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    殘余應力產生的原因及檢測方法介紹

    更新日期: 2023-02-08
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    殘余應力是工件在制造過程中,將受到來自各種工藝等因素的作用與影響;當這些因素消失之后,若構件所受到的上述作用與影響不能隨之而完全消失,仍有部分作用與影響殘留在構件內,則這種殘留的作用與影響就是殘余應力。.

    殘余應力產生的主要原因有三個:

    1、熱變化

    當工件從高溫(例如焊接后)冷卻后,整個受熱面的冷卻速率通常會有很大差異。工件的表面和內部所經歷的冷卻速率的差異導致熱收縮的局部變化。不同的熱收縮會產生不均勻的應力。在冷卻過程中,表面以更快的速度冷卻,從而壓縮了中心處的加熱材料。當中心的材料試圖冷卻時,它受到較冷的外部材料的約束。因此,內部將具有殘余拉伸應力,而部件的外部將具有殘余壓縮應力。

    2、相變

    當材料進行相變時,新形成的相與尚未經歷相變的周圍材料之間發生體積差。體積差異導致材料膨脹或收縮,從而導致殘余應力。

    3、機械加工

    當塑性變形在經歷制造過程(例如彎曲,拉伸,擠壓和軋制)的工件的橫截面中不均勻時,也會產生殘余應力。當一種材料變形時,一個部件是彈性的而另一塑料。一旦消除了載荷,材料將嘗試恢復變形的彈性部分,但由于相鄰的塑性變形材料而被阻止完全恢復。

    現階段行業內主要使用以下幾種方法檢測殘余應力:

    1、盲孔法
    盲孔法的優點在于有較好精度,而缺點也比較明顯,即檢測過程中需要損壞材料的結構。

    2、X射線衍射法
    X射線衍射法經過了市場的檢驗,優點是技術較為成熟且穩定,缺點是檢測儀器比較笨重,操作耗時且伴隨著輻射。

    3、超聲波應力檢測法
    超聲波應力檢測法的優點在于操作簡便、快速、不損傷材料,也不會對檢測人員造成傷害。而它的缺點就在于這是一項新的技術,雖然經過多家大型實驗室的測驗,但是市場檢驗度還不夠高。

    STRESS-X 是一款殘余應力檢測分析儀,符合 ASTM E915 及 EN 15305 殘余應力分析檢測標準。儀器的衍射單元安裝在6自由度的機器人臂上,通過移動機械臂可對各種形狀和尺寸的樣品進行檢測。整個測試系統可封裝在密閉的艙體中用于實驗室分析,也可安裝在四輪合金推車上用于現場分析,進行移動測量大型工件各個部位的殘余應力。

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