消除残余应力的方法消除应力退火振动时效
振动消除工件残余应力探讨
振动消除工件残余应力探讨摘要关键词：概述振动法消除焊接件和铸件的残余应力的方法不仅可以完成热处理消除应力的工作，而且可以做得更快更好，更方便，也更节省经济费用，因此，振动法消除工件残余应力的方法在世界各国的许多工业领域得到快速的应用和推广。
焊接构件和铸造工件在加工过程中．由于温度场的存在及冷凝收缩时的不均匀、组织的不均匀等会形成残余应力。
残余应力的存在会导致工件的变形开裂，因此消除残余应力是机械制制造业必须解决的重大课题。
由来已久的自然时效法，即将工件置放室外，长期经受温度变化的作用，也可取得消除残余应力的效果。
然而此法处理周期过长，一般需一年以上，不适应现代化生产需要。
热处理法可缩短周期．效果也好，是消除残余应力的传统方法。
由于热处理法耗能较多，于是工业发达国家率先提出振动的处理方法，即振动消除应力(VSR(Vibrational Stress Relief))方法。
这一方法的提出可追溯很久以前。
但真正得到重视和推广还是60年代。
这与能源紧张和燃料价格上不无关系。
现在这一方法已经为现代各工业国所普遍采用，成为保持工件形状及尺寸稳定性的有效手段。
被处理工件最大重量可达l 50t。
此法的应用在我国起步稍晚，70年代末，我国开始引入国外的振动应力消除技术，逐步应用在外形简单的中小型铸、焊工件上，并且积累了一定的经验。
但在机床、柴油机等零部件的处理方面也作过一些有益的探索，但总的看来，离普遍推广还相去甚远。
与热处理方法相比。
VSR法的主要优点在于：a）节省能源(可节能90% )，无污染；b）处理周期短，仅需几十分钟；c）可用于大多数材料(金属和非金属材料)、不同结构形状和尺寸的工件，不会产生氧化皮、变色、金相组织改变；d）处理和设备费用低，易于使用和维修。
由于处理设备的外廓尺寸与重量小，具有便携性，这对处理大型工件尤具意义，可免除大型工件在加工现场与热处理车间之间的搬运困难。
然而，也不可认为VSR法能完全取代热处理法。
消除焊接残余应力的措施
爆炸法工艺
• 将特种专用炸药沿焊缝走向粘贴在焊缝附近。炸药引爆后产生连 续的冲击波迫使结构的峰值应力区域发生塑性变形，以此达到消 应力的目的。据报道消除厚度可达70mm，效果可达60％，瞬间完 成，适合大型和特大型结构，在水利涵管方面应用较多。爆炸法 消应力施工时十分强调安全措施，故在城市建筑中应用有一定困 难。
超声冲击与锤击
• 超声冲击消应力技术由乌克兰巴顿焊接研究所提出，近年引入我 国，已在北京电视台钢结构立柱上进行过试验。超声冲击消应力 工艺的特点是：在超声频率（≥16KHz）下应用束状冲头，在对焊 趾和焊缝表面进行冲击；试验表明： ⑴超声冲击对一定深度的表层有消应力的效果，在采用对焊道全 覆盖冲击时，被冲击的表面会形成压应力，对2～4mm 深度层消应 力效果可达34～55％。 ⑵采用焊趾冲击法，可以快速修复焊趾的缺陷，降低应力集中。 并伴随其压应力区的作用可以在一定程度上降低焊趾边未受冲击 焊缝的残余应力，下降率达19％，对提高接头的疲劳寿命有明显 作用。 ⑶由于冲击工艺处理的特点，仅可以用于冲击工具可达的外表面， 其工作效率约为1200mm2/min。冲击工艺是以点接触、 压应力屈服为主要特征的“面效应”型消应力工艺，伴随一定的 振动时效效果，比较适合高拘束状态短焊缝的局部处理。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2、焊接残余应力的影响
焊接残余应力会： ① 影响加工尺寸精度；
② 增加工件工作时的内应力，降低承载能力； ③ 还会引起裂纹，甚至造成脆断； ④ 应力的存在会诱发应力腐蚀裂纹。
3、减小残余应力的措施
①设计措施 • 减少焊缝数量 • 避免焊缝过于集中
•采用拘束度小的结构形式
②工艺措施 • 采用合理的装配焊接顺序和方向 • 缩小焊接区与结构整体之间的温差 • 降低焊缝拘束度 • 加热其他部位，使焊缝膨胀自由度加大， 减少压缩塑性变形。
您知道几种铝合金残余应力消除方法(干货)
