在實(shí)際工作中經(jīng)常會(huì)聽到殘余應(yīng)力，引起模具變形、開裂等等，而實(shí)際中又很難測(cè)量，也很難消除，今天，我們就通過這篇文章解開殘余應(yīng)力的神秘面紗，讓它能在我們工作中可見，并且能有效的消除。

　　

　　　　一、殘余應(yīng)力：是指消除外力、加工過程或不均勻的溫度場(chǎng)等作用后仍留在物體內(nèi)的自相平衡的內(nèi)應(yīng)力。機(jī)械加工和強(qiáng)化工藝都能引起殘余應(yīng)力，如冷拉、彎曲、切削加工、滾壓、噴丸、鑄造、鍛壓、焊接和金屬熱處理等等，殘余應(yīng)力一般是有害的，輕則使工件發(fā)生翹曲或扭曲變形，重則使工件開裂。

　　

　　　　二、殘余應(yīng)力的分類

　　

　　　　a)按影響區(qū)域分類：類殘余應(yīng)力，貫穿于整個(gè)物體內(nèi)部；第二類內(nèi)應(yīng)力：微觀殘余應(yīng)力，它是由晶?；騺喚ЯＶg的變形不均勻性產(chǎn)生的；第三類內(nèi)應(yīng)力：由于工件在塑性變形中形成的大量點(diǎn)陣缺陷（如空位、間隙原子、位錯(cuò)等）引起的；

　　

　　　　b)按應(yīng)力產(chǎn)生的原因分類：熱應(yīng)力、相變應(yīng)力、收縮應(yīng)力；

　　

　　　　三、殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因：機(jī)械加工和表面強(qiáng)化均能產(chǎn)生殘余應(yīng)力，對(duì)于模具加工來(lái)說，基本上每一個(gè)工序都會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，應(yīng)力產(chǎn)生的原因和機(jī)理大致如下表分布

　　

　　　　產(chǎn)生原因

　　

　　　　外部原因

　　

　　　　內(nèi)部原因

　　

　　　　不均勻塑性變形

　　

　　　　溫度梯度

　　

　　　　金屬相變

　　

　　　　成分差異

　　

　　　　產(chǎn)生機(jī)理

　　

　　　　各部分受力不均

　　

　　　　膨脹、收縮不均勻?qū)е虏痪鶆虻乃苄宰冃?/p> 　　

　　　　內(nèi)部組織不均勻

　　

　　　　不同材料成分的比容不同

　　

　　　　產(chǎn)生的工藝過程

　　

　　　　切削、噴丸、沖壓、鍛造等

　　

　　　　熱處理、焊接、材料制備等

　　

　　　　熱處理、焊接、材料制備等

　　

　　　　滲碳、氮化、電鍍、材料制備等

　　

　　　　四、殘余應(yīng)力對(duì)工件的影響：殘余應(yīng)力對(duì)工件基本上都是有害的

　　

　　　　a)對(duì)屈服強(qiáng)度的影響：如果材料具有拉伸殘余應(yīng)力，相當(dāng)于提高了應(yīng)力-應(yīng)變曲線的坐標(biāo)原點(diǎn)，即相當(dāng)于降低了材料的拉伸屈服極限。如果材料具有壓縮殘余應(yīng)力的情況，使拉伸屈服極限提高，而壓縮屈服極限降低；

　　

　　　　b)對(duì)疲勞壽命的影響：當(dāng)受到交變應(yīng)力的構(gòu)件存在壓縮殘余應(yīng)力時(shí)，該構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度會(huì)有所提高，而存在拉伸殘余應(yīng)力時(shí)，其疲勞強(qiáng)度會(huì)有所下降。因此在實(shí)際應(yīng)用中往往通過表面硬化處理產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力，從而有效地提高疲勞強(qiáng)度；

　　

　　　　c)對(duì)工件變形的影響：殘余應(yīng)力對(duì)構(gòu)件變形的影響包括兩個(gè)方面：一是構(gòu)件抗靜、動(dòng)載荷的變形能力；另一方面是荷載卸除后變形的回復(fù)能力；

　　

　　　　d)對(duì)脆性破壞的影響：脆性破壞是構(gòu)件在幾乎不存在的塑性變形的情況下突然開裂。它在溫度突然下降或變形速度突然增大的情況下，更容易發(fā)生，殘余應(yīng)力是作為初始應(yīng)力存在于構(gòu)件內(nèi)，特別是拉伸殘余應(yīng)力與作用拉應(yīng)力疊加而加速了脆性破壞；

　　

　　　　e)對(duì)應(yīng)力腐蝕形式裂的影響：試驗(yàn)證明，拉應(yīng)力和腐蝕共存是應(yīng)力腐蝕發(fā)必要條件。拉應(yīng)力使腐蝕破壞加速，這是應(yīng)力對(duì)腐蝕的作用。而殘余應(yīng)力的存在則必有拉伸應(yīng)力，因此對(duì)于承受腐蝕的金屬構(gòu)件來(lái)說，殘余應(yīng)力也起到了應(yīng)力腐蝕的作用；對(duì)于壓縮殘余應(yīng)力則恰恰相反，可以防止和減低應(yīng)力腐蝕開裂現(xiàn)象。防止應(yīng)力腐蝕開裂的現(xiàn)場(chǎng)措施有表面壓延、噴丸和氮化處理等，其原理都是使構(gòu)件表面產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力；

　　

　　　　五、殘余應(yīng)力的檢測(cè)，殘余應(yīng)力其實(shí)是可以進(jìn)行測(cè)量的，主要分為兩大類：

　　

　　　　a)機(jī)械測(cè)量法：常見的有鉆孔法、環(huán)芯法、深孔法、剝層法以及切條法；

　　

　　　　b)無(wú)損檢測(cè)法：常見的有X射線衍射法、超聲波法、壓痕法等等 不同的測(cè)量方法其原理及應(yīng)用范圍不一樣，目前更常的測(cè)量方法就是X射線衍射法；

　　

　　　　六、殘余應(yīng)力的消除方法

　　

　　　　殘余應(yīng)力對(duì)工件的影響比較大，常是變形，開裂的主要原因，在我們的實(shí)際工作中，要減小應(yīng)力的產(chǎn)生并盡量消除工件的殘余應(yīng)力，但實(shí)際上殘余應(yīng)力的消除并不能完全去除應(yīng)力，所以我們?cè)趯?shí)際工作中首要的還是從各個(gè)加工流程減小殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。常見的消除應(yīng)力的方法主要有以下幾種：

　　

　　　　a)自然時(shí)效：放置在自然條件下進(jìn)行消除，一般能消除10%左右；

　　

　　　　b)熱 處 理：一般能去除30%-80%的應(yīng)力，效果較好，但需注意工件變形；

　　

　　　　c)振動(dòng)時(shí)效：通過人工敲打或才振動(dòng)的方式去除，一般能去除30-60%的應(yīng)力；

　　

　　　　拓展閱讀：

　　

　　　　模具鋼在各個(gè)加工工序中出現(xiàn)的裂紋原因解析

　　

　　　　模具鋼熱處理對(duì)性能造成的影響解析

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