热时效通过加热炉,加热棒等加热措施, 使构件在加热作用下升温到能使构件释放残余应力所需的指定温度,并进行相应的工艺处理,使环境的温度维持数小时后,然后通过工艺处理完成降温来实现残余应力的降低的过程称为热时效。该方法消除残余应力的效果明显, 在目前的构件、材料生产中经常被使用, 但是该方法需要搭建完善的加热系统,整体成本较高,且耗能巨大,并且会对环境造成严重污染。同时该方法多数运用在大结构刚体, 对于一些小型的精密零件就显得无能为力。因为这些明显的劣势,热时效目前大有被振动时效取代的趋势。残余应力是一个面向多学科的研究课题。上海金属应力测试
焊接应力,是焊接构件由于焊接而产生的应力。焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的焊件的形状和尺寸变化。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。当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时,焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形;焊接温度场消失后的应力和变形称为残余焊接应力和变形。在没有外力作用的条件下,焊接应力在焊件内部是平衡的。焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观,因此是设计和制造中必须考虑的问题。对所有熔化式焊接,在焊缝及其热影响区都存在较大的残余应力,残余应力的存在会导致焊接构件的变形、开裂并降低其承载力;同时,在焊缝的焊趾部位还存在凹坑、余高、咬边造成的应力集中;而焊趾出的熔渣缺陷、微裂纹又形成了裂纹的提前萌生源。由于受残余拉应力、应力集中和裂纹萌生源的影响,焊接接头的疲劳寿命较大降低。上海残余应力检测设备厂家残余应力是一个可能会对材料性能和寿命造成威胁的因素。
焊前预处理:除预热外,还包括预加载处理和预碾压处理,其操作和原理与预拉伸相似。振动焊接:根据振源不同分为低频振动焊接(低于200Hz)和高频振动焊接(高于1000Hz),他是通过在焊接过程中不同构件附加不同参数的机械振动,达到提高焊接接头力学性能、改善焊缝组织以及减小残余应力的目的。随焊电磁感应:它是通过在焊接热源后方同步跟踪电磁感应加热来控制接头的冷却过程,该工艺主要适用于控制焊缝熔合区的裂纹,特别是冷裂纹的形成和扩展。本原理与机械拉伸法相同。具体方法是在焊缝两侧加热到150~200℃,然后用水冷却使焊缝区域受到拉伸塑性变形,从而消除焊缝纵向的残余应力。常用于焊缝比较规则、厚度不大(<40mm)的板、壳结构。
控制焊接残余应力的措施有以下几个方面:1,采用合理的焊接顺序和方向(1)先焊收缩量较大的焊缝,使焊缝能较自由地收缩,以较大限度地减少焊接应力。(2)先焊错开的短焊缝,后焊直通长焊缝。(3)先焊工作时受力较大的焊缝,使内应力合理分布。2,降低局部刚度:焊接封闭焊缝或其刚度较大的焊缝时,可以采取反变形法来降低结构的局部刚度。3,锤击焊缝区法:利用锤击焊缝来减小焊接应力是行之有效的方法。当焊缝金属冷却时,由于焊缝的收缩而产生应力,锤击焊缝区,应力可减小1/2~1/4。锤击时温度应维持在100-150℃之间或在400℃以上,避免在200-300℃之间进行,因为此时金属处于蓝脆阶段,锤击焊缝容易断裂。多层焊时,除一层和较后一层焊缝外,每层都要锤击。一层不锤击是为了避免根部裂纹,较后一层是为了防止由于锤击而引起的冷作硬化。残余应力的大小和分布需要适当的测量技术,比如X-ray衍射等。
超声波冲击消除焊接应力工艺:超声冲击是一种消除工件表面或焊缝区的残余拉应力,并在工件表面形成压应力的方法。可明显提高焊接接头的疲劳寿命和疲劳强度。焊后处理焊趾部位,使之平滑过渡,从而降低余高造成的应力集中,消除焊趾表面的缺陷;同时在焊趾处产生较大的压缩塑性变形,产生了残余压缩应力,调整了焊接残余应力场,并使焊趾部位得到强化和硬化。以上多方面因素有效地改善了焊接接头的疲劳性能。大量实验数据表明,超声冲击可使钢制焊接接头的疲劳强度提高60~180%,疲劳寿命延长10~135倍;使铝、钛有色金属焊接接头的疲劳强度提高26~48%,疲劳寿命延长5~45倍。超声冲击产品也已形成系列化产品,可普遍应用于船舶、石化、航空、铁路、风力涡轮机、钢或复合材料桥梁,重型起重机械等领域,适用于各种材料焊接结构的焊后处理,达到延长焊接结构疲劳寿命、提高其疲劳强度的目的,并且能在一定程度上消除焊接过程应力和残余应力,特别适用于普通接头、承载接头以及异种材料焊接接头等结构的焊后处理。残余应力的测量和分析需要考虑材料的微观和宏观结构。上海正规应力检测装置
残余应力的研究需要考虑材料的应用环境和使用寿命等因素。上海金属应力测试
应力是物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)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,并试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。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,同截面相切的称为剪应力或切应力。物体中一点在所有可能方向上的应力称为该点的应力状态。但过一点可作无数个平面,是否要用无数个平面上的应力才能描述点的应力状态呢?通过下面的分析可知,只需用过一点的任意一组相互垂直的三个平面上的应力就可代替点的应力状态,而其它截面上的应力都可用这组应力及其与需考察的截面的方位关系来表示。上海金属应力测试
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