您知道几种铝合金残余应力消除方法（干货）2014-04-04小编欧巴牟铝百度亲，晚上好！人生就像过节：走过元旦，新生的感觉真好；情人节，爱人甜蜜。
元宵节，花灯依旧。
三八节，当女人真好；愚人节，没事偷着乐。
转眼到了清明节，突然顿悟，一切繁华喧嚣不过过眼云烟，人生苦短，该奋斗奋斗，该享受享受，该问候时别只在心里想想。
昨天小编分享了残余应力对铝合金材料的影响，今天小编继续来分享如何铝合金淬火残余应力消除技术研究现状，这里面的内容也是一直困惑小编的问题，如何有效的消除残余内应力。
铝合金板材与模锻件等半成品往往存在很大的残余应力场,有关研究结果表明,通过采用热水淬火或有机介质淬火来降低残余应力数值的实际效果非常有限,因此,在铝合金在毛坯生产过程中,必须安排专门的消除残余应力工艺。
英美等发达国家从上世纪50年代就开始该方面研究,并已形成包括机械拉伸法(TX51)、模冷压法(TX52)、上坡淬火法,(TX53)、模拉压法(TX54)、振动消除法等一整套专门的残余应力消除工艺。
时效消除法是降低淬火残余应力的传统方法。
由于铝合金材料尤其是航空用铝合金材料对温度非常敏感,时效温度的提高,必然明显降低强度指标,使MgZn2等强化相析出过多,产生过时效现象。
因此,淬火后时效处理通常在较低温度(小于200-250℃)下进行,因而影响了应力消除效果(仅为10-35%)。
机械拉伸法消除应力的原理是将淬火后的铝合金板材,沿轧制方向施加一定量的永久拉伸塑性变形,使拉伸应力与原来的淬火残余应力叠加后发生塑性变形,使残余应力得以缓和与释放。
有关研究结果表明,机械拉伸法最高可消除90%以上的残余应力。
但该种方法仅适合于形状简单的零件,且对拉伸前铝合金板材的组织均匀性要求较高,多用于铝加工工厂。
模冷压法是在一个特制的精整模具中,通过严格控制的限量冷整形来消除复杂形状铝合金模锻件中的残余应力。
事实上“模压”这种叫法不够确切,因为其主要作用机理是使铝合金模锻件的局部材料受“拉伸”或者“压缩”作用。
消除残余应力的方法
消除残余应力的方法(金属)-—时效处理消除残余应力的方法(金属）-—时效处理金属工件（铸件、锻件、焊接件）在冷热加工过程中都会产生残余应力，残余应力值高者（单位为Pa）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。
因此降低和消除工件的残余应力就十分必要了,特别是在航空航天、船舶、铁路及工矿生产等应用的，由残余应力引起的疲劳失效更不容忽视。
目前的针对残余应力的不同处理方法有:自然时效方法和人工时效方法(包括热处理时效、敲击时效、振动时效、超声冲击时效)1、自然时效——适合：热应力（铸造锻造过程中产生的残余应力) 冷应力(机械加工过程中产生的残余应力）焊接应力（焊接过程中产生的应力)自然时效是最古老的时效方法。
它是把构件露天放置于室外，依靠大自然的力量，经过几个月至几年的风吹、日晒、雨淋和季节的温度变化，给构件多次造成反复的温度应力。
再温度应力形成的过载下，促使残余应力发生松弛而使尺寸精度获得稳定。
自然时效降低的残余应力不大，但对工件尺寸稳定性很好,原因是工件经过长时间的放置，石墨尖端及其他线缺陷尖端附近产生应力集中，发生了塑性变形,松弛了应力，同时也强化了这部分基体，于是该处的松弛刚度也提高了,增加了这部分材质的抗变形能力，自然时效降低了少量残余应力,却提高了构件的松弛刚度，对构件的尺寸稳定性较好，方法简单易行,但生产周期长。
占用场地大，不易管理，不能及时发现构件内的缺陷,已逐渐被淘汰。
2、热处理时效——适合：热应力(铸造锻造过程中产生的残余应力）冷应力（机械加工过程中产生的残余应力）焊接应力（焊接过程中产生的应力）热时效处理是传统的消除残余应力方法。
它是将构件由室温缓慢，均匀加热至550℃左右，保温4-8小时，再严格控制降温速度至150℃以下出炉.热时效工艺要求是严格的,如要求炉内温差不大于±25℃，升温速度不大于50℃/小时，降温速度不大于20℃/小时.炉内最高温度不许超过570℃,保温时间也不易过长，如果温度高于570℃，保温时间过长，会引起石墨化,构件强度降低。
消除内应力的方法
