在设计制造中应根据各种方法的特点和利弊 ． 选择出工程的最佳处理方法 ，以避免可能由于焊接残余应力而带来的
损 害。
参考文献
焊接残余应力在焊接过程当中几乎无法避免且危害很大 ，因此在 焊接结构中应尽量消除残余应力的不利影响。 目 ，消除焊接残余应 前 力的方法有很多 ，从作用原理来说可分为两大类 ：一类是温度作用即 通过高温或减小温差来消除焊接残余应力 ，如整体和局部热处理 、预 热法等方法 ；另一类是机械作用 ，用塑性变形来释放残余应力 ，如振
２ ０ （） ０ ４２
【 谭 建 林． ３ 】 高校 彤 象设计 － ｓ ｂｕ１战略 的 实施 Ⅱ． 南经济 管 理干部 学 】 湖 院 学报 ，２０ （ ０６３ ） 【 杨丽娟． ４ 】 高校形象建设的ｃ ｓ Ｉ思考Ⅱ． １ 高等教 育研究，２０（２ ０ ６１）
作者简 介 李歌 （ ９１ １８一），女 ，西南科技 大学人事处劳资科
融合 又与学 校发展理念相一致的寓意深 刻的校训 ，再加上行为、视觉 和环境 的设计，必将有力促进高校品牌建设 ，塑造高校 良好形象。
参考文献
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焊接残余应力产生原因分析及消除方法
（2）运用三维模型装配仿真对打磨掉干涉区域后的前承力机匣和IGB机匣进行模拟装配，结果显示可实现装配；（3）实物装配IGB机匣与打磨后的前承力机匣，可顺利完成装配；（4）装配后的发动机在完成其原定试验计划后，未出现任何潜在问题。
通过三维装配仿真可有效地为设计及排故等提供有力的技术支持，节省由于设计等不合理带来的返工、时间以及其他成本的浪费。
5结语目前发动机装配分析主要是对比典型民用航空发动机装配顺序和装配路径，定性地判断整机装配性，无法准确判断实际装配情况。
通过三维仿真装配技术，在方案设计阶段，建立发动机装配仿真模型，进行三维静态、动态干涉检查，规划整机装配路径，可最大程度地暴露并提前解决装配过程存在的干涉问题，保证实际装配可行性，提高装配效率，节约成本。
［参考文献］[1]雷相波.虚拟装配的3D空间动作路径方法研究[J].电脑编程技巧与维护，2019（12）：79-80.[2]田富君，田锡天，耿俊浩，等.基于视点跟随的装配路径规划与干涉检查研究[J].中国机械工程，2011，22（15）：1810-1814.[3]邵毅，余剑峰，李原，等.基于VMap的装配路径规划研究与实现[J].西北工业大学学报，2001，19（1）：118-121.[4]SUN J K,YANG C Y,QIU H H.Assembly Process PlanningBased on Tri-dimensional Visual Platform[J].Applied Mechanics and Meterials,2014,644/645/646/647/648/649/ 650:4805-4808.[5]徐丽英.基于CATIA V5平台模型装配过程中的干涉分析[C]//大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年年会论文集，2007：161-169.[6]杨家军，苏昭群，张明丽，等.基于虚拟现实技术的机构干涉分析[J].湖北工业大学学报，2010，25（4）：1-3.[7]穆塔里夫·阿赫迈德，张年松，郑力.加工中心虚拟装配建模及装配干涉研究[J].现代制造工程，2002（9）：14-16.[8]郑轶，宁汝新，刘检华，等.交互式虚拟装配路径规划及优选方法研究[J].中国机械工程，2006，17（11）：1153-1156. [9]刘检华，宁汝新，万毕乐，等.面向虚拟装配的复杂产品装配路径规划技术研究[J].系统仿真学报，2007，19（9）：2003-2007.[10]刘检华，宁汝新，姚珺，等.面向虚拟装配的零部件精确定位技术研究[J].计算机集成制造系统，2005，11（4）：498-502.收稿日期：2018-05-17作者简介：王秋阳（1985—），女，湖北襄阳人，硕士，工程师，主管设计师，研究方向：发动机总体结构设计。
焊接接头的残余应力分析与消除技术
焊接接头的残余应力分析与消除技术焊接是一种常见的金属连接方式，广泛应用于工业生产和建筑领域。
然而，焊接过程中产生的残余应力可能会导致接头的变形、开裂和失效等问题。
因此，对焊接接头的残余应力进行分析和消除具有重要意义。
一、残余应力的形成原因焊接接头的残余应力主要来自于以下几个方面：1. 热应力：焊接过程中，焊缝周围的金属受到高温热源的加热，然后迅速冷却。
由于不同部位的金属冷却速度不同，会导致金属产生热应力。
2. 冷却收缩应力：焊接完成后，焊缝周围的金属在冷却过程中会发生收缩，由于焊缝两侧的金属受到约束，会产生冷却收缩应力。
3. 相变应力：某些金属在焊接过程中会发生相变，如奥氏体转变为马氏体，这种相变会引起金属的体积变化，从而产生相变应力。
二、残余应力的分析方法为了准确分析焊接接头的残余应力，可以采用以下几种方法：1. 数值模拟方法：利用有限元分析软件，对焊接接头进行模拟计算。
