热处理中产生残余应力的原因和 减小残余应力及其引起变形的措施

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产生残余应力的原因和 减小残余应力及其引起变形的措施

我们真正关心的是零件加工后的质量。由于毛坯制造过程中会造 成较大的残余应力，而这些零件毛坯中处于“平衡”状态的残余应力在加工之前不引起毛坯明显变形。当零件加工之后，原来毛坯中残余应力的“平衡状态”被打破，应力释放出来，会造成零件很快变形而失去应有的加工精度. 减小毛坯中因制造而残留在毛坯内部残余应力对零件加工质量的
影响，通常要进行消除应力的热处理，对要求精度高的零件要在粗加工后进行人工时效处理，加快残余应力的重新分布面引起的变形过程，然后再精加工。
. 不仅对细长轴，而且包括所有要经过冷校直的零件(如型钢、导轨)，应当注意残余应力对零件加工精度的影响。
. 影响高精度零件质量的残余应力主要是在加工过程中产生的。
. 在切削过程中的残余应力由机械应力和热应力两种外因引起。机械应力塑性变形是切削力使零件表层金属产生塑性变形，切削完成后又受到里层未变形金属牵制而残留拉应力(里层金属产生残余压应力)。第三变形区内后刀面与已加工表面的挤压与摩擦又使表面金属产生残余压应力(里层金属产生残余拉应力)。如果第一变形区内应力造成的残余应力大于第三变形区内产生的残余应力，则机械应力所造成的残余应力表现为残余拉应力。反之，由于机械应力引起的残余应力为残余压应力。
. 在机械应力引起零件的残余应力的同时，切削热也引起残余应力。切削中表面层金属受热膨胀产生的塑性变形受里层低温金属阻碍而产生应力，在切削后的冷却过程中，表层金属体积收缩受里层金属阻碍而产生残余拉应力。当切削温度高于材料相变温度产生相变时，热变形引起的残余应力会更大。综合切削过程中的机械应力与热应力的作用结果，决定了已加工表面残余应力的大小。 磨削加工中磨削热造成零件相变而体积膨胀、冷却液作用及磨粒挤压金属都能够引起零件表层的残余应力。 磨削残余应力不仅引起零件变形，严重的磨削残余应力还可能导致零件的磨削裂纹。减小残余应力及其所引起变形的措施，原则上是在加工中增加去应力工序。使精加工之前消除零件的残余应力，尤其一些仪器用的精加工零件，去应力人工时效往往是必不可少的工序。