消除内应力的方法-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1消除内应力的方法1，震动消除应力，振动消除应力简介振动时效又称振动消除应力法，是将工件（包括铸件、锻件、焊接结构件等）在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的振动处理，消除其残余应力，使尺寸精度获得稳定的一种方法。
这种工艺具有耗能少、时间短、效果显着等特点。
近年来在国内外都得到迅速发展和广泛应用。
振动时效的实质是以振动的形式给工件施加附加应力, 当附加应力与残余应力叠加后, 达到或超过材料的屈服极限时, 工件发生微观塑性变形, 从而降低和均化工件内的残余应力, 并使其尺寸精度达到稳定.在工件上施加附加应力的方法有很多种。
施加静力或静力矩也可得到消除应力、稳定精度的效果，这就是静态过载法以动力形式施加的附加应力也可以是冲击、随机振动或周期振动，周期振动中包括共振。
在本世纪五十年代前后，随着现代科学技术的发展，振动理论、测试技术和激振设备都得到迅速发展，从而发现，在工件的共振频率下进行振动，可以缩短振动处理时间，消除应力和稳定精度的效果更好，能源消耗也最少。
同时出现了相应的振动设备。
这种新型的振动时效工艺和设备的出现，立即受到各国的高度重视，迅速应用于生产实践中。
目前各国采用的振动时效工艺，大多数是共振时效。
这种工艺是将激振器牢固地夹持在被处理工件的适当位置上，通过振动设备的控制部分，根据工件的大小和形状调节激振力，并根据工件的固有频率调节激振频率，直至使联结在工件上的振动传感器（速度计或加速度计）所接收的信号达到一个最大值。
这时标志工件已达到共振。
在这种状态下持续振动一段时间，即可达到消除应力、稳定尺寸精度的目的。
由于这种工艺日趋成熟，振动和控制设备日臻完善，振动时效已为十多个工业发达国家广泛采用。
美国某应力消除公司，进行5000多项振动时效处理，结果分析成本仅为热时效的10%，在消除应力方面完全可取代热时效。
英国和西德对飞机装配型架的焊接梁和框架普遍采用了振动时效，苏联金属切削机床实验科学研究院将振动时效工艺推荐给各机床厂，某些重型机床厂的大件和基础零件全部采用了振动时效。
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
消除焊接残余应力的四种方法
消除焊接残余应力的四种方法杨延功焦启林【摘要】：正1.高温回火法消除焊接残余应力的高温回火分整体和局部两种方式。
(1)整体高温回火。
将整个焊件放在炉中加热到一定温度,然后保温一段时间再冷却。
同一种材料,回火温度越高、时间越长,残余应力消除得越彻底。
通过整体高温回火可消除80%～【关键词】：消除焊接残余应力高温回火温差拉伸消除残余应力消除应力回火温度液压试验机械拉伸法焊接结构具体方法【分类号】：TG407【正文快照】：1.高温回火法消除焊接残余应力的高温回火分整体和局部两种方式。
川整体高温回火。
将整个焊件放在炉中加热到一定温度，然后保温一段时间再冷却。
同一种材料，回火温度越高、时间越长，残余应力消除得越彻底。
通过整体高温回火可消除80%- 90%的残余应力，这是生产中应用最广1、自然时效2、热时效3、振动时效（目前用的最多的一种）振动时效的实质是以共振的形式给工件施加附加动应力，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，工件发生微观或宏观塑性变形，从而降低和均化工件内部的残余应力，并使其尺寸精度达到稳定。
残余应力产生及消除方法残余应力产生：工件经机械加工后，其表面层都存在残余应力。
残余压应力可提高工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。
若拉应力值超过工件材料的疲劳强度极限时，则使工件表面产生裂纹，加速工件的损坏。
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工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。
浅议控制和消除焊接残余应力的方法