通过输入焊接过程中的热源参数、材料性能等数据，可以得到焊接接头在不同位置和方向上的残余应力分布情况。
2. 应力测量方法：利用应变计、应力计等仪器对焊接接头进行实时测量。
通过测量焊接接头的应变或应力，可以得到残余应力的大小和分布情况。
3. X射线衍射方法：通过对焊接接头进行X射线衍射分析，可以得到焊接接头中晶体的应变情况。
从而可以推导出残余应力的大小和分布情况。
三、残余应力的消除技术为了消除焊接接头的残余应力，可以采用以下几种技术：1. 预热与后热处理：通过在焊接前后对接头进行适当的预热和后热处理，可以改变接头的冷却速度，从而减小残余应力的大小。
2. 机械加工：通过对焊接接头进行机械加工，如磨削、切割等，可以改变接头的形状和尺寸，从而减小残余应力的大小。
3. 热处理：通过对焊接接头进行适当的热处理，如回火、退火等，可以改变接头的组织结构和性能，从而减小残余应力的大小。
4. 残余应力退火：通过对焊接接头进行退火处理，可以使接头中的残余应力得到释放，从而减小接头的变形和开裂风险。
焊接残余应力的形成机制和消除方法
焊接残余应力的形成机制和消除方法作者：闫育辉李伟来源：《城市建设理论研究》2013年第06期摘要: 钢结构的焊接工艺十分复杂，在实际操作中，存在很多焊接残余应力和残余变形，如果这种现象不能得到控制，将会产生不可估量的损失。
文章主要阐述了钢结构在焊接过程中产生的残余应力及残余应力的消除方法。
关键词：焊接；残余应力；控制；消除方法中图分类号：P755.1文献标识码： A 文章编号：钢结构是钢材通过一定的设计方法做成构件，构件再通过一定的连接方式连接成的整体结构承力体系或传力体系。
连接方式及其质量优劣直接影响钢结构的工作性能。
焊接连接是目前钢结构最主要的连接方式。
但在焊接过程中，在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部的裂缝一旦发生，就容易扩展到整体。
一、焊接残余应力钢材的焊接是一个不均匀的加热和冷却的过程。
在施焊时，焊缝及其附近区域的温度很高，而临近区域温度则急剧的下降，导致不均匀的温度场。
不均匀的温度场产生不均匀的膨胀，温度低的区域膨胀量小，限制了高温度区域钢材的膨胀。
当焊接温度场消失后，构件内部产生应力，这种应力称为焊接残余应力。
（1）焊接残余应力对钢结构的影响：1.对钢结构刚度的影响焊接残余应力使构件的有效截面减小，丧失进一步承受外载的能力。
焊接残余应力的存在还会增大结构的变形，降低结构的刚度。
2.对静力强度的影响由于焊接残余应力的自相平衡，使受压区和受拉区的面积相等。
构件全截面达到屈服强度所承受的外力与无焊接残余应力的轴心受拉构件全截面达到屈服强度时的应力相等，因此不影响静力强度。
3.对疲劳强度的影响焊接残余应力的存在使应力循环发生偏移。
这种偏移，只改变其平均值，不改变其幅值。
当应力循环的平均值增加时，其极限幅值就降低，反之则提高。
4.对应力腐蚀开裂的影响应力腐蚀开裂是拉伸残余应力和化学腐蚀作用下产生裂纹的现象，在特定材料和介质的组合下发生。
残余应力的危害及消除方法
焊接残余应力对构件的危害是1、对结构刚度的影响当外载产生的应力与结构中某区域的残余应力叠加之和达到屈服点时，这一区域的材料就会产生局部塑性变形，丧失了进一步承受外载的能力，造成结构的有效截面积减小，结构的刚度也随之降低。
2、对受压杆件稳定性的影响当外载引起的压应力与残余应力中的压应力叠加之和达到屈服点口。
，这一部分截面就丧失进一步承受外载的能力。
这就削弱了构件的有效截面积，并改变了有效截面积的分布，降低了受压杆件的稳定性。
3、对静载强度的影响没有严重应力集中的焊接结构，只要材料具有一定的塑性变形能力，残余应力不影响结构的静载强度。
反之，如材料处于脆性状态，则拉伸残余应力和外载应力叠加有可能使局部区域的应力首先达到断裂强度，导致结构早期破坏。
4、对疲劳强度的影响残余应力的存在使变载荷的应力循环发生偏移。
这种偏移，只改变其平均值，不改变其幅值。
结构的疲劳强度与应力循环的特征有关，当应力循环的平均值增加时，其极限幅值就降低，反之则提高。
因此，如应力集中处存在着拉伸残余应力，疲劳强度将降低。
5、对焊件加工精度和尺寸稳定性的影响机械加工把一部分材料从焊件上切除时，此处的残余应力也被释放。
残余应力原来的平衡状态被破坏，焊件发生变形，加工精度受影响。
6、对应力腐蚀开裂的影响应力腐蚀开裂是拉伸残余应力和化学腐蚀共同作用下产生裂纹的现象，在一定材料和介质的组合下发生。
应力腐蚀开裂所需的时间与残余应力大小有关，拉伸残余应力越大，应力腐蚀开裂的时间越短。
焊接残余应力消除方法有：利用锤击焊缝区来控制焊接残余应力焊后用小锤轻敲焊缝及其邻近区域，使金属展开，能有效地减少焊接残余应力。
利用预热法来控制焊接残余应力构件本体上温差越大，焊接残余应力也越大。
焊前对构件进行预热，能减小温差和减慢冷却速度，两者均能减小焊接残余应力。
