湖南残余应力测试技术

如何严格地控制残余应力的分布？工程机械结构件焊接残余应力的存在是必然的。由于残余应力的存在，对于那些承载较大的部件来说应力检测如何严格地控制残余应力的分布是至关重要的，因为完全消除残余应力是不可能的。消除残余应力的方法是通过变形来实现的，如果使结构件产生变形，其变形的规律是难以人为控制的。变形小，结构件的尺寸精度受到影响；变形大，构件无法满足设计要求。对于工程机械结构件来说，当未采取任何控制措施时，其拉、压应力的分布是非常不均匀的，这是由工程机械结构件的几何形状复杂，焊缝相对比较集中的特点所决定的。对于焊接残余应力的控制方法，常用的有:自然时效，但由于工程机械产品的生产周期较短，无法采用；低温退火，由于受其尺寸较大，建造大型退火炉成本太高，特别是运行成本更高，且浪费能源，如果采用煤作为燃料，又易造成环境污染；方法就是振动时效设备，既克服了上述两种方法的缺点，又能达到控制结构件焊接残余应力的目的。对于生产类似较为复杂的焊接件，有着非常重要的借鉴和指导作用。残余应力可以通过热处理等方式进行调整。湖南残余应力测试技术

不受工件材质、形状、结构、钢板厚度、重量、场地之限制，特别是在施工现场、焊接过程和焊接修复时用于消除焊接应力更显灵活方便。可直接将焊趾处的焊接余高、凹坑、咬边处理成圆滑的几何过渡，从而有效降低应力集中系数。可去除焊趾处的微观裂纹、熔渣缺陷，抑制裂纹的提前萌生。因为豪克能消除应力处理能同时改善影响焊缝疲劳性能的几个方面的因素，如残余应力、微观裂纹和缺陷、焊趾几何形状、表面强化等，所以是目前提高焊缝疲劳性能较有效的方法，且有事半功倍之效果。更适用于大型结构件的工地焊缝、超高较低处焊缝、焊接修复焊缝的消除应力处理。环保、节能、安全、无污染，施工现场使用更显灵活方便。湖南残余应力测试技术根据材料的特性和需求，残余应力可能需要被控制。

同时，焊接残余力可能引起结构的脆性断裂，拉伸残余应力会降低疲劳强度和腐蚀抗力，压缩残余应力会减小稳定性极限。因此，焊接残余应力一直是焊接界关注的重点问题之一。焊接应力是不可避免的，焊接操作结束后，一方面使构件产生焊接变形释放一部分焊接应力，另外则以残余应力形式存在，但是所有焊接构件，一般而言均存在残余应力和变形。我们可以通过一些方法，来控制焊接残余应力。1)在保证焊件结构强度的前提下，可适量采用冲压结构，以减少焊接结构，尽量减少焊缝的数量化和截面尺寸。同时，焊缝不要过于集中，以防局部区域的热量输入过大。(2)焊缝尽量布置在较大工作应力区以外，防止焊接残余应力与外部载荷产生应力叠加，影响构件测承载能力，并尽量防止焊缝过于集中、交叉、保持较好的焊接操作性。

实验和理论研究均表明：在结构尺寸形状发生突变的截面附近局部区域，应力急剧增加，而在远离此区域处，应力则逐渐回归均匀分布，这种应力急剧增大的现象称为应力集中。应力集中现象的存在会影响结构的承载能力，但各种材料对应力集中的敏感程度并不相同，塑性材料因有屈服阶段的存在，当局部应力达到屈服极限时，将发生塑性变形，出现应力重新分布，由未屈服的材料来承担，进而使截面上的应力逐渐趋于均匀，因而对于塑性材料，一般可不考虑应力集中的影响；但对于脆性材料，因无屈服阶段，当应力集中处的较大应力达到强度极限时，结构就会首先在该处断裂，所以即使在静载下，也应考虑应力集中对结构承载能力的削弱作用。另外，在冲击载荷或周期性变化的交变应力作用下不论脆性材料或塑性材料，应力集中对其强度都有很大的影响。这也是对于低温设备或疲劳设备要求尽量避免这种截面形状突然变化或要求在尖角处倒圆角的原因。残余应力的测量需要注意材料的表面情况和处理方式。

焊接时残余的应力对于构建的危害: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。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。对应力腐蚀开裂的影响。应力腐蚀开裂时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和残余应力大小有关，拉伸残余应力越大，应力腐蚀开裂的时间越短。残余应力是材料科学和工程领域中的一个重要研究课题。湖南残余应力测试技术

残余应力可能会影响材料的可靠性和寿命。湖南残余应力测试技术

残余应力测试方法：盲孔法是一种半破坏型的机械应力释放法，在特用的盲孔法应变花上钻一盲孔，使被测点的应力得到释放，并由事先贴在孔周围的应变计测得释放的应变量，再根据弹性力学原理计算残余应力。钻孔的直径和深度都不大，一般不会影响被测构件的正常使用，并且这种方法具有较高的精度、技术成熟，是一种应用比较普遍的残余应力测试方法。振动时效调整残余应力的机理：为了降低和均化构件内的成型内应力，保持构件的尺寸精度，生产上采用的方法大致可分为以下两大类。第1类：使内应力大量消除，如热时效（将构件加热到520-550℃保温一段时间然后缓慢冷却至室温）一般可以消除残余应力的50-80%。第2类：提高构件的松弛刚度，而不大量消除内应力，如自然时效和加载处理等。振动时效的作用是以上两类时效方法综合的结果，它不只大量消除和均化成型内应力（降低成型内应力35-80%），而且还可以有效的提高构件的松弛刚度，提高构件的抗动载荷变形能力。湖南残余应力测试技术