浅议控制和消除焊接残余应力的方法摘要在分析残余应力产生原理的基础上，介绍了焊接残余应力的概念，并探讨了焊接残余应力产生的原因及其影响因素，提出了消除焊接残余应力的方法，指出研究和测量构件中残余应力对生产和科学试验具有重要意义。
希望能够对今后提高产品内部质量及减少安全隐患方面提供一些有效对策。
关键词焊接，残余应力，物理特性，方法焊接作为钢结构中的重要工艺，是一个牵涉到电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程，接关系到工程质量的好坏、结构的安全。
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，同时也会对材料的物理机械性能产生巨大影响，对结构的强度造成很大危害，历史上许多灾难性破坏事故大多是由结构中的残余应力引起。
因此，研究和测量构件中残余应力对生产和科学试验有着重大的意义。
一、焊接残余应力产生原因及影响因素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。
焊接过程中，某一瞬时的焊接应力称为焊接瞬时应力，它随时间而变化，焊接后残留在焊件内的焊接应力称为焊接残余应力。
焊接残余应力产生的主要原因是由焊接过程中不均匀加热所引起的。
以熔焊方法为例，影响这一过程的主要因素，一方面是材料物理特性和力学性能，如热导率，比热容c，密度等；另一方面是不同类型焊接热源的影响，焊接热源的种类、热源能量密度的分布、热源的移动速度、被焊接件的形状与厚度都直接影响着热源引起的温度场分布，因而也改变着焊接残余应力的分布规律。
二、控制焊接残余应力的措施焊接残余应力是可以通过结构设计和焊接工艺措施等加以调节和控制的。
（一）设计措施焊接过程中，尽量减少结构上焊缝的数量和焊缝尺寸，多一条焊缝就多一处应力场。
大的焊缝尺寸，热影响区大，变形较大，相应残余内应力较大。
焊缝间保持足够的距离，焊缝过分集中不仅使内应力分布不均匀。
而且可能出现双向、三向复杂的残余内应力状态。
消除残余应力去应力方法(振动时效处理)
金属焊接应力消除设备、振动时效仪机、振动时效设备、应力消除设备、震动时效处理机、时效震动仪、金属剩余应力消除专家、超声波消除应力设备、超声冲击设备、外表加工设备、应力检测仪、应力应变检测仪器、内应力钻孔测试法、焊接应力消除设备、时效处理机器、剩余应力消除专家、金属时效处理最正确设备在工件的铸造、焊接、锻造、机械加工等制造过程中，工件内部会产生剩余应力。
剩余应力的存在必然会导致工件变形、开裂，严重影响了工件的尺寸稳定性，降低工件的疲劳寿命。
传统的时效处理方法是自然时效和热时效。
但自然时效消费周期长、积压资金、占用场地；热时效又受退火温度、升降温时间速度、时效炉的温差等各种因素的影响，且投资宏大。
随着科技的开展，对时效果求越来越高。
振动时效由于时效效果好、对工件的尺寸稳定性强、经济实用、投资少、节能显著等特点，逐渐取代传统的自然时效和热时效，越来越广泛的应用于理论中。
三种时效工艺效果比照图项目自然时效热时效振动时效应力消除率10%左右30—80%30—60%尺寸稳定性好较差较好时效本钱占场地、占资金150—300元/吨10元/吨时效周期一般半年以上20—60小时一小时内环境保护无污染污染较严重无污染抗变形才能较好比时效前降低较好时效变形量可忽略不计较大可忽略不计工件适应性几乎任何工件受尺寸、材质限制几乎任何工件工序安排须在精加工前须在精加工前任何工序之间振动时效源自于敲击时效。
通过专用设备使工件在固有频率下产生共振，使周期性的动应力与剩余应力叠加，使工件部分产生塑性变形而释放应力。
从而降低和均化工件内部的剩余应力，使工件尺寸精度到达稳定。
产品简介：一.BN-I 神州系列频谱振动时效系统1.全国独有的频谱谐波式剩余应力消除系统，兼具低/高频时效，亚共振时效于一体。
2.全自动科学的动态跟踪功能，科学合理扫描工件的共振谐波峰值，并给出断定方案。
3.自动选择适宜的谐波振动频率、并进展自动频率分析，合理安排时效加工时间，使剩余应力的消除和均化更彻底，时效效果更明显。
振动时效设备消除残余应力的机理
