消除残余应力的方法消除应力退火振动时效

振动消除工件残余应力探讨摘要关键词：概述振动法消除焊接件和铸件的残余应力的方法不仅可以完成热处理消除应力的工作，而且可以做得更快更好，更方便，也更节省经济费用，因此，振动法消除工件残余应力的方法在世界各国的许多工业领域得到快速的应用和推广。

焊接构件和铸造工件在加工过程中．由于温度场的存在及冷凝收缩时的不均匀、组织的不均匀等会形成残余应力。

残余应力的存在会导致工件的变形开裂，因此消除残余应力是机械制制造业必须解决的重大课题。

由来已久的自然时效法，即将工件置放室外，长期经受温度变化的作用，也可取得消除残余应力的效果。

然而此法处理周期过长，一般需一年以上，不适应现代化生产需要。

热处理法可缩短周期．效果也好，是消除残余应力的传统方法。

由于热处理法耗能较多，于是工业发达国家率先提出振动的处理方法，即振动消除应力(VSR(Vibrational Stress Relief))方法。

这一方法的提出可追溯很久以前。

但真正得到重视和推广还是60年代。

这与能源紧张和燃料价格上不无关系。

现在这一方法已经为现代各工业国所普遍采用，成为保持工件形状及尺寸稳定性的有效手段。

被处理工件最大重量可达l 50t。

此法的应用在我国起步稍晚，70年代末，我国开始引入国外的振动应力消除技术，逐步应用在外形简单的中小型铸、焊工件上，并且积累了一定的经验。

但在机床、柴油机等零部件的处理方面也作过一些有益的探索，但总的看来，离普遍推广还相去甚远。

与热处理方法相比。

VSR法的主要优点在于：a）节省能源(可节能90% )，无污染；b）处理周期短，仅需几十分钟；c）可用于大多数材料(金属和非金属材料)、不同结构形状和尺寸的工件，不会产生氧化皮、变色、金相组织改变；d）处理和设备费用低，易于使用和维修。

由于处理设备的外廓尺寸与重量小，具有便携性，这对处理大型工件尤具意义，可免除大型工件在加工现场与热处理车间之间的搬运困难。

然而，也不可认为VSR法能完全取代热处理法。

爆炸法工艺
• 将特种专用炸药沿焊缝走向粘贴在焊缝附近。炸药引爆后产生连 续的冲击波迫使结构的峰值应力区域发生塑性变形，以此达到消 应力的目的。据报道消除厚度可达70mm，效果可达60％，瞬间完 成，适合大型和特大型结构，在水利涵管方面应用较多。爆炸法 消应力施工时十分强调安全措施，故在城市建筑中应用有一定困 难。
超声冲击与锤击
• 超声冲击消应力技术由乌克兰巴顿焊接研究所提出，近年引入我 国，已在北京电视台钢结构立柱上进行过试验。超声冲击消应力 工艺的特点是：在超声频率（≥16KHz）下应用束状冲头，在对焊 趾和焊缝表面进行冲击；试验表明： ⑴超声冲击对一定深度的表层有消应力的效果，在采用对焊道全 覆盖冲击时，被冲击的表面会形成压应力，对2～4mm 深度层消应 力效果可达34～55％。 ⑵采用焊趾冲击法，可以快速修复焊趾的缺陷，降低应力集中。 并伴随其压应力区的作用可以在一定程度上降低焊趾边未受冲击 焊缝的残余应力，下降率达19％，对提高接头的疲劳寿命有明显 作用。 ⑶由于冲击工艺处理的特点，仅可以用于冲击工具可达的外表面， 其工作效率约为1200mm2/min。冲击工艺是以点接触、 压应力屈服为主要特征的“面效应”型消应力工艺，伴随一定的 振动时效效果，比较适合高拘束状态短焊缝的局部处理。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2、焊接残余应力的影响
焊接残余应力会： ① 影响加工尺寸精度；
② 增加工件工作时的内应力，降低承载能力； ③ 还会引起裂纹，甚至造成脆断； ④ 应力的存在会诱发应力腐蚀裂纹。
3、减小残余应力的措施
①设计措施 • 减少焊缝数量 • 避免焊缝过于集中
•采用拘束度小的结构形式
②工艺措施 • 采用合理的装配焊接顺序和方向 • 缩小焊接区与结构整体之间的温差 • 降低焊缝拘束度 • 加热其他部位，使焊缝膨胀自由度加大， 减少压缩塑性变形。

