2017年5月31日

機床加工中心殘余應力產生的原因

殘余應力也稱內應力，是指在沒有外力作用下或去除外力后零件內存留的應力。加工中心機械零件在鑄造、焊接、冷熱加工等過程中，均保留了殘余應力.并不斷地釋放出來，使其表面產生疲勞裂紋，降低零件的疲勞強度、抗腐蝕性能和使用壽命，還會使剛度差的零件發生變形而影響形狀精度。因此，在零件加工制造過程中及使用之前，必須設法調整和消除殘余應力。殘余應力產生的原因殘余應力的產生是一個非常復雜的力學過程，零件在制造過程中，將受到來自各種工藝因素的作用與影響，當這些因素消失之后，零件所受到的上述作用與影響不能隨之完全消失，仍有部分殘留在零件內，便產生了殘余應力。殘余應力的產生主要有以下三種原因: 1、冷塑性變形引起的殘余應力在切削過程中，原來與切屑相連的表層金屬產生相當大的、與切削方向相同的彈塑性變形，其中以刀具后刀面與已加工表面的擠壓和摩擦產生的塑性變形最為突出，此時基體金屬受到影響而處于彈性變形狀態。當切屑切離后，基體金屬趨向恢復，但受到已產生塑性變形的表層金屬的限制，不能恢復到原狀，使零件表面帶有殘余壓應力而里層為殘余拉應力，這就是冷塑性變形引起的殘余應力。2、熱塑性變形引起的殘余應力切削時，由于強烈的塑性變形和摩擦作用，使已加工表面的溫度很高，產生熱膨脹，由于此時里層基體金屬受溫度的影響較小，從而使表層金屬熱膨脹受到限制而產生壓應力。當切削溫度超過材料彈性變形范圍后，表層將產生熱塑性變形。當切削過程結束后，已加工表面溫度降至室溫，金屬彈性變形逐漸恢復，由于表層熱塑性變形受到基體金屬的限制，不能完全恢復，因此在表層塑性區產生了殘余拉應力，基體金屬中則產生與之平衡的壓應力。切削溫度越高，熱塑性變形越大，殘余拉應力也越大，有時甚至產生裂紋。切削過程中的冷塑性變形與熱塑性變形產生的殘余應力方向相反，可相互抵消一部分。但因切削加工中冷塑性變形較大，熱塑性變形較小，所以表面殘余應力總體上表現為壓應力。3、金相組織變化引起的殘余應力切削時產生的高溫會引表面層的金相組織變化，由于不同的金相組織有不同的密度，表面層體積也將隨之發生變化。表面層體積膨脹時，由于受到基體的限制，所以產生壓應力;反之，則產生拉應力。

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