機(ji)加工中的殘余應(ying)力
在機加工過(guo)程中由于(yu)機械、熱或化學因素會(hui)產生殘余應力(li)，也可能會降低疲勞壽命，因此應對其(qi)進行分析(xi)和(he)控制。
機加(jia)(jia)工(gong)是車(che)、銑(xian)、鉆(zhan)、刨、磨的(de)(de)總稱。這些應(ying)用(yong)的(de)(de)共同點(dian)是在(zai)切削過程因(yin)為摩擦而(er)加(jia)(jia)熱(re)材料表面形(xing)成切屑。下(xia)圖顯示了機加(jia)(jia)工(gong)過程中形(xing)成殘余應(ying)力的(de)(de)工(gong)藝(yi)步驟。
一、機加工(gong)操作 |
二、彈性/塑性(xing)變形 |
三(san)、非均勻(yun)相變(bian) |
四、工件中的殘(can)余應力 |
由(you)于(yu)機(ji)械、熱(re)或(huo)化學(xue)因(yin)素(su)，零件現(xian)有的(de)(de)殘余(yu)(yu)應力狀態可能會(hui)發(fa)生(sheng)變(bian)化。機(ji)加(jia)工(gong)因(yin)素(su)是(shi)材(cai)料去除過(guo)程(cheng)本身，熱(re)因(yin)素(su)是(shi)摩擦所做的(de)(de)功，化學(xue)因(yin)素(su)是(shi)切削液可能引(yin)起(qi)的(de)(de)反應。機(ji)加(jia)工(gong)過(guo)程(cheng)的(de)(de)機(ji)械效應會(hui)改變(bian)表面光潔度和(he)微觀(guan)結(jie)構，也能觀(guan)察(cha)到材(cai)料的(de)(de)塑(su)性變(bian)形。該過(guo)程(cheng)會(hui)產生(sheng)熱(re)效應，位錯(cuo)密度和(he)分布的(de)(de)變(bian)化以及表面完整性的(de)(de)改變(bian)。此(ci)外，冷卻壓和(he)溫度是(shi)對形成殘余(yu)(yu)應力是(shi)一(yi)個(ge)很重要的(de)(de)影響。
X射(she)線殘余(yu)應力(li)分析儀(yi)
這些影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)結合(he)其(qi)他加(jia)工(gong)(gong)(gong)參(can)數可(ke)(ke)(ke)能(neng)會導致零(ling)件表(biao)面形(xing)成裂(lie)紋，裂(lie)紋是(shi)塑性變形(xing)和(he)可(ke)(ke)(ke)能(neng)的(de)(de)相變形(xing)成的(de)(de)殘余(yu)(yu)應力的(de)(de)結果。相變是(shi)由局(ju)部(bu)加(jia)熱(re)(re)引起的(de)(de)，由于(yu)加(jia)工(gong)(gong)(gong)時的(de)(de)摩擦和(he)其(qi)他的(de)(de)磨損效應造(zao)成了局(ju)部(bu)熱(re)(re)量的(de)(de)增加(jia)，因而在局(ju)部(bu)形(xing)成了殘余(yu)(yu)拉應力。機加(jia)工(gong)(gong)(gong)殘余(yu)(yu)應力影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)著零(ling)件使用的(de)(de)可(ke)(ke)(ke)靠性和(he)服役壽命。機加(jia)工(gong)(gong)(gong)殘余(yu)(yu)應力受(shou)熱(re)(re)和(he)機械因素(su)的(de)(de)影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)。通常，零(ling)件表(biao)層和(he)近(jin)表(biao)層受(shou)熱(re)(re)和(he)機械因素(su)的(de)(de)影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)，而次表(biao)層僅受(shou)機械因素(su)的(de)(de)影(ying)(ying)(ying)(ying)響(xiang)。
銑(xian)削是機加工(gong)中(zhong)另一種(zhong)常(chang)(chang)見的(de)(de)(de)切(qie)屑(xie)形成工(gong)藝(yi)，它會(hui)在(zai)工(gong)件上產(chan)生(sheng)殘余應(ying)(ying)(ying)力。總(zong)之(zhi)，當以不(bu)同方(fang)(fang)式銑(xian)削普通碳鋼時，所產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)殘余應(ying)(ying)(ying)力的(de)(de)(de)深度(du)分(fen)布(bu)(bu)可能會(hui)有所不(bu)同，具體取決于(yu)銑(xian)削方(fang)(fang)式。同樣，切(qie)削速度(du)的(de)(de)(de)變化也會(hui)改變殘余應(ying)(ying)(ying)力的(de)(de)(de)深度(du)分(fen)布(bu)(bu)。通常(chang)(chang)，zui低的(de)(de)(de)切(qie)削速度(du)會(hui)產(chan)生(sheng)zui低的(de)(de)(de)殘余應(ying)(ying)(ying)力，而導致刀具和工(gong)件之(zhi)間溫度(du)升高的(de)(de)(de)最(zui)高切(qie)削速度(du)會(hui)在(zai)工(gong)件上產(chan)生(sheng)最(zui)高的(de)(de)(de)殘余應(ying)(ying)(ying)力。
機加工過程中產生的殘(can)余應(ying)力會導(dao)致疲勞(lao)壽命降低，因此應(ying)對其進行(xing)分析和控制。 還應該注意的是(shi)，在(zai)實(shi)際中(zhong)可以聯合使用各(ge)種(zhong)機加工操(cao)作，盡(jin)管不(bu)(bu)同的工藝會在(zai)工件上產生各(ge)自不(bu)(bu)同的殘余應力分布，但(dan)最后一次加工操(cao)作產生的殘余應力分布通常會占(zhan)主導地位。