振动时效设备消除残余应力的机理振动时效又称振动消除应力法，是将工件（包括铸件、锻件、焊接结构件等）在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的振动处理，消除其残余应力，使尺寸精度获得稳定的一种方法。
这种工艺具有耗能少、时间短、效果显著等特点。
近年来在国内外都得到迅速发展和广泛应用。
振动时效的实质是以振动的形式给工件施加附加应力, 当附加应力与残余应力叠加后, 达到或超过材料的屈服极限时, 工件发生微观塑性变形, 从而降低和均化工件内的残余应力, 并使其尺寸精度达到稳定.在工件上施加附加应力的方法有很多种。
施加静力或静力矩也可得到消除应力、稳定精度的效果，这就是静态过载法以动力形式施加的附加应力也可以是冲击、随机振动或周期振动，周期振动中包括共振。
在本世纪五十年代前后，随着现代科学技术的发展，振动理论、测试技术和激振设备都得到迅速发展，从而发现，在工件的共振频率下进行振动，可以缩短振动处理时间，消除应力和稳定精度的效果更好，能源消耗也最少。
同时出现了相应的振动设备。
这种新型的振动时效工艺和设备的出现，立即受到各国的高度重视，迅速应用于生产实践中。
目前各国采用的振动时效工艺，大多数是共振时效。
这种工艺是将激振器牢固地夹持在被处理工件的适当位置上，通过振动设备的控制部分，根据工件的大小和形状调节激振力，并根据工件的固有频率调节激振频率，直至使联结在工件上的振动传感器（速度计或加速度计）所接收的信号达到一个最大值。
这时标志工件已达到共振。
在这种状态下持续振动一段时间，即可达到消除应力、稳定尺寸精度的目的。
由于这种工艺日趋成熟，振动和控制设备日臻完善，振动时效已为十多个工业发达国家广泛采用。
美国某应力消除公司，进行5000多项振动时效处理，结果分析成本仅为热时效的10%，在消除应力方面完全可取代热时效。
英国和西德对飞机装配型架的焊接梁和框架普遍采用了振动时效，苏联金属切削机床实验科学研究院将振动时效工艺推荐给各机床厂，某些重型机床厂的大件和基础零件全部采用了振动时效。
焊接残余应力分析及消除方法
焊接残余应力分析及消除方法一、什么是焊接应力焊接应力，是焊接构件由于焊接而产生的应力。
焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的焊件的形状和尺寸变化。
焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。
当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时，焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形；焊接温度场消失后的应力和变形称为残余焊接应力和变形。
在没有外力作用的条件下，焊接应力在焊件内部是平衡的。
焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观。
二、焊接应力的危害焊接残余应力对焊件有 6个方面的影响：①对强度的影响：如果在高残余拉应力区中存在严重的缺陷，而焊件又在低于脆性转变温度下工作，则焊接残余应力将使静载强度降低。
在循环应力作用下，如果在应力集中处存在着残余拉应力，则焊接残余拉应力将使焊件的疲劳强度降低。
焊件的疲劳强度除与残余应力的大小有关外，还与焊件的应力集中系数应力循环特征系数和循环应力的最大值有关其影响随应力集中系数的降低而减弱，随的降低而加剧，随的增加而减弱。
当接近于屈服强度时，残余应力的影响逐渐消失。
②对刚度的影响：焊接残余应力与外载引起的应力相叠加，可能使焊件局部提前屈服产生塑性变形。
焊件的刚度会因此而降低。
③对受压焊件稳定性的影响：焊接杆件受压时，焊接残余应力与外载所引起的应力相叠加，可能使杆件局部屈服或使杆件局部失稳，杆件的整体稳定性将因此而降低。
残余应力对稳定性的影响取决于杆件的几何形状和内应力分布。
残余应力对非封闭截面（如工字形截面）杆件的影响比封闭截面（如箱形截面）的影响大。
④对加工精度的影响：焊接残余应力的存在对焊件的加工精度有不同程度的影响。
焊件的刚度越小，加工量越大，对精度的影响也越大。