利用“加热减应区法”来控制焊接残余应力焊接时，加热那些阻碍焊接区自由伸缩的部位，使之与焊接区同时膨胀和同时收缩，就能减小焊接应力，这种方法称为“加热减应区法”，加热的部位就称之为“减应区”。
残余应力测量与消除方式的介绍
4、残余应力测量的介绍
金陵船厂
磁测法残余应力测量
磁测法残余应力检测法主要是通过磁测法来测定铁磁材料在内应力的作用下 磁导率发生的变化确定残余应力的大小和方向。众所周知，铁磁材料具有磁 畴结构，其磁化方向为易磁化轴向方向，同时具有磁致伸缩性效应，且磁致 伸缩系数是各向异性的，在磁场作用下，应力产生磁各向异性。磁导率作为 张量与应力张量相似。通过精密传感器和高精度的测量电路，将磁导率变化 转变为电信号，输出电流（或电压）值来反映应力值的变化，并通过装有特 定残余应力计算机软件的计算机计算，得出残余应力的大小、方向和应力的 变化趋势。
经济型振动时效设备
数码交流振动时效设 备
2、振动时效的介绍
金陵船厂
交流与直流对比
2、振动时效的介绍
金陵船厂
设备的技术参数
参数 最大激振力（KN） 调速范围（r/min) 1000-8000 涵盖范围 10/20/30/35/40/50/65/80
稳速精度（r/min)
电机额定功率（Kw） 最大处理工件重量（T） 加速度显示范围 加速度测量 供电电压（V） 打印功能
2、振动时效的介绍
金陵船厂
振动时效设备原理
振动处理技术又称做振动消除应力，在我国又称做振动时效。它是将一个具有偏心 重块的电机系统（称做激振器）安放在构件上，并将构件用橡皮垫等弹性物体支承，通 过控制器起动电机并调节其转速，使构件处于共振状态。约经20~30分钟的振动处理即 可达到调整残余应力的目的。可见，用振动调整残余应力技术是十分简单和可行的。
动测量和分析，快速显示X和Y方向残余应 力值，并显示各方向的平均应力曲线。并 可将测量结果和分析曲线打印，作为检验
依据永久保存。是目前唯一能进行三维应
(完整版)残余应力产生及消除方法.
残余应力产生及消除方法船舶零件加工后,其表面层都存在残余应力。
残余压应力可提高零件表面的耐磨性和受拉应力时的疲劳强度,残余拉应力的作用正好相反。
若拉应力值超过零件材料的疲劳强度极限时,则使零件表面产生裂纹,加速零件的损坏。
引起残余应力的原因有以下三个方面: ( 一冷塑性变形引起的残余应力在切削力作用下,已加工表面受到强烈的冷塑性变形,其中以刀具后刀面对已加工表面的挤压和摩擦产生的塑性变形最为突出,此时基体金属受到影响而处于弹性变形状态。
切削力除去后,基体金属趋向恢复,但受到已产生塑性变形的表面层的限制,恢复不到原状,因而在表面层产生残余压应力。
( 二热塑性变形引起的残余应力零件加工表面在切削热作用下产生热膨胀,此时基体金属温度较低,因此表层金属产生热压应力。
当切削过程结束时,表面温度下降较快,故收缩变形大于里层,由于表层变形受到基体金属的限制,故而产生残余拉应力。
切削温度越高,热塑性变形越大,残余拉应力也越大,有时甚至产生裂纹。
磨削时产生的热塑性变形比较明显。
( 三金相组织变化引起的残余应力切削时产生的高温会引表面层的金相组织变化。
不同的金相组织有不同的密度,表面层金相组织变化的结果造成了体积的变化。
表面层体积膨胀时,因为受到基体的限制,产生了压应力;反之,则产生拉应力。
总之,残余应力即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,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,经淬火或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。
当零件在工作中因工作应力与残余应力的叠加,而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。
消除残余应力的方法
消除残余应力的方法消除残余应力是指在材料或结构中消除由外力引起的剩余应力，主要通过热处理方法实现。
1. 淬火和回火：淬火是将材料快速冷却到室温以下，使其形成马氏体结构，从而产生较高的表面硬度和残余应力。
回火是将材料在较低温度下加热一段时间，然后冷却，以减轻残余应力。
淬火和回火可以有效地消除大部分残余应力，提高材料的强度和韧性。
2. 热拉伸：热拉伸是通过加热材料到高温，然后进行拉伸，再冷却，以消除残余应力。
热拉伸方法可以使材料在不引起形变的情况下，通过热膨胀来消除应力。
3. 冷加工：冷加工是指通过塑性变形来改变材料的结构和性能，以消除残余应力。
冷加工可以通过压下、弯曲、拉伸、轧制等方式进行，可以有效地减轻残余应力。
4. 喷丸处理：喷丸处理是通过高速飞沙或高压水流冲击材料表面，以消除表面残余应力。
喷丸处理可以有效地改善材料的表面质量和耐蚀性，并减轻残余应力。
5. 超声波处理：超声波处理是将超声波能量传输到材料中，通过超声波的机械振动作用消除残余应力。
超声波处理可以迅速、均匀地改变材料的结构和性能，从而消除残余应力。