您知道几种铝合金残余应力消除方法（干货）2014-04-04小编欧巴牟铝百度亲，晚上好！人生就像过节：走过元旦，新生的感觉真好；情人节，爱人甜蜜。

元宵节，花灯依旧。

三八节，当女人真好；愚人节，没事偷着乐。

转眼到了清明节，突然顿悟，一切繁华喧嚣不过过眼云烟，人生苦短，该奋斗奋斗，该享受享受，该问候时别只在心里想想。

昨天小编分享了残余应力对铝合金材料的影响，今天小编继续来分享如何铝合金淬火残余应力消除技术研究现状，这里面的内容也是一直困惑小编的问题，如何有效的消除残余内应力。

铝合金板材与模锻件等半成品往往存在很大的残余应力场,有关研究结果表明,通过采用热水淬火或有机介质淬火来降低残余应力数值的实际效果非常有限,因此,在铝合金在毛坯生产过程中,必须安排专门的消除残余应力工艺。

英美等发达国家从上世纪50年代就开始该方面研究,并已形成包括机械拉伸法(TX51)、模冷压法(TX52)、上坡淬火法,(TX53)、模拉压法(TX54)、振动消除法等一整套专门的残余应力消除工艺。

时效消除法是降低淬火残余应力的传统方法。

由于铝合金材料尤其是航空用铝合金材料对温度非常敏感,时效温度的提高,必然明显降低强度指标,使MgZn2等强化相析出过多,产生过时效现象。

因此,淬火后时效处理通常在较低温度(小于200-250℃)下进行,因而影响了应力消除效果(仅为10-35%)。

机械拉伸法消除应力的原理是将淬火后的铝合金板材,沿轧制方向施加一定量的永久拉伸塑性变形,使拉伸应力与原来的淬火残余应力叠加后发生塑性变形,使残余应力得以缓和与释放。

有关研究结果表明,机械拉伸法最高可消除90%以上的残余应力。

但该种方法仅适合于形状简单的零件,且对拉伸前铝合金板材的组织均匀性要求较高,多用于铝加工工厂。

模冷压法是在一个特制的精整模具中,通过严格控制的限量冷整形来消除复杂形状铝合金模锻件中的残余应力。

事实上“模压”这种叫法不够确切,因为其主要作用机理是使铝合金模锻件的局部材料受“拉伸”或者“压缩”作用。

消除残余应力的方法(金属)-—时效处理消除残余应力的方法(金属）-—时效处理金属工件（铸件、锻件、焊接件）在冷热加工过程中都会产生残余应力，残余应力值高者（单位为Pa）在屈服极限附近构件中的残余应力大多数表现出很大的有害作用；如降低构件的实际强度、降低疲劳极限，造成应力腐蚀和脆性断裂，由于残余应力的松弛，使零件产生变形，大大的影响了构件的尺寸精度。

因此降低和消除工件的残余应力就十分必要了,特别是在航空航天、船舶、铁路及工矿生产等应用的，由残余应力引起的疲劳失效更不容忽视。

目前的针对残余应力的不同处理方法有:自然时效方法和人工时效方法(包括热处理时效、敲击时效、振动时效、超声冲击时效)1、自然时效——适合：热应力（铸造锻造过程中产生的残余应力) 冷应力(机械加工过程中产生的残余应力）焊接应力（焊接过程中产生的应力)自然时效是最古老的时效方法。

它是把构件露天放置于室外，依靠大自然的力量，经过几个月至几年的风吹、日晒、雨淋和季节的温度变化，给构件多次造成反复的温度应力。

再温度应力形成的过载下，促使残余应力发生松弛而使尺寸精度获得稳定。

自然时效降低的残余应力不大，但对工件尺寸稳定性很好,原因是工件经过长时间的放置，石墨尖端及其他线缺陷尖端附近产生应力集中，发生了塑性变形,松弛了应力，同时也强化了这部分基体，于是该处的松弛刚度也提高了,增加了这部分材质的抗变形能力，自然时效降低了少量残余应力,却提高了构件的松弛刚度，对构件的尺寸稳定性较好，方法简单易行,但生产周期长。

占用场地大，不易管理，不能及时发现构件内的缺陷,已逐渐被淘汰。

2、热处理时效——适合：热应力(铸造锻造过程中产生的残余应力）冷应力（机械加工过程中产生的残余应力）焊接应力（焊接过程中产生的应力）热时效处理是传统的消除残余应力方法。

它是将构件由室温缓慢，均匀加热至550℃左右，保温4-8小时，再严格控制降温速度至150℃以下出炉.热时效工艺要求是严格的,如要求炉内温差不大于±25℃，升温速度不大于50℃/小时，降温速度不大于20℃/小时.炉内最高温度不许超过570℃,保温时间也不易过长，如果温度高于570℃，保温时间过长，会引起石墨化,构件强度降低。