⑤对尺寸稳定性的影响：焊接残余应力随时间发生一定的变化，焊件的尺寸也随之变化。
焊件的尺寸稳定性又受到残余应力稳定性的影响。
⑥对耐腐蚀性的影响：焊接残余应力和载荷应力一样也能导致应力腐蚀开裂。
如何消除弹簧残余应力
如何消除弹簧残余应力
可用热处理(低温回火、消除应力退火、深冷急热处理)和机械的方法消除弹簧残余应力。
(1)低温退火(消除应力退火)法为了彻底除应力，必须在450Y以上加热。
但是，为了消除应力而又不过多地降低淬火弹簧的硬度，同时提高弹簧的耐磨性，则宜用150~180C的低温回火进行处理。
在100C 的温度下回火，能够消除淬火弹簧残余应力的25左右:在200℃的温度下回火，能够消除淬火弹簧残余应力的50左右:而用600~700C的温度回火。
淬火弹簧残余应力能被完全消除。
这就是消除应力退火法。
保温时间要根据弹簧的厚度确定，一般是按每25.4毫米(1英寸)零件厚度，保湿30分钟计算，冷却速度以每小时200C以下的缓幔冷却较好。
(2) 深冷急热处理法(冷处理急热法)这是消除弹簧表面弹簧残余应力(压应力)的新方法。
如果把淬火产生弹簧残余应力的弹簧进行冷处理，当冷却到一196C(液氮温度)左右后，用蒸气等喷吹，使其急热。
这种由急冷变成急热的处理，可以抵消急冷所产生的应力。
一般如果回火温度高，可用回火消除应力:如果回火温度低(450以下)，最好用深冷急热法处理。
(3)喷丸硬化法采用喷丸硬化是为了消除弹簧表面的残余张应力。
因为喷丸硬化产生残余压应力可抵消表面张应力。
(4)机械振动法机械振动法是对有弹簧残余应力的弹簧施以机饿振动以消除应力的方法，其中有名的是Formula 65法。
因为机械振动与由热引起的分子运动具有同样的效果，所以能够消除应力。
这种方
法适合于消除大型弹簧的应力。
振动时效消除残余应力的基本原理和一般用途
振动时效消除残余应力的基本原理和一般用途123振动时效是一种先进的残余应力消除技术，对于工业发展起到了不可或缺的作用，但是由于原因很对人对于它还不是非常了解，本文就为大家介绍振动时效的基本原理，和一般用途的基础知识。
时效加工是机械制造业的基础工艺，最早投入实际运用的是自然时效，而后是热时效，振动时效工艺是在六十年出现的新时效工艺技术，通过近三十年的探索和开发不断完善，由于其环保、节能和加工便利，因此是现代的朝阳工业。
我国七十年代开始生产振动时效设备，一九八六年振动时效工艺方法通过鉴定，一九九一年发布JB-5925、JB/T5926行业标准，从九十年代初期开始生产自动化设备—TZ21系列智能型振动时效装臵，1995年“RSR系列全自动振动消除应力专家系统”投放市场，2000年投入“RSR2000系列全自动振动消除应力专家系统”，逐步开发、完善了振动时效设备的产品系列，使我国的振动时效设备生产技术和振动时效工艺技术跨入世界先进行列。
“RSR3000系列三维全自动振动消除应力专家系统”的开发成功，进一步标志着我国振动时效技术开始领先于世界，使振动时效工艺理论具备了更好的实践装备。
热时效（TSR）工艺是目前还在广泛采用的传统机械加工方法，其原理是用炉窑将金属结构件加热到一定温度，保温后控制降温，达到消除残余应力的目的，可以保证加工精度和防止裂纹产生。
TSR工艺广泛应用于几乎所有机械产品生产厂，在中国有几万家企业每年有数十万吨的机械金属结构件采用TSR，其所消耗的重油、电、煤气和原煤折合标准煤为140-240kg／吨左右，由此可见TSR工艺耗能已不容忽视，其对环境造成的污染之大也是有目共瞩的。
TSR工艺的基本工装低温时效炉目前造价约为人民币4000元/立方米左右，年维护费用为人民币300-400元/立方米，加上运输、其它辅助工作（如去除氧化皮等），每吨金属结构件的处理费用将高达人民币400-600元。
自然时效(NSR)是将工件长时间露天放臵（一般长达六个月至一年左右），利用环境温度的季节性变化和时间效应使残余应力释放，由于周期太长和占地面积大，仅适应长期单一品种的批量生产和效果不理想，目前应用的较少。
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。
