残余应力产生的原因

残余应力产生的原因

问题一：产生残余应力的原因及其措施有哪些 残余应力的产生可分为外部作用引起的外在原因和来源于物体内部组织结构不均匀的内在原因。具体为：
1.不均与塑性变形产生的残余应力。
工件在加工过程中和表面形变强化处理(如滚压、喷丸)时，材料表面或部分区域发生塑性变形。当去除外力后，在工件表面会形成残余应力，与之平衡在未塑性变形的部分将产生与表层相反的残余应力。机械加工时，因不同的工艺参数会产生残余拉或压应力。表面形变强化则可在一定层深内产生较大的残余应力。
2.不均匀温度场产生的残余应力
工件在加热和冷却过程中，由于各部分的热传导状况不同，工件的温度场不均匀，致使部分的弹性模量、热膨胀系数等各不相同，从而在工件内部产生的塑性变形也是不均匀的，这时产生的应力成为热应力。
3.化学变化产生的残余应力
金属材料在化学热处理、电镀、喷涂等工艺后，由于工件表面向内部扩展的化学成分或物理化学变化引起的密度变化也会产生残余应力。
各种工艺过程产生的残余应力往往是变形、热和相变引起的残余应力的综合结果。各种工艺参数和机件的几何形状、尺寸大小对工艺过程产生的残余应力有着错综复杂的影响。残余应力的产生不论是由于何种原因引起，都是晶体的晶格产生了一定范围内的歪曲和晶格畸变，从而在不同范围内形成的自相平衡的弹性力，要消除这种弹性力，则必须使晶格歪曲和晶格畸变减少或消失，以及使原子回到平衡位置。常用的消除残余应力的方法是：使金属材料发生塑性变形，从而使残余应力松弛。如今多采用华云振动时效设备，通过振动时效的方式来消除残余应力，取得非常好的效果。问题二：钢材中的残余应力是如何产生的？ 热轧型钢中的热轧残余应力是因其热轧后不均匀冷却而产生的。其发生机理是：
①在型钢热轧终结时，其截面各处的温度大体相同，但其边缘、尖角及薄细部位因与空气接触表面多而冷却凝固较快，其余部分冷却凝固较迟缓。先冷却部位常形成强劲的约束，阻止后冷却部位金属的自由收缩，从而常使随后冷却的部位受拉，在型钢中产生复杂的残余应力分布。
②钢材在以后的调直和加工（剪切、气割、焊接等）还将改变“①”中的残余应力分布。
钢材或构件经过退火或其它方法处理后，其残余应力可部分乃至全部消除。问题三：焊接残余应力产生的原因是什么？ 焊接温度场消失后的应力称为残余焊接应力 焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因 拉压剪问题四：什么叫内应力？内应力产生的原因是什么？ 1. 物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外川的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。同截面垂直的称为正应力或法向应力。 　　2. 在没有外力存在下，材料内部由于加工成型不当，温度变化，溶剂作用等原因所产生的应力。 　　3、内应力的取消有几种方法：一对物体进行热处理（只针对金属性质的工件）二是放到自然条件下进行消除。三是人工通过敲打振动等方式进行消除。 　　内应力是在结构上无外力作用时保留于物体内部的应力 　　没有外力存在时,弹性物体内所保存的应力叫做内应力,它的特点是在物体内形成一个平衡的力系,即遵守静力学条件.按性质和范围大小可分为宏观应力,微观应力和超微观应力.按引起原因可分为热应力和组织应力.按存在时间可分为瞬时应力和残余应力.按作用方向可分为纵向应力和横向应力.问题五：残余应力分为哪三类？ 1．第一类内应力，又称宏观残余应力2．第二类内应力，属微观内应力3．第三类内应力，即晶格畸变应力问题六：焊接残余应力是怎么产生的，焊接应力如何消除 简言之，因为焊接过程也是个对金属加热的过程，按热胀冷缩之原理，母材受热必然膨胀，然而母材受热并非整体全部均匀受热，而是局部的受热而且温度非常高(焊弧中心温度达摄氏6000度以上，钢铁熔化温度须1300度以上），受高温部分金属肯定要膨胀，但是周围金属对它牵制，不让这部分金属充分膨胀，于是这部分金属受到压缩，当压缩应力超过屈服极限，金属弹性丧失，温度降低后，也无法再回复原来的形态，造成永久性的收缩变形，同样结构也不允许该部分随意收缩，于是结构产生变形和焊接的残余应力，达到平衡。
焊接应力的消除：1、从以上分析可知，要完全消除是不可能的，只能加以控制尽量减少；
2、焊接结构设计时尽可能减少“刚性”，让焊缝有较大的自由收缩，使焊接产生的应力通过变形来释放，内应力自然减少；
3、焊接时减少线能量，焊缝尽量采用小而薄的，焊缝尺寸不要过大，控制在上限以下，下限以上；电流尽量采用下限；多个焊工施焊时，尽量采用对称焊接方法,抵消部分残余应力。问题七：内应力是什么意思?为什么会产生内应力? 物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。同截面垂直的称为正应力或法向应力。
2. 在没有外力存在下，材料内部由于加工成型不当，温度变化，溶剂作用等原因所产生的应力。
