残余应力与变形的控制

 振动时效工艺     |      2020-06-30 09:02

在机械加工领域,变形现象几乎无处不在。

影响变形的因素很多且十分复杂,包括毛坯残余应力重新分布引起的变形、切削或焊接温差引起的变形、时效引起的蠕动变形、热处理中材料组织变化引起的变形、3D打印中温差和组织变化引起的变形等。其中最主要、最难以控制的元凶便是工件材料中的残余应力。

残余应力 导致加工变形的根源之一

残余应力是物体未受外力时,其内部存在的保持自身相互平衡的应力系统。如一个毛坯件的应力分布处于平衡状态,当切断一边后,平衡随之被打破,残余应力便会在工件内部相互作用,最终重新分布,产生变形。

铸件冷却时工件断裂

残余应力的存在,一方面会降低工件强度,使工件在制造时产生变形和开裂等工艺缺陷;另一方面又会在制造后的自然释放过程中,使工件尺寸发生变化或降低其疲劳强度、应力腐蚀等力学性能。

残余应力是产生加工变形的根源之一,如果能进一步有效降低或均化毛坯或工件的残余应力水平,必将大大降低工件的变形潜能,控制加工变形,提高加工质量。因此,设法测量出工件中的残余应力场,预测出加工变形的大小,对于优化加工工艺、控制加工变形、确保工件的安全性和可靠性有着非常重要的意义。

控制残余应力 首在检测

目前,残余应力的检测一般分为有损检测和无损检测。有损检测法的典型代表就是盲孔检测法,无损检测代表则是X 射线衍射法。
 

 

HK21A盲孔法应力检测仪采用高效中央微处理器和高精度测量放大器、数据采集器和处理器,搭载华云科技自主知识产权的计算软件自动插补打孔仪器引起的系统误差,实现数据的精准采集及测量;配备大品牌笔记本电脑及先进应力分析软件,软件和硬件品质稳定可靠,应力分析更精准;便携式美国进口机箱,适合野外现场施工,抗干扰性更强。

预测与控制结合效果好

如今,各企业都根据自身的条件和经验,在加工过程中采取各种技术手段来降低或均化工件中的残余应力。华云科技自成立以来,着力为客户提供持续解决残余应力问题,案例涉及兵器、航天、航空、风电、传动、焊接等多个领域。公司致力于振动时效技术的技术革新和工程化应用推广,有效解决了大型件、轻型薄壁件的加工变形问题。

频谱谐波时效是通过傅立叶分析,不需要扫描,在100HZ内寻找低次谐波,施加合适的能量在多个谐波频率处振动,引起高次谐波累积振动产生多方向动应力,与多维分布的残余应力迭加,造成塑性变形,从而降低峰值残余应力,同时使残余应力分布均化。其优点是不受激振器转速限制,应用面较亚共振显著提高;多振型,效果较好;人为因素影响小,效果稳定。
 

 

残余应力与变形控制整体解决方案

然而,仅仅控制残余应力并不能完全解决变形问题,影响变形的有诸多因素,如装卡变形、加工受力、切削热、毛坯残余应力等。因此,华云科技追求的是提供“残余应力与变形控制整体解决方案”。

然后优化加工工艺,使原有残余应力均匀释放,并减小加工残余应力的引入。最终结合应力控制技术来优化工件残余应力,从而达到控制最终工件尺寸的精度的目的,获得加工变形小、无应力集中的长寿命结构件。