消除残余应力的方法
消除残余应力的方法(金属)——时效处理消除残余应力的方法(金属)——时效处理金属工件(铸件、锻件、焊接件)在冷热加工过程中都会产生残余应力，残余应力值高者（单位为Pa）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。
因此降低和消除工件的残余应力就十分必要了，特别是在航空航天、船舶、铁路及工矿生产等应用的，由残余应力引起的疲劳失效更不容忽视。
目前的针对残余应力的不同处理方法有：自然时效方法和人工时效方法（包括热处理时效、敲击时效、振动时效、超声冲击时效）1、自然时效——适合：热应力（铸造锻造过程中产生的残余应力）冷应力（机械加工过程中产生的残余应力）焊接应力（焊接过程中产生的应力）自然时效是最古老的时效方法。
它是把构件露天放置于室外，依靠大自然的力量，经过几个月至几年的风吹、日晒、雨淋和季节的温度变化，给构件多次造成反复的温度应力。
再温度应力形成的过载下，促使残余应力发生松弛而使尺寸精度获得稳定。
自然时效降低的残余应力不大，但对工件尺寸稳定性很好，原因是工件经过长时间的放置，石墨尖端及其他线缺陷尖端附近产生应力集中，发生了塑性变形，松弛了应力，同时也强化了这部分基体，于是该处的松弛刚度也提高了，增加了这部分材质的抗变形能力，自然时效降低了少量残余应力，却提高了构件的松弛刚度，对构件的尺寸稳定性较好，方法简单易行，但生产周期长.占用场地大，不易管理，不能及时发现构件内的缺陷，已逐渐被淘汰。
2、热处理时效——适合：热应力（铸造锻造过程中产生的残余应力）冷应力（机械加工过程中产生的残余应力）焊接应力（焊接过程中产生的应力）热时效处理是传统的消除残余应力方法。
它是将构件由室温缓慢，均匀加热至550℃左右，保温4-8小时，再严格控制降温速度至150℃以下出炉。
热时效工艺要求是严格的，如要求炉内温差不大于±25℃，升温速度不大于50℃/小时，降温速度不大于20℃/小时。
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加热“减应区”法 加热减应区法是指在焊接 或焊补刚度很大的焊接结 构时,选择构件的适当部位 进行加热使之伸长,然后进 行焊接,这样焊接残余应力 大大减小,这个加热部位就 叫减应区。 “减应区”是阻碍焊接自由 收缩的部位，加热该部位 实质上是使它能与焊接区 近乎均匀的冷却和收缩， 以减小内应力。
敲击法 用锤子敲击焊缝金属，使它产生延伸塑性变形，以抵消 焊接时产生的压塑性变形——减小焊接残余应力。 敲击时必须在塑性较好的态时进行。 注意： 表面层不宜敲击。
二、控制焊接残余应力的措施
在机构上采用的措施：保证结构具有足够强度的前提下： 减少焊缝的数量和尺寸。 尽量采用冲压结构，减少使用焊接结构。 焊缝应布置在最大工作应力区域之外。 工艺措施 合理选择焊接顺序。
让每条焊缝都能自由收缩 先焊收缩大的焊缝 对接焊缝的收缩量>角焊缝的收缩凉 平面交叉焊缝焊接时，应先焊横向焊缝
合理选择焊接工艺参数 焊接时尽量采用小的焊接热输入、选用小直径焊条、较 小的焊接电流和较快的焊接速度等，以减少焊件受热范 围，减少焊接残余应力。
采用预热法
常用于易裂材料的焊接时， T预=150～350。 C, 随着δ ↑， T预↑ 。预热目的：减少焊接区和结构整体的温差，使 焊缝区与结构整体尽可能的均匀冷却，以减少内应力。
拘束应力：由于结构本身或外加拘束作用而引起的应力。 按应力的作用方向分类。 纵向应力——方向平行于焊缝轴线的应力。
横向应力——方向垂直于焊缝轴线的应力。 按应力在空间的作用方向分类。
单向应力：在焊件中沿一个方向存在的应力称为单向应力， 也称为线应力。
双向应力：作用在焊件某一平面内两个相互垂直的方向上 的应力，也称为平面应力。 三向应力：作用在焊件内相互垂直的三个方向上的应力， 也称为体积应力。 实际上，焊件中产生的残余应力总是三向应力。
2、试件装配 ⑴钝边0.5～1㎜无毛刺。 ⑵清理坡口面及坡口正反面两侧各20mm范围内的油污、锈 蚀、水分及其它污物，直至露出金属光泽。 ⑶装配间隙为0～2mm。 ⑷定位焊采用与焊接试件相同牌号的焊条，定位焊的位置 应在试件两端的对称处，将试件组焊成十字形接头，四条 定位焊缝长度均为10～15mm。 3、焊接工艺参数 垂直固定管焊焊接工艺参数选择见下表
