冷拉鋼如何去除應(yīng)力?
在拉伸過程中會出現(xiàn)塑性變形,從而產(chǎn)生位錯和局部的殘余應(yīng)力。 著急用可以通過退火可以消除,如果不著急用,最簡單的方法是放一段時間.
什么是殘余應(yīng)力?
殘余應(yīng)力是由于工件在制備過程中,在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力。在無外力作用下,以平衡狀態(tài)存在于物體內(nèi)部的應(yīng)力。從概念可以看出,殘余應(yīng)力不是指一個數(shù)值而是一個分布狀態(tài)或稱為殘余應(yīng)力場。殘余應(yīng)力不只存在壓應(yīng)力或拉應(yīng)力而是同時存在與之平衡的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力。殘余應(yīng)力是彈性應(yīng)力,理論上其數(shù)值不應(yīng)該超過材料的屈服強度。
殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因主要包括:
1.不均勻變形:塑性變形后,載荷去除后內(nèi)部由于變形形成的應(yīng)力;
2.熱作用:簡單舉例:冷卻過程中外部冷卻快,內(nèi)部冷卻慢,因而外部呈現(xiàn)拉應(yīng)力,內(nèi)部呈現(xiàn)壓應(yīng)力狀態(tài);還有因為相變等等原因產(chǎn)生的熱殘余應(yīng)力。
3.化學(xué)作用產(chǎn)生的應(yīng)力。
殘余應(yīng)力產(chǎn)生過程可用圖1簡單表示,在沒有應(yīng)力作用下從物體R中切取正方形的A部分。接著將切下來的A進行任意操作變成B,此時若要再想將其放入R,則需將其施加作用力變成C,然后如D將其放入R。若此時將力釋放,則會像E中所示,所放入的部分與其周邊均會發(fā)生變形。這就是產(chǎn)生殘余應(yīng)力的狀態(tài)。反之,通過對切取部分變形量進行測量,可反推出殘余應(yīng)力的大小。這也是殘余應(yīng)力測試的方法。

【圖1】
殘余應(yīng)力產(chǎn)生過程
2.金屬類殘余應(yīng)力檢測方 法
分類:有損檢測;無損檢測。區(qū)別就是是否破壞試樣。 測試方法有很多種,亂七八糟使用不多的方法就不說了,僅介紹最常用的測試方法以及最新的很牛逼的測試方法:
(1)盲孔法:
屬于有損檢測法,在有殘余應(yīng)力的的構(gòu)件上鉆一小孔,使孔的領(lǐng)域由于部分應(yīng)力釋放產(chǎn)生相應(yīng)位移形變,經(jīng)換算得到孔處原有應(yīng)力。
(2)X射線衍射法
X射線衍射主要是利用晶體X射線衍射的布拉格方程,依據(jù)晶體衍射峰的偏移方向和幅度來確定殘余應(yīng)力的性質(zhì)和大小。屬于無損檢測,測試精度高。缺點是僅能完成表層應(yīng)力值測試:厚度根據(jù)材質(zhì)不同大概在幾微米到幾十微米之間。通過逐層剝離可進行構(gòu)件更深處殘余應(yīng)力值測定,但是剝離會對測試結(jié)果精度有一點影響。尤其是表層殘余應(yīng)力梯度大的試樣,影響尤甚。工欲善其事必先利其器。
(3)同步輻射
同步輻射檢測殘余應(yīng)力的原理是利用電磁輻射所產(chǎn)生的波,在零件表面發(fā)生衍射判斷原子間距發(fā)生的變化進而推導(dǎo)出殘余應(yīng)力。該電磁輻射是相當于光速速度的帶電粒子在弧形軌道上運動時發(fā)出的,同時又可以稱為“同步加速器輻射”或“同步光”。與傳統(tǒng)的X光相比,同步輻射波長具有亮度強、波譜寬、準直度高、脈沖性和偏振性等獨特性能,測定殘余應(yīng)力時可以選用不同晶面和測定不同深度,可開展空間分辨率高的殘余應(yīng)力無損測定和結(jié)合試驗臺開展某些原位實驗,它的缺點是因使用多級加速器而占地面積大和運行投入成本高。
(4)中子衍射
中子衍射和同步輻射一樣,都是利用晶體衍射的布拉格方程來計算出應(yīng)變再算出殘余應(yīng)力,與其他方法相比,中子衍射的穿透層較深,鋁合金為200mm,鋼鐵材料為80mm,(可是據(jù)要去做實驗的地方說高溫合金穿透8mm),空間分辨率目前最好的為0.5mm,因此測定殘余應(yīng)力時獲得的是至少0.5mm內(nèi)的平均殘余應(yīng)力。它的優(yōu)點是可無損原位測定材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力,缺點是測定的數(shù)值是較大區(qū)域內(nèi)的平均應(yīng)力,對測定殘余應(yīng)力梯度分布,尤其是噴丸強化的殘余應(yīng)力分布很難精確測定,而且設(shè)備投入大運行費用高。
3.高溫合金殘余應(yīng)力消除常用方法
(1)調(diào)整制備工藝參數(shù):因為在構(gòu)件制備工藝過程中,大多階段都可以引入殘余應(yīng)力,包括合金熔煉、鍛造,軋制,焊接,切削等加工過程、熱處理冷卻等都會導(dǎo)致殘余應(yīng)力產(chǎn)生,因此首先要做的就是調(diào)整工藝參數(shù)。
(2)去應(yīng)力退火(最常用):通過低溫熱處理,消除內(nèi)部殘余應(yīng)力。
(3)振動消除(沒用過,去一家單位交流時聽說的,反正高溫合金上沒聽說有人用):用便攜式強力激振器,使金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個或多個振動狀態(tài),從而產(chǎn)生如同機械加載時的彈性變形,使零件內(nèi)某些部位的殘余應(yīng)力與振動載荷疊加后,超過材料的屈服應(yīng)力引起塑性應(yīng)變,從而引起內(nèi)應(yīng)力的降低和重新分布。
(4)噴丸:放在這里可能不合適,但是通過構(gòu)件表面進行噴丸可有效改善構(gòu)件表層殘余應(yīng)力。