6. 磁性退火：磁性退火是通过在材料中施加高频电磁场，使材料的分子磁化方向改变，从而消除残余应力。
磁性退火可以在材料表面产生逆磁场，从而减轻残余应力。
7. 残余应力分析：通过应力测量、有限元分析或光学方法来分析和识别残余应力的分布和特征，从而采取相应的消除措施。
残余应力分析可以帮助确定消除残余应力的最佳方法，并指导材料或结构的设计和制备。
总之，消除残余应力的方法多种多样，可以根据具体情况选择合适的方法。
热处理、热拉伸、冷加工、喷丸处理、超声波处理、磁性退火和残余应力分析是常用的方法，可以有效地消除残余应力，提高材料或结构的性能和可靠性。
残余应力的产生
残余应力的产生残余应力的产生、影响及防控措施崔曙东摘要：对钢结构而言，残余应力的存在，是影响结构脆断、疲劳破损和结构稳定性降低的重要因素。
本文试图对残余应力的产生、对结构的影响和如何有效降低残余应力及影响作简单分析。
关键词：残余应力脆断疲劳破损刚度稳定性1引言钢结构自问世以来，由于其具备的强度高、自重轻、抗震性能好、、施工速度快、地基基础费用省、结构占用面积少、工业化程度高等一系列优点，钢结构在建筑领域被广泛应用。
但是，也不能否认，钢结构还存在着许多缺陷和隐患，例如稳定性从一开始就一直是钢结构中无法回避的问题，还有随着钢结构建筑的深入发展，脆断和疲劳破损等问题也越来越突出。
而上述的诸多问题，无一不与构件内部的残余应力存在密切联系，本文试图从实际出发，探讨残余应力的产生过程、对结构或构件的影响以及如何有效降低残余应力及影响。
多，计算残余应力又极为复杂，因此给残余应力的研究带来了许多困难，对焊接结构的残余应力研究就显得尤为重要。
[1]2.1.1沿焊缝轴线方向的纵向焊接残余应力施焊时，焊缝附近温度最高，在焊缝区以外，温度则急剧下降。
焊缝区受热而纵向膨胀，但这种膨胀因变形的平截面规律（变形前的平截面，变形后仍保持平面）而受到其相邻较低温度区的约束，使焊缝区产生纵向压应力。
由于钢材在高温时呈塑性状态（称为热塑状态），因而高温区这种压应力使焊缝区的钢材产生塑性压缩变形，这种塑性变形当温度下降、压应力消失时是不能恢复的。
在焊后的冷却过程中，如假设焊缝区金属能自由变形，冷却后钢材因已有塑性变形而不能恢复其原来长度。
事实上由于焊缝区与其邻近钢材是连续的，焊缝区因冷却产生的收缩变形又因平截面变形的平截面规律受到邻近低温区的钢材的约束，使焊缝区产生拉应力。
这个拉应力当焊件完全冷却后仍残留在焊缝区的钢材内，故名焊接残余应力，对于低合金钢材焊接后的残余应力常可达到其屈服点。
又因截面上残余应力必须自相平衡，焊缝区以外的钢材截面内必然有残余压应力。
焊接残余应力的产生及其消除方法
１ 残余应 力产 生原理
残余应力是在无外力作用 时， 以平衡状态存在 于物体 内部的 应力 。如下面这个例子 ， 图 １所示 ， 如 设有 ３个弹 簧 ， １） 自 图 ａ是 由状态 ， ｌ ） 图 ｂ 是用刚性板将 弹簧 的上下两端连接起来 的状态 ， 此 时并没有从外部施 加 作用 力 ， 而各 弹簧 之 间却产 生 了相 互作 用
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１４ ・ ３
第３ ４卷 第 ２ ０期 ２０ ０ ８年 ７ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＡＮｘＩ ＡＲＣＨＩｒ ＣＴＵＲＥ Ｈ Ｆ
Ｖ０ ． ． ０ １３４Ｎｏ ２
Ｊ１ ２０ ｕ． ０ ８
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施 工 技 术 ・
别为 ：
Ｐ ＝ （ —Ｚ ） Ｐ ：Ｃ （ —Ｚ ） Ｐ ＝Ｃ （ —Ｚ ） ｌ ｌ Ｚ １ ； ２ ２ Ｚ ２ ； ３ ３ Ｚ ３ 。
其 中， ｌ 为正 值是 拉应力 ； ２ 负值 是压 缩力 ； １ Ｐ ， Ｐ， ３ Ｐ 为 Ｐ ， ２
Ｐ 在各 弹簧 中产生的应力为残 余应 力。由 Ｐ ＋ ＋Ｐ ＝０ 说 明 ３ ｌ ２ ３ ，
安全 。焊接结构广泛用于航天、 桥梁 、 压力容器 等工业 中， 焊接过 是 由焊 前加 工状况所造成 的应 力。构件 若经历过 轧制 或拉拔时 ， 程中的加热和冷却循 环不 可避免 地导致 残余应力 的产 生＿ 。残 都会使 之具 有此类 残余 应力 。这种 残余应 力在 某种场 合下会叠 １ ｊ 余应力将影 响到腐 蚀 、 开裂 、 疲劳强度等力学性 能 ， 同时也会对材 加到焊接残余应力 上去 ， 而在 焊后 的变形过 程 中， 往往 也具有 附
铸造合金中的残余应力分析与控制
铸造合金中的残余应力分析与控制在铸造工艺中，残余应力是一种不可忽视的因素，它对铸件的性能和稳定性有着重要的影响。
合理分析和控制铸造合金中的残余应力，对于提高铸件的质量和寿命具有重要意义。
本文将重点探讨铸造合金中残余应力的产生机制和控制方法。
一、残余应力的产生机制1. 温度差异引起的热塑性残余应力在铸造过程中，液态合金在凝固过程中由于温度变化会出现体积收缩，而模具和模型由于热胀冷缩的原因产生应变。