保持焊条角度与水平焊件成45°角，与焊接方向成65。～80。。
(2)多层焊： 当焊脚尺寸为8～10mm时，宜采用两层两道焊法。
第一层：Φ 3.2mm焊条，焊接电流稍大(100～120A), 采用直线形运条法，填满弧坑。 第二层：施焊前清理第一层熔渣，若发现夹渣应用小 直径焊条修补后方可焊第二层，并采用斜圆 圈形或锯齿形运条法。
三、消除残余应力的方法
消除应力退火 机械拉伸法
温差拉伸法
振动时效
消除应力退火 含义：焊后把焊件总体或 局部均匀加热至相变点以下 某一温度，保温一定时间， 然后均匀缓慢冷却，从而消 除残余应力的方法。 方法： 整体消除应力退火法 局部消除应力退火法。 振动时效 将焊接结构在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的 振动处理，以消除残余应力。
⑴单层焊 焊脚尺寸小于5mm时，焊脚采用单层焊。根据焊件厚 度不同，选直径3.2mm或4.0mm的焊条。 焊接电流比相同条件下的对接平焊增大10%左右。 运条时采用直线形运条法，短弧焊接。 焊脚尺寸为5～8mm时，可 采用斜圆圈形运条法或锯 齿形运条法，运条规律如 右图。并采用短弧焊接应力的含义及分类。 2、掌握焊接残余应力的防止措施。 3、掌握消除残余应力的方法。
思考与练习：
1、控制焊接残余应力的措施有哪些？ 2、什么是加热减应区法？怎样选择减应区？试举例说明？ 3、钢结构常用的消除残余应力有哪些？
技能训练
课题名称： 平角焊
平角焊是在角接焊缝倾角0。或180。、转角45。或135。的角 接焊位置的焊接；船形焊是 T 形、十字形和角接接头翻45。,使 接头处于平焊位置的焊接。 平角焊时，一般焊条与两板成45。角，与焊接方向成65～ 80。。当两板板厚不等时，要相应的调整焊条角度，使电弧偏 向厚板一侧，厚板所受热量增加，厚、薄两板趋于均匀，以保 证接头良好的熔合及焊脚高度和宽度相同。平角焊时焊条角度 如下图
1、焊前准备 ⑴试件材料： Q235
⑵试件尺寸： 300㎜× 110 ㎜ × 10㎜一块, 300㎜× 50㎜ × 10㎜两块,I形坡口 如右图
⑶焊接材料： E4303 (J422) 或 E4315 (J427)采用 E4315型焊条烘焙350～ 。 400 C,恒温2h,随用随取。 ⑷焊机： BX3-300型或 ZX5-400型。
课题：焊接残余应力
目的与要求： ①了解焊接残余应力的含义及分类。 ②掌握焊接残余应力的防止措施。 ③掌握消除残余应力的方法。 重点： 焊接残余应力的分类及防止措施。 难点： 焊接残余应力的分类及防止措施。
一、焊接残余应力的分类
按引起应力的基本原因分类。 热应力：焊接时温度分布不均匀而引起的应力，也称 为温度应力。 相变应力：焊接时由于温度变化而引起组织变化所产 生的应力，也称为组织应力。
⑶多层多道焊
当焊脚尺寸为10～12mm时， 采用两层三道焊法.(如右图)
第一道：焊接时，采用Φ 3.2mm 的焊条，电流稍大，并 采用直线形运条法填满 弧坑，焊后彻底清渣。 第二道： 应覆盖第一条焊道2/3。 焊条与水平焊件夹角为45。～ 55。如右图中的2。焊条与焊接 方向夹角仍为65。～85。。 运条时采用斜圆圈形运条法， 运条速度与多层接焊时基本相同， 所不同的是在c、e两点位置(见 右图)不需停留。
焊接层数 焊条直径(mm) 焊接电流(A) 电弧电压(V)
第一层
第二层 第三层
3.2
4.0 4.0
100～120
160～180 160～180
22～24
22～26 22～24
4、操作要点及注意事项 平角焊时，由于立板熔化金属有下淌趋势，容易产 生咬边和焊缝分布不均匀，造成焊脚不对称。操作时要 注意立板的熔化情况和液体金属流动情况，适时调整焊 条角度和焊条的运条方法。 焊接时，引弧的位置超前 10mm,电弧燃烧稳定后，再回 到起头处，如右图。由于电弧 对起头处有预热作用，可以减 少起头焊处熔后不良的缺陷， 也能够消除引弧的痕迹。