機(jī)床加工中心殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因
殘余應(yīng)力也稱內(nèi)應(yīng)力,是指在沒(méi)有外力作用下或去除外力后零件內(nèi)存留的應(yīng)力。加工中心機(jī)械零件在鑄造、焊接、冷熱加工等過(guò)程中,均保留了殘余應(yīng)力.并不斷地釋放出來(lái),使其表面產(chǎn)生疲勞裂紋,降低零件的疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕性能和使用壽命,還會(huì)使剛度差的零件發(fā)生變形而影響形狀精度。因此,在零件加工制造過(guò)程中及使用之前,必須設(shè)法調(diào)整和消除殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因殘余應(yīng)力的產(chǎn)生是一個(gè)非常復(fù)雜的力學(xué)過(guò)程,零件在制造過(guò)程中,將受到來(lái)自各種工藝因素的作用與影響,當(dāng)這些因素消失之后,零件所受到的上述作用與影響不能隨之完全消失,仍有部分殘留在零件內(nèi),便產(chǎn)生了殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的產(chǎn)生主要有以下三種原因: 1、冷塑性變形引起的殘余應(yīng)力 在切削過(guò)程中,原來(lái)與切屑相連的表層金屬產(chǎn)生相當(dāng)大的、與切削方向相同的彈塑性變形,其中以刀具后刀面與已加工表面的擠壓和摩擦產(chǎn)生的塑性變形最為突出,此時(shí)基體金屬受到影響而處于彈性變形狀態(tài)。當(dāng)切屑切離后,基體金屬趨向恢復(fù),但受到已產(chǎn)生塑性變形的表層金屬的限制,不能恢復(fù)到原狀,使零件表面帶有殘余壓應(yīng)力而里層為殘余拉應(yīng)力,這就是冷塑性變形引起的殘余應(yīng)力。2、熱塑性變形引起的殘余應(yīng)力 切削時(shí),由于強(qiáng)烈的塑性變形和摩擦作用,使已加工表面的溫度很高,產(chǎn)生熱膨脹,由于此時(shí)里層基體金屬受溫度的影響較小,從而使表層金屬熱膨脹受到限制而產(chǎn)生壓應(yīng)力。當(dāng)切削溫度超過(guò)材料彈性變形范圍后,表層將產(chǎn)生熱塑性變形。當(dāng)切削過(guò)程結(jié)束后,已加工表面溫度降至室溫,金屬?gòu)椥宰冃沃饾u恢復(fù),由于表層熱塑性變形受到基體金屬的限制,不能完全恢復(fù),因此在表層塑性區(qū)產(chǎn)生了殘余拉應(yīng)力,基體金屬中則產(chǎn)生與之平衡的壓應(yīng)力。切削溫度越高,熱塑性變形越大,殘余拉應(yīng)力也越大,有時(shí)甚至產(chǎn)生裂紋。切削過(guò)程中的冷塑性變形與熱塑性變形產(chǎn)生的殘余應(yīng)力方向相反,可相互抵消一部分。但因切削加工中冷塑性變形較大,熱塑性變形較小,所以表面殘余應(yīng)力總體上表現(xiàn)為壓應(yīng)力。3、金相組織變化引起的殘余應(yīng)力 切削時(shí)產(chǎn)生的高溫會(huì)引表面層的金相組織變化,由于不同的金相組織有不同的密度,表面層體積也將隨之發(fā)生變化。表面層體積膨脹時(shí),由于受到基體的限制,所以產(chǎn)生壓應(yīng)力;反之,則產(chǎn)生拉應(yīng)力。