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機(jī)加工中的殘余應(yīng)力

在機(jī)加工過(guò)程中由于機(jī)械、熱或化學(xué)因素會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，也可能會(huì)降低疲勞壽命，因此應(yīng)對(duì)其進(jìn)行分析和控制。

機(jī)加工是車(chē)、銑、鉆、刨、磨的總稱。這些應(yīng)用的共同點(diǎn)是在切削過(guò)程因?yàn)槟Σ炼訜岵牧媳砻嫘纬汕行?。下圖顯示了機(jī)加工過(guò)程中形成殘余應(yīng)力的工藝步驟。

由于機(jī)械、熱或化學(xué)因素，零件現(xiàn)有的殘余應(yīng)力狀態(tài)可能會(huì)發(fā)生變化。機(jī)加工因素是材料去除過(guò)程本身，熱因素是摩擦所做的功，化學(xué)因素是切削液可能引起的反應(yīng)。機(jī)加工過(guò)程的機(jī)械效應(yīng)會(huì)改變表面光潔度和微觀結(jié)構(gòu)，也能觀察到材料的塑性變形。該過(guò)程會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，位錯(cuò)密度和分布的變化以及表面完整性的改變。此外，冷卻壓和溫度是對(duì)形成殘余應(yīng)力是一個(gè)很重要的影響。

X射線殘余應(yīng)力分析儀

這些影響結(jié)合其他加工參數(shù)可能會(huì)導(dǎo)致零件表面形成裂紋，裂紋是塑性變形和可能的相變形成的殘余應(yīng)力的結(jié)果。相變是由局部加熱引起的，由于加工時(shí)的摩擦和其他的磨損效應(yīng)造成了局部熱量的增加，因而在局部形成了殘余拉應(yīng)力。機(jī)加工殘余應(yīng)力影響著零件使用的可靠性和服役壽命。機(jī)加工殘余應(yīng)力受熱和機(jī)械因素的影響。通常，零件表層和近表層受熱和機(jī)械因素的影響，而次表層僅受機(jī)械因素的影響。

銑削是機(jī)加工中另一種常見(jiàn)的切屑形成工藝，它會(huì)在工件上產(chǎn)生殘余應(yīng)力。眾所周知，當(dāng)以不同方式銑削普通碳鋼時(shí)，所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力的深度分布可能會(huì)有所不同，具體取決于銑削方式。同樣，切削速度的變化也會(huì)改變殘余應(yīng)力的深度分布。通常，Z低的切削速度會(huì)產(chǎn)生Z低的殘余應(yīng)力，而導(dǎo)致刀具和工件之間溫度升高的Z高切削速度會(huì)在工件上產(chǎn)生Z高的殘余應(yīng)力。

機(jī)加工過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致疲勞壽命降低，因此應(yīng)對(duì)其進(jìn)行分析和控制。 還應(yīng)該注意的是，在實(shí)際中可以聯(lián)合使用各種機(jī)加工操作，盡管不同的工藝會(huì)在工件上產(chǎn)生各自不同的殘余應(yīng)力分布，但Z后一次加工操作產(chǎn)生的殘余應(yīng)力分布通常會(huì)占主導(dǎo)地位。