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,大力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。超声冲击技术的特点是单位时间内输入能量高,实施装置的比能量(输出能量与装置质量之比)大。振动处理频率可高达18KHZ-27KHZ,振动速度可达2m/s-3m/s,加速度高达重力加速度的三万多倍,高速瞬时的冲击能量使被处理焊缝区的表面温度以极高的速度上升到600℃C,又以极快的速度冷却。这种高频能量输入到焊缝区表面后,使能量作用区的表层金属的相位组织发生一定的变化。应力集中是引起结构失效的重要力学因素。滁州应力测试技术
振动时效处理是工程材料常用的一-种消除其内部残余内应力的方法,是通过振动,使工件内部残余的内应力和附加的振动应力的矢量和达到超过材料屈服强度的时候,使材料发生微量的塑性变形,从而使材料内部的内应力得以松弛和减轻。振动时效的实质是通过振动的形式给工件施加一个动应力,当动应力与工件本身的残余应力叠加后,达到或超过材料的微观屈服极限时,工件就会发生微观或宏观的局部、整体的弹性塑性变形,同时降低并均化工件内部的残余应力,达到防止工件变形与开裂,稳定工件尺寸与几何精度的目的。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,一般累计振动时间不应超过40分钟。苏州工业级应力检测仪器振动消除应力设备是一种通过共振原理,对金属构件的内应力进行消除、均化的应力消除设备。
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,时效加工是机械制造业的基础工艺,较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。金属结构件在铸造、焊接、锻压和机械切削加工过程中,由于热胀冷缩和机械力造成的变形,在工件内部产生残余应力,致使工件处于不稳定状态,降低工件的尺寸稳定性和机械物理性能,使工件在成品后使用过程中因残余应力的释放而产生变形和失效。
在遇到应力奇异时,可以考虑采用以下方法进行处理:细化模型。主要是在模型中添加细节特征(如倒角、过渡面等),再重新计算或者采用子模型法进行分析。外插值法或路径法。假设应力奇异在该区域没有发生用来推断奇异点的应力值,可使用应力集中系数来计算真实应力。局部细化网格。在几何尖角处,应力解梯度大的区域网格应细分,其他远离的位置可以粗划。如果远离奇异点的解是收敛的,则粗糙网格也会较为准确的估计这部分的解,但对于接近奇异点的解是不可靠的。将模型转化为可借用理论公式计算的形式,并根据设计手册查找该模型结构及尺寸的应力集中系数来预测真实应力。应力集中不是简单的由于截面面积减小一些而使应力有所增大,而是由于孔的存在。
振动去应力,简而言之就是用振动的方法对构件消除应力。振动时效是利用工件的共振,给工件施加附加交变应力或变形,当附加交变应力与残余应力叠加,通过材料内摩擦吸收能量,达到或超过材料的某一阀值时,工件发生微观或宏观粘弹塑性力学变化,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。1、经热时效后材料的屈服强度与抗拉强度均下降,而振动时效后材料的屈服轻度和抗拉强度基本上不改变或有升高。2、由于振动时效后材料的残余应力得以消除或均化,材料的断裂韧性提高(约10%),防止脆断的能力提高。3、振动处理后可以提高金属材料的疲劳极限已被实验验证。但是提高的比例大小、是与试件的初始状态有关的,如果初始残余应力大,则因振动处理后残余应力消除的比例大二提高疲劳极限的比例也大。一般情况下,振动时效可以消除残余应力20%-50%,从而更好的保证工件的尺寸稳定性。振动时效处理从而使材料内部的内应力得以松弛和减轻。江苏应力怎么检测
应力的分布情况以及数值的人小都几乎与无孔时相同。滁州应力测试技术
消除残余应力的技术称为时效技术,一般包括自然时效、热时效以及振动时效。自然时效是将工件长时间置于自然条件下,比如露天、海洋等场所,利用昼夜的温差和复杂多样的“环境震荡”,使金属发生缓慢、细微的收缩和膨胀,经长期积累得到释放残余应力的目的。自然时效对应力的均化效果较好,但其周期长、效率低且占用场地大,难以适应现代的生产需要。热时效是在合适的温度下,对工件进行退火或回火处理,可以很好地起到消除残余应力的目的。作为传统工艺,热时效能够很好地对工件中残余应力进行消除,并能一定程度上改善材料特性。然而,热时效需要专门的加热炉,费用高(通常1~1.2万元/m2),能耗高,生产成本高,污染大。并且炉内温度不均匀,容易产生新的变形和二次应力。滁州应力测试技术
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