这种温度差异引起的应变在冷却过程中将会形成残余应力。
2. 金属液态及凝固过程引起的组织和晶体排列的不均匀性金属在凝固过程中由于晶体的生成以及晶界的形成，其组织和晶体排列的不均匀性将导致残余应力的产生。
3. 熔化金属与模型之间的溶解反应在铸造合金中，金属与模型之间会发生溶解反应，而金属的表面会因此产生变化，导致应力的积累。
二、残余应力的分析方法1. 数值模拟分析法利用有限元分析等数值模拟方法，可以对铸造合金中的残余应力进行准确的预测和分析。
通过建立合适的模型和输入相关的工艺参数，可以模拟和分析金属在凝固过程中的应变和应力变化。
2. 试验测量法通过引入适当的试验装置和传感器，可以对铸造合金中的残余应力进行直接测量。
利用应力测量仪器，如应变计和拉压计等设备，可以准确测量不同位置和方向上的残余应力，为分析和改善铸造工艺提供依据。
三、残余应力的控制方法1. 优化铸造工艺参数通过调整铸造过程中的工艺参数，如浇注温度、冷却速率和模具的材料等，可以有效控制残余应力的产生。
选择合适的工艺参数对于减少金属体积收缩和模具热胀冷缩之间的差异是十分重要的。
2. 合理设计铸件结构合理设计铸件的结构，减少应力的集中和应变的局部堆积。
通过合理的几何尺寸和结构设计，可以改善金属的流动性和凝固过程，从而降低残余应力的产生。
3. 采用热处理工艺对于一些易产生残余应力的铸件，在铸造过程结束后，采用适当的热处理工艺可以有效减少残余应力的存在。
热处理过程中的固溶、时效等工艺手段，可以通过改变金属的组织和晶体排列状态，从而减缓和消除残余应力。
残余应力的产生和消除方法
残余应力的产生和消除方法2011年08月09日10:56转载344次阅读0次被顶共有评论1条金属构件(铸件、锻件、焊接件)在冷热加工过程中产生残余应力，高者在屈服极限附近构件中的残余应力大多数表现出很大的有害作用；如降低构件的实际强度、降低疲劳极限，造成应力腐蚀和脆性断裂，由于残余应力的松弛，使零件产生变形，大大的影响了构件的尺寸精度。
因此降低和消除构件的残余应力就十分必要了。
一、残余应力的产生1.铸造应力的产生(1)热应力铸件各部分的薄厚是不一样的，如机床床身导轨部分很厚，侧壁.筋板部分较薄，其横向端面如图一所示。
铸后，薄壁部分冷却速度快收缩大，而厚壁部分，冷却速度慢，收缩的小。
薄壁部分的收缩受到厚壁部分的阻碍，所以薄壁部分受拉力，厚壁部分受压力。
因纵向收缩差大，因而产生的拉压也大。
这时铸件的温度高，薄厚壁都处于塑性状态，其压应力使厚壁部分变粗，拉应力使薄壁部分变薄，拉压应力，随塑性变形而消失。
铸件逐渐冷却，当薄壁部分进入弹性状态而厚壁部分仍处于塑性时，压应力使厚壁部分产生塑性变形，继续变粗，而薄壁部分只是弹性拉长，这时拉压应力随厚壁部分变粗而消失。
铸件仍继续冷却，当薄厚壁部分进入弹性区时，由于厚壁部分温度高，收缩量大。
但薄壁部分阻止厚壁部分收缩，故薄壁受压应力，厚壁受拉应力。
应力方向发生了变化。
这种作用一直持续到室温，结果在常温下厚壁部分受拉应力，薄壁部分受压应力。
这个应力是由于各部分薄厚不同。
冷却速度不同，塑性变形不均匀而产生的，叫热应力。
在导轨或侧壁的同一个截面内，表层与内心部，由于冷却快慢不同，也产生相互平衡拉压的应力，用类似与上述方法分析，可知在室温下表层受压应力，心部受拉应力，并且截面越大，应力越大，此应力也叫热应力。
(2)相变应力常用的铸铁含碳量在2.8-3.5%，属于亚共晶铸铁，由结晶过程可知①：厚壁部分在1153℃共晶结晶时，析出共晶石墨，产生体积膨胀，薄壁部分阻碍其膨张，厚壁部分受压应力，薄壁部分受拉应力，薄辟部分受拉应力。
焊接残余应力产生原因分析及消除方法
焊接残余应力产生原因分析及消除方法摘要：焊接应力即是在焊接结构时由于焊接而产生的内应力，它可以依据产生作用的时间被分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。
所谓焊接瞬时应力是指在焊接的过程中某一个焊接瞬时产生的焊接应力，它是会跟着时间的变化而发生变化的，而在焊接之后，某一个受到焊接的焊件内还残留的焊接应力被称为焊接残余应力。
关键词：焊接残余应力；原因；消除方法1产生焊接残余应力的原因之所以会产生焊接残余应力，主要是由于焊件在焊接的过程中所受到的加热是不均匀的。
按照焊接残余应力的发生来源，可将焊接残余应力分为直接应力、间接应力和组织应力三种。
（1）直接的焊接应力是焊接残余应力所产生的最主要的原因，它是受到不均匀的加热和冷却之后所产生的，根据加热和冷却时的温度梯度而发生变化。
（2）间接的焊接应力则是焊件由于焊前的加工状况造成的应力。
焊件在受到轧制和拉拔时会产生一定的残余应力。
间接的残余应力如果在某一种场合下叠加到焊接的残余应力上去，焊件受到焊接发生变形，也会将其影响附加到焊接残余应力上去。
而且，焊件一旦受到外来的某一种约束，产生相应的附加应力，也属于间接应力的范畴。
