对一些铸件一般可采用自然时效的方法消除残余应力,自然时效可降低10%~30%的残余应力。加静载使有残余应力的部位发生屈服而使残余应力松弛,有反复弯曲法、旋转扭曲法和拉伸法。加动载则分为振动或锤击法,可消除残余应力。其中,振动处理主要用于铸件和焊接件和一定结构的锻件锤击处理主要用于焊接件,在焊接过程中进行,可部分消除残余应力。锤击处理很早就被引入焊接件残余应力的处理中,以防止裂纹产生。锤击力、锤击的频次、锤击的温度范围等对不同材料的焊接结构残余应力的消除有较大影响。残余应力的分布是一个难以完全预测和掌握的问题。上海铸造消除应力消除机
消除应力有如下一些方法:1 自然时效:这种时效方式是把加工后的工件或结构放在自然环境中,经过一段时间后应力就松弛了。这种方法简单,但是,生产效率低,因为需要很长时间。2 热处理消除应力:这种方式是把工件或结构放进加热炉中,加热到一定温度,快速消除应力。这种方法比自然时效快,但是需要炉子、需要热能,甚至如果工件比较大的话,还需要吊装设备等辅助设施。成本高,需要的条件高,消耗能源多。振动时效工艺是通过给加工后的工件或结构按照某种形式施加一定的振动,这个振动所产生的动应力与材料中原有的内应力叠加,当超出材料的屈服极限时就会产生局部塑性变形而使应力松弛(消除应力),这样材料内部内应力大的地方应力降低了,应力分布也均匀了,材料就不容易产生变形了,也不会断裂了。与热时效去除应力相比,振动时效效率更高,能源利用率也更高。而且,一些大工件,用加热时效的方法成本太高,甚至难以实现。杭州机床消除应力设备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,是指两种或以上同种或异种材料通过原子或分子之间的结合和扩散链接成一体的工艺过程,焊接促使原子和分子之间产生结合和扩散的方法是加热或加压,或同时加热加压。但由于焊接过程中的加热与加压,会使焊缝处产生残余应力,如不进行处理则会导致焊缝开裂, 造成严重后果。掌握以下几点技巧,可以有效减少焊接后焊缝处产生的残余应力,提升焊接强度。合理的焊接顺序:先焊变形收缩量较大的焊缝,使其能较自由地收缩。如一个带盖板的双工字钢构件,由于对接焊缝的收缩量大于角焊缝的收缩量,所以应先焊盖板的对接焊缝1,后焊盖板和工字梁之间的角焊缝2。
对于需要考虑应力集中的结构,如疲劳设备中需要考虑的峰值应力(峰值应力是一方面是由应力集中引起的),通过有限元的计算,我们需要计算出准确的峰值应力以便进行疲劳强度的安全评定。 但是对于形状突变的部位,有限元计算需要捕捉出应力梯度变化较大的应力集中部位的应力,如果网格稀疏的话,有可能捕捉不到梯度变化较大的应力,因而计算出的峰值应力会不准确,因而必须通过细化网格捕捉应力梯度的变化,但是网格细化带来的是不只只是应力计算的准确性,还有可能会得到极大的应力值,即应力奇异。这与上面应力奇异产生的原因是一致的,因为网格越细化,那么其计算面域就会越小,原则上计算的应力会越趋于精确,但是对于如尖角处,其计算面域有可能趋于零导致出现极大的非真实的应力值甚至是不收敛的结果。所以,如果不对这种形状突变部位进行合理的结构优化或合理的载荷位移约束,那么一味的细化网格进行有限元计算就变成了一把双刃剑。残余应力是材料内部剩余的一种应力。
模型的简化和优化是很重要的一步,并不是拿到一个模型就不管三七二十一进行模型的构建了,首先需要对需要建立的模型进行思考:比如对于几何和载荷均对称的结构是否可以采用对称模型提高计算效率?有些部位并不是应力重点关注区域,是否可以在不影响需要关注区域应力计算准确度的情况下简化此区域?在形状突变可能会产生应力奇异的部位是否可以通过合理优化模型以防止其产生:① 建模时,尽量避免出现截面突变区域的存在;② 忽略非关注区域的几何突变,如螺栓孔的螺纹等;③ 无法避免,则应采用结构过渡进行优化,如接管与壳体连接处的倒圆角。残余应力的分布特征可能会在不同材料中有所不同。杭州机床消除应力设备
残余应力常常由加工、热处理等过程引起。上海铸造消除应力消除机
残余应力产生的原因:一般来说,产生残余应力的原因可以归结成三类。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。切削过程中残余应力的产生既与机械应力所造成的塑性变形有关,也与热应力所造成的塑性变形有关。由机械应力引起的残余应力。刀具切削工件材料过程中,刀尖前方的三角形区域会随着刀具的运动而产生沿着切削方向的压缩塑性变形和垂直于切削表面方向的拉伸塑性变形(塑性凸出效应),。因此,在沿着切削表面的方向会有拉伸残余应力的产生。与此同时,刀具的后刀面会对已加工表面有进一步的挤压和摩擦,会使其表面发生塑性伸长而产生沿表面方向的压缩残余应力。实际加工过程中由机械应力所产生的残余应力是刀具接触点前方塑性凸出效应和刀具接触点后方压延效应的叠加。上海铸造消除应力消除机