3、内应力的取消有几种方法：一对物体进行热处理（只针对金属性质的工件）二是放到自然条件下进行消除。三是人工通过敲打振动等方式进行消除。 　　内应力是在结构上无外力作用时保留于物体内部的应力 　　没有外力存在时,弹性物体内所保存的应力叫做内应力,它的特点是在物体内形成一个平衡的力系,即遵守静力学条件.按性质和范围大小可分为宏观应力,微观应力和超微观应力.按引起原因可分为热应力和组织应力.按存在时间可分为瞬时应力和残余应力.按作用方向可分为纵向应力和横向应力。
具体事例：
钢材的内应力
一块钢板是由无数个铁原子（包括其它成分的原子）所组成的，原子与原子之间之所以能够紧密的连接在一起，而不像一盘沙子一样，是铁原子之间有强大的金属键胆紧的“拉”在一起的，原子之间的“拉力”会由于相邻原子之间的位置远近、角度差异，而导致其“拉力”会在整个钢板的平面内不是很均匀，通俗的说：有些方向的“拉力”大，而有些方向的“拉力”小，但是，由于钢板是在轧钢机轧成平板后，这些钢材立面分子之间的“拉力”会暂时趋于平衡，但是，如果将钢板用刨床将其切削一部分，比如：切薄一半的厚度，这时，剩下的钢板立马将会发生变形，如：发生翘曲，这就是内应力在起作用。
西瓜的内应力
可能你会有过这样的经历：有一种西瓜，刀刚刚接触西瓜，那西瓜会“嘭”的一声，自然裂开，这就是里面存在着内应力，当你开启一个小口（或者叫裂纹），那内应力会让这个西瓜整个打开。这个内应力，也是分子之间的“拉力”造成的。问题八：机械加工中,为什么工件表面层金属会产生残余应力? 残余应力产生的过程是一个非常复杂的力学过程。切削加工时，伴随着局部高温、高压、高应变和高应变率，在切削区产生严重的不均匀的热一弹塑性变形。其产生的原因通常归于以下二个方面:一方面是机械应力引起的不均匀弹塑性变形;另一方面是热应力引起的不均匀热一弹塑性变形。实质上残余应力的产生是各种影响因素综合叠加的结果，还需要根据具体加工条件进行具体分析。切削加工硬化产生的原因:切削加工后的表面层硬度，取决于金属在切削过程中的变形强化和温升弱化。切削时，加工表面一方面经过了很大的塑性变形，受到变形强化;另一方面又受到高温的作用，表面发生弱化。因此，强化和弱化是同时进行的，已加工表面的硬度变化，是在切削应力和热应力的双重作用下的综合作用结果问题九：刨削表面产生残余应力的原因是什么 氯碱工业是玻璃钢作耐腐材料最早应用领域之一，目玻璃钢已成为氯碱工业的主要材料。玻璃钢已用于各种管道系统、气体鼓风机、热交换器外壳、盐水箱以至于泵、池、地坪、墙板、格栅、把手、栏杆等建筑结构上。同时，玻璃钢也开始进入化工行业的各个领域。在造纸工业中的应用也在发展，造纸工业以木材为原料，造纸过程中需要酸、盐、漂白剂等，对金属有极强的腐蚀作用，唯有玻璃钢材料能抵抗这类恶劣环境，玻璃钢材料已、在一些国家的纸浆生产中显现其优异的耐蚀性。问题十：内应力按生产的原因可分为 1、铸造应力的产生
通常说的铸造应力，有时是泛指，即不论产生应力的原因如何，凡铸件冷却过程中尺寸变化受阻，产生的应力都称作铸造应力。但通常指的铸造应力多指残余应力。铸件有残余应力时，经机械加工后可能产生新的变形，使零件精度降低或尺寸超差；若铸件承受的工作应力与残余应力方向相同而叠加，就可能超过材料强度极限而破坏；有残余应力的铸件在长期存放后，会产生变形；若在腐蚀介质中存放或工作时，还会产生应力腐蚀而开裂。因此，应尽量减少铸件冷却过程中产生的残余应力并设法消除之。
铸件凝固结束后，铸件都要随着温度的下降发生固态收缩或相变，在固态相变的同时，有相变体（线）膨胀或收缩，由于厚壁铸件外层比内层冷却的快，壁厚不同的铸件厚壁冷的慢，薄壁冷的快。从而导致外层与内层，厚壁与薄壁固态线收缩率（mm/s）不一致，使厚壁的外层和内层、厚壁与薄壁就相互制约收缩，发生拉伸或压缩变形。在固态冷却前期，薄壁降温比厚壁快，产生的收缩量较大，从而使薄壁部位受到拉伸变形，产生拉应力，而在厚壁部位形成压缩变形，产生压应力；在冷却后期，厚壁的降温又比薄壁快，产生的收缩量较薄壁部位大，所以又在厚壁部位形成拉伸变形，产生拉应力，而在薄壁部位形成压缩变形，产生压应力。如果在冷却前期和冷却后期形成的应力能相互抵消，则铸件最终不产生应力，而只在冷却过程中表现出来的应力称为临时应力。如果两种应力不能相互抵消，则有一部分应力会残留在铸件上，这种应力称为残余应力。
除此之外，铸件的固态线收缩还受到外部因素的阻碍（如砂芯、冒口、浇注系统等），如果外部因素退让性不足，温度下降时不能实现应有的收缩值，铸件将产生拉应力。在冷却过程中，固态收缩由于上述各种因素的影响，使铸件的收缩受阻，发生变形而产生应力，这种应力为铸造应力。
铸造应力包括：热应力、相变应力、收缩应力三种。
2、铸造残余应力
铸件清理完后，仍然存在宏观的残余应力。残余应力也称“内应力”。铸件残余应力不是一种铸造缺陷，但对铸件产生裂纹和变形起着重要的作用。铸件的残余应力（拉应力）大于材料的抗拉强度时，就会使铸件产生裂纹；当铸件存在残余应力时，会使铸件变“脆”；残余应力还会使铸件产生应力腐蚀开裂。铸件残余应力有宏观和微观之分，按形成原因可分为热应力型残余应力、相变型残余应力、收缩应力型残余应力。生产实践表明铸件残余应力主要为热应力型，即为残余热应力。