（3）组织应力也就是由相变造成的比容变化而产生的应力，它的产生是由于焊件的组织发生了变化。
虽说组织应力会由于含碳量和材料其他成分的不同而产生差异，但我们一般都会将其所产生的影响进行分析研究。
2焊接残余应力控制方法2.1焊接结构焊接是产生焊接残余应力的根本原因，减少焊缝数量和尺寸能有效减少焊接量，通过控制焊接量可有效减少应力。
在同等焊接强度下，焊缝尺寸较小的，其焊接残余应力较小。
应尽量避免多条焊缝在同一部位集中，焊缝距离过近时，焊缝间会产生耦合，形成复杂残余应力场，焊缝间距离一般应大于3倍板厚且不小于100mm。
应尽量采用刚度较小的焊接接头形式，其结构拘束度小，能够通过变形释放焊接应力，残余应力较小。
2.2焊接工艺结构组件拆分、焊前预热、焊接参数设置、焊接顺序等对焊接应力影响较大。
proto残余应力
proto残余应力PROTO残余应力是材料科学中一个非常重要的概念，它是指在材料的制备过程中，由于加工和变形等原因导致的一种内部应力状态。
这种应力状态常常会对材料的性能和结构产生很大的影响，因此在材料研究领域中备受瞩目。
下面，我们将从以下几个方面介绍PROTO残余应力的相关知识。
一、PROTO残余应力的形成原因PROTO残余应力的形成原因有很多，最主要的是材料的制备过程中的冷加工或热加工。
比如，高温下热处理的金属材料，在冷却过程中由于温度变化引起的热胀冷缩现象，就会导致内部残余应力的形成。
此外，材料的加工过程也是PROTO残余应力形成的重要原因。
比如，锻造、挤压、拉伸等加工过程会对材料进行形变，这些形变会导致材料内部出现残余应力。
二、PROTO残余应力对材料性能的影响PROTO残余应力对材料的性能和结构产生非常重要的影响。
首先，它会降低材料的强度和韧性。
因为在应力作用下，材料内部的缺陷和裂纹会更容易扩展，导致材料的损伤和失效。
其次，PROTO残余应力还会影响材料的物理和化学性质。
比如，如果残余应力足够大，就会导致材料的氢脆化现象，使材料的脆性增加。
三、PROTO残余应力的测量和分析方法为了有效地评估和控制PROTO残余应力，需要对其进行测量和分析。
常用的PROTO残余应力测量和分析方法主要有X射线衍射、中子衍射、红外法和磁力法等。
其中，X射线衍射是最常用的测量方法之一，通过测量晶格的畸变来计算出残余应力的大小和分布情况。
四、PROTO残余应力的消除和减轻方法为了减轻或消除材料中的PROTO残余应力，有很多方法可以采用。
其中最常用的方法是热处理和表面处理。
热处理可以使材料内部的残余应力得到缓解和减轻，从而提高材料的性能和稳定性。
表面处理则可以通过改变材料表面的形态和物性等，减轻或消除残余应力。
综上所述，PROTO残余应力对材料性能和结构产生着非常重要的影响。
在材料研究和应用中，必须对其进行充分的理解和控制，以提高材料的性能和质量。
残余应力 消除机理
残余应力消除机理一、残余应力的定义和产生原因残余应力是指材料在加工或应力加载后，未能完全消除的应力。
其产生原因主要有热应力、冷却应力、机械应力等。
比如在金属加工过程中，由于塑性变形和相变引起的温度梯度，会导致残余应力的产生。
二、残余应力的危害和影响残余应力对材料性能和使用寿命的影响是不容忽视的。
首先，残余应力可能导致材料的变形、破裂和失效。
其次，残余应力会降低材料的强度和韧性，影响其力学性能。
此外，残余应力还会影响材料的耐蚀性、疲劳寿命和尺寸稳定性。
三、残余应力消除的方法和机理为了消除残余应力，可以采取以下几种方法：1. 热处理：通过加热和冷却的方式，利用材料的热塑性变形特性，使残余应力得到释放和消除。
2. 机械加工：通过切削、打磨等机械加工方法，改变材料的形状和尺寸，达到消除残余应力的目的。
3. 冷却处理：通过控制冷却速率，使材料均匀冷却，避免产生温度梯度，从而减少残余应力的产生。
残余应力的消除机理主要有以下几种：1. 塑性变形：材料在塑性变形过程中，原先存在的残余应力会得到部分或完全释放。
2. 相变：材料的相变过程中，晶体结构的变化会引起残余应力的消除。
3. 热稳定：在高温下，材料的晶体结构会重新排列，从而消除残余应力。
4. 弹性回复：材料在受到外力作用后，会发生弹性变形，在外力去除后，材料会部分或完全恢复原状，从而消除残余应力。
四、残余应力消除的应用领域和意义残余应力消除技术在工程领域有着广泛的应用。
比如在航空航天、汽车制造、电子设备等领域，对材料的残余应力进行有效的消除，可以提高产品的性能和可靠性，减少材料失效的风险。
此外，残余应力消除还可以提高材料的加工性能，减少加工工艺中的变形和破损情况。
总结起来，残余应力消除是一项重要的材料工程技术，对于提高材料的性能和可靠性具有重要意义。
通过合理的方法和机理，可以有效地消除残余应力，保证材料的稳定性和可靠性，提高产品的质量和寿命。
残余应力与变形的关系 -回复
残余应力与变形的关系-回复残余应力与变形的关系是材料力学研究的重要课题之一。
在实际工程应用中，材料经历了外力的作用后，即使外力消失，材料内部仍存在一定的残余应力。
残余应力是指在物质内部形成的应力状态，该状态保存在物质内部，在无外力作用的情况下仍存在。
它是材料加工和工程使用过程中产生的应力留在材料内部导致的现象。
残余应力与变形之间的关系可以通过以下步骤来回答：第一步：产生残余应力的原因和方式在材料加工过程中，形变通常是无法完全弹性恢复的。
这意味着材料在变形后会产生内部应力，而这些应力不会随着外力消失而消失。
常见的产生残余应力的方式包括：1. 冷加工：材料在冷加工（如锻造、压延等）中，由于变形速度较大，形成的应力无法及时释放，导致产生残余应力。
2. 焊接：焊接过程中，由于热变形和冷却过程中的温度差异，会导致产生残余应力。
3. 热处理：热处理过程中，由于材料晶粒的重新排列和形变，会产生残余应力。
第二步：残余应力的影响残余应力对材料性能和工件的使用寿命有着重要影响。
它们可能导致以下问题：1. 延长材料疲劳寿命：残余应力降低了材料的疲劳强度和寿命，因为它们对材料内部的位错和裂纹起到了催化作用。
2. 引起尺寸变化：残余应力可能导致材料或工件的尺寸变化，使其与设计要求不符。
3. 引发应力腐蚀和应力开裂：由于残余应力，材料对环境中的腐蚀性介质更加敏感，从而可能导致应力腐蚀和应力开裂。
第三步：衡量残余应力的方法为了更好地了解残余应力对材料的影响，需要进行残余应力的测量。
常见的残余应力测量方法包括：1. X射线衍射法：通过测量材料晶体的衍射角度，来确定残余应力的大小。
2. 中子衍射法：利用中子束的衍射效应来测量残余应力。
3. 非破坏性测试方法：如超声波测量、光学方法等，可以通过测量材料的声波传播速度或变形情况来得到残余应力。
第四步：减小或消除残余应力的方法为了减小或消除残余应力，可以采取以下方法：1. 热处理：通过热处理过程中的热处理温度和时长来改变晶体结构，使残余应力得到释放或减小。
何为残余应力,如何消除
何为残余应力，如何消除
在外力消除后仍保留在金属内部的应力称为残余应力或内应力。
残余应力是由于金属的不均匀变形和不均匀的体积变化造成的。
残余应力按内应力作用范围，可分为宏观内应力（第一类残余应力）、晶界内应力（第二类残余应力）和晶格畸变内应力（第三类残余应力）。
宏观内应力：当金属发送不均匀变形，而物体的完整性又限制这种不均匀变形的自由发展时，在金属物体内大部分体积之间产生互相平衡起来的应力，这种因变形不均匀所出现的应力称为宏观内应力。
晶间内应力：由于金属各晶粒的空间取向不同，在发送变形时，相邻的两个晶粒发生了不均匀变形，两者之间相互制约而产生平衡，阻碍变形的自由发展，变形结束后残留在晶体内形成晶间内应力。
晶格畸变内应力：变形不均匀不仅表现在各晶粒之间，因受其周围晶粒影响不同，在同一晶粒各个部位也存在变形不均匀，产生一定晶格畸变，限制变形的自由发展，变形后残留在晶粒内部形成晶格畸变内应力。
残余应力会导致工作变形、开裂和部分尺寸或形状改变，缩短工件的使用寿命。
为了消除残余应力，一般采用热处理法和机械处理法。
允许退火的金属材料可以采用退火的方法消除残余应力。
消除残余应力的退火一般在较低的温度（低于再结晶温度）下进行，即恢复期，此时残余应力可大部分消除，而不会引起材料强度的降低；在较高温度下退火虽然能彻底消除残余应力，但会造成金属力学性能改变，特别是强度的
降低和制品晶粒的粗化。
机械处理法是在制品的表面在附加一些表面变形，使之产生新的压副应力以抵消制品内的残余应力或尽量减小其数值。
当材料表面有拉伸残余应力时才可以该方法。
例如管棒材的多辊矫直，带材的拉弯矫、张力退火等均是消除残余应力的有效方法。
高分子材料制品残余应力时效处理方法
一、概述高分子材料制品在加工成型过程中往往会产生残余应力，这些残余应力若不及时处理可能会导致制品的变形、开裂甚至性能下降。
残余应力的时效处理方法显得至关重要。
本文将对高分子材料制品残余应力的时效处理方法进行探讨。
二、残余应力的来源1.加工成型过程中的内应力高分子材料在加工成型过程中，由于受到外力的拉伸、挤压或变形等过程中，内部分子链会发生移位及重新排列，从而产生内部应力。
一旦释放原封闭状态，这种内部应力将成为残余应力。
2.材料性能不均匀引起的残余应力高分子材料的熔体黏度和固化速度等指标可能会因受温度、压力、时间等条件影响而导致不均匀，从而引起残余应力。
三、高分子材料制品残余应力的危害1.影响制品的使用寿命残余应力会使高分子材料制品的结构不稳定，容易发生断裂、变形等现象，从而影响其使用寿命。
2.影响制品的力学性能残余应力会降低高分子材料制品的力学性能，如硬度、强度、韧性等会受到不同程度的影响。
3.影响制品的外观质量残余应力会导致高分子材料制品的表面出现裂纹、鼓包等缺陷，从而影响制品的外观质量。
四、高分子材料残余应力时效处理方法1.热处理利用热处理的方式，将高分子材料制品置于适当的温度下，通过改变分子链结构，使残余应力得以释放和消除。
2.光照处理光照处理是一种新型的残余应力处理方法，通过光的照射得以使残余应力逐渐减小并最终释放。
3.化学处理在适当的环境下，使用特定的化学品对高分子材料制品进行处理，以减小或消除残余应力。
五、高分子材料残余应力时效处理方法的选择1.结合实际情况在选择残余应力时效处理方法时，需结合制品材料、成型过程、应用环境等多个因素进行考量。
2.验证效果在进行残余应力时效处理后，需要进行相关测试验证处理效果，从而确定处理方法的有效性。
六、结论高分子材料残余应力时效处理是保证制品质量和性能稳定性的关键环节，选择合适的处理方法，结合实际情况进行应用，并进行有效的验证，对于提高高分子材料制品的质量和性能具有重要意义。
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残余应力产生及消除方法
船舶零件加工后,其表面层都存在残余应力。
残余压应力可提高零件表面的耐磨性和受拉应力时的疲劳强度,残余拉应力的作用正好相反。
若拉应力值超过零件材料的疲劳强度极限时,则使零件表面产生裂纹,加速零件的损坏。
引起残余应力的原因有以下三个方面: ( 一冷塑性变形引起的残余应力
在切削力作用下,已加工表面受到强烈的冷塑性变形,其中以刀具后刀面对已加工表面的挤压和摩擦产生的塑性变形最为突出,此时基体金属受到影响而处于弹性变形状态。
切削力除去后,基体金属趋向恢复,但受到已产生塑性变形的表面层的限制,恢复不到原状,因而在表面层产生残余压应力。
( 二热塑性变形引起的残余应力
零件加工表面在切削热作用下产生热膨胀,此时基体金属温度较低,因此表层金属产生热压应力。
当切削过程结束时,表面温度下降较快,故收缩变形大于里层,由于表层变形受到基体金属的限制,故而产生残余拉应力。
切削温度越高,热塑性变形越大,残余拉应力也越大,有时甚至产生裂纹。
磨削时产生的热塑性变形比较明显。
( 三金相组织变化引起的残余应力
切削时产生的高温会引表面层的金相组织变化。
不同的金相组织有不同的密度,表面层金相组织变化的结果造成了体积的变化。
表面层体积膨胀时,因为受到基体的限制,产生了压应力;反之,则产生拉应力。
总之,残余应力即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,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,经淬火或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。
当零件在工作中因工作应力与残余应力的叠加,而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。
消除方法:
一、自然时效
自时效是通过把零件暴露于室外,经过几个月甚至几年的时间,使其尺寸精度达到稳定的一种方法。
这种时效方法早已被普遍采用。
大量的试验研究和生产实践证明,自然时效具有稳定铸件尺寸精度的良好效果。
二、热时效
1.用的工艺方法就是进行消除应力的退火,这种方法的特点就是能够大幅度的降低构件的残余应力,尺寸精度稳定。
构件加热到400-700°C时,技术构件即具有相当的单行,同时具有明显的塑性,这个温度范围称为弹性转变温度。
2.影响热时效效果的因素
a. 热时效中,退火温度是影响消除残余应力效果的最重要因素。
b. 热时效保温时间
c. 热时效升温速度
d. 热时效降温速度
e. 热时效炉的温差
f. 零件在炉中的放置与支撑
三、振动时效法
振动时效的实质是以共振的形式给零件施加附加动应力,当附加动应力与残余应力叠加后,达到或超过材料的屈服极限时,零件发生微观或宏观塑性变形,从而降低和均化零件内部的残余应力,并使其尺寸精度达到稳定。
其特点有:
1. 投资少
2. 生产周期短
3. 使用方便
4. 适应性强
5. 节约能源,降低成本
6. 机械性能显著提高
7. 符合环保要求
8. 操作简单,易于实现机械自动化。
可避免金属零件在热时效过程中产生的翘曲变形、氧化、脱碳及硬度降低等缺陷。
四、静态过载法
是以静力或静力矩的形式,暂时加载于构件上,并在这种载荷下保持一段时间,从而使零件尺寸精度获得稳定的时效方法。
用于焊接件时需要将载荷加大到使原来应力与附加应力之和接近于材料的屈服极限,才能消除残余应力。
静态过载法的精度稳定性效果,取决于附加应力的大小及应力下保持时间。
特别指出,静态过载法处理后构件中仍然保持着相当大的残余应力。
五、热冲击时效法
1970年前后出现的一种新颖的稳定零件尺寸精度的时效工艺法。
其实质就是将零件进行快速加热,使加热过程中造成的热应力正好与残余应力叠加,超过材料的屈服极限引起塑性变形,从而使原始残余应力很快松弛并稳定化。
六、声波时效法
超声波时效法首先在前苏联诞生,并在发达国家得到推广,该方法起先主要应用于船舶、核潜艇、航空航天等对消除应力非常严格的军事领域。
但是由于超声波法只能解决构件表层一定深度内的应力问题,所以相对应用环境较窄,且成本颇高。
七、其它方法
爆炸法、打压法、锤击、喷丸、滚压等。
喷丸强化是行之有效、应用广泛的强化零件的手段,喷丸的同时也改变了表面残余应力状态和分布,而喷丸产生的残余压应力又是强化机理中的重要因素。