残余应力的产生与消除
消除焊接残余应力的方法
消除焊接残余应力的方法一、背景介绍焊接是一种常见的金属连接方法，但是在焊接过程中会产生残余应力，这些应力可能会导致零件变形、裂纹和失效。
因此，消除焊接残余应力是非常重要的。
二、焊接残余应力的来源焊接残余应力主要来自两个方面：热应力和冷却应力。
1. 热应力在焊接过程中，由于高温作用下金属材料发生膨胀和收缩，导致产生热应力。
这种热应力会导致零件变形和内部裂纹。
2. 冷却应力当热源移开后，焊缝区域开始冷却，并且不同区域的冷却速度不同，导致产生冷却应力。
这种冷却应力会导致零件变形、裂纹和失效。
三、消除焊接残余应力的方法为了消除焊接残余应力，可以采用以下几种方法：1. 预热法预热法是指在进行实际的焊接之前，在工件上施加一定的加热处理。
这样做可以使材料温度均匀分布，减少热应力的产生。
2. 后热处理法后热处理法是指在焊接完毕后，对工件进行一定的加热或冷却处理。
这样做可以消除残余应力，并且提高材料的强度和韧性。
3. 机械加工法机械加工法是指在焊接完成后，对工件进行一定的机械加工。
这样做可以消除残余应力，并且提高材料的表面光洁度和精度。
4. 振动法振动法是指在焊接完成后，对工件进行一定的振动处理。
这样做可以消除残余应力，并且提高材料的强度和韧性。
5. 放电等离子体法放电等离子体法是指在焊接完成后，利用放电等离子体产生高温和高压作用于焊缝区域。
这样做可以消除残余应力，并且提高材料的表面硬度和耐腐蚀性。
四、总结以上就是消除焊接残余应力的几种方法，不同方法适用于不同情况。
在实际操作中需要根据具体情况选择合适的方法来消除焊接残余应力，以确保焊接工件的质量和可靠性。
焊接残余应力产生原因分析及消除方法
（2）运用三维模型装配仿真对打磨掉干涉区域后的前承力机匣和IGB机匣进行模拟装配，结果显示可实现装配；（3）实物装配IGB机匣与打磨后的前承力机匣，可顺利完成装配；（4）装配后的发动机在完成其原定试验计划后，未出现任何潜在问题。
通过三维装配仿真可有效地为设计及排故等提供有力的技术支持，节省由于设计等不合理带来的返工、时间以及其他成本的浪费。
5结语目前发动机装配分析主要是对比典型民用航空发动机装配顺序和装配路径，定性地判断整机装配性，无法准确判断实际装配情况。
通过三维仿真装配技术，在方案设计阶段，建立发动机装配仿真模型，进行三维静态、动态干涉检查，规划整机装配路径，可最大程度地暴露并提前解决装配过程存在的干涉问题，保证实际装配可行性，提高装配效率，节约成本。
［参考文献］[1]雷相波.虚拟装配的3D空间动作路径方法研究[J].电脑编程技巧与维护，2019（12）：79-80.[2]田富君，田锡天，耿俊浩，等.基于视点跟随的装配路径规划与干涉检查研究[J].中国机械工程，2011，22（15）：1810-1814.[3]邵毅，余剑峰，李原，等.基于VMap的装配路径规划研究与实现[J].西北工业大学学报，2001，19（1）：118-121.[4]SUN J K,YANG C Y,QIU H H.Assembly Process PlanningBased on Tri-dimensional Visual Platform[J].Applied Mechanics and Meterials,2014,644/645/646/647/648/649/ 650:4805-4808.[5]徐丽英.基于CATIA V5平台模型装配过程中的干涉分析[C]//大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年年会论文集，2007：161-169.[6]杨家军，苏昭群，张明丽，等.基于虚拟现实技术的机构干涉分析[J].湖北工业大学学报，2010，25（4）：1-3.[7]穆塔里夫·阿赫迈德，张年松，郑力.加工中心虚拟装配建模及装配干涉研究[J].现代制造工程，2002（9）：14-16.[8]郑轶，宁汝新，刘检华，等.交互式虚拟装配路径规划及优选方法研究[J].中国机械工程，2006，17（11）：1153-1156. [9]刘检华，宁汝新，万毕乐，等.面向虚拟装配的复杂产品装配路径规划技术研究[J].系统仿真学报，2007，19（9）：2003-2007.[10]刘检华，宁汝新，姚珺，等.面向虚拟装配的零部件精确定位技术研究[J].计算机集成制造系统，2005，11（4）：498-502.收稿日期：2018-05-17作者简介：王秋阳（1985—），女，湖北襄阳人，硕士，工程师，主管设计师，研究方向：发动机总体结构设计。
残余应力的产生及消除
剩余应力的产生、释放与测量一、剩余应力的产生产生剩余应力的原因归结为三类：一是不均匀的塑性变形;二是不均匀的温度变化；三是不均匀的相变。
根据产生剩余应力机理的不同，可将其分为热应力和组织应力，车轴热处理后的剩余应力是热应力与组织应力的综合作用结果。
由于构件、外部温度不均，引起材料的收缩与膨胀而产生的应力称为“热应力〞。
热应力是由于快速冷却时工件截面温差造成的，淬火冷却速度与工件截面尺寸共同决定了热应力的大小。
在一样冷却介质的情况下，淬火加热温度越高、截面尺寸越大、钢材热导率和线膨胀系数越大，均能导致淬火件外温差增大，热应力越大。
而加工过程中，由工件外组织转变的时刻不同多引起的应力成为“组织应力〞。
淬火时，表层材料先于部开场马氏体的相变，并引起体积膨胀，由于表层的体积膨胀受到未转变的心部的牵制，于是在试样表层产生压应力，心部产生拉应力。
随着冷却的进展，心部体积膨胀有收到表层的阻碍。
随着心部马氏体相变的体积效应逐渐增大，在某个瞬间组织应力状态暂时为零后，式样的组织应力发生反向，最终形成表层为拉应力而心部为压应力的应力状态。
组织应力大小与钢的含碳量、淬火件尺寸、在马氏体转变温度围的冷却速度、钢的导热性及淬透性、加热温度、保温时间等因素有关。
二、剩余应力的释放针对工件的具体服役条件，采取一定的工艺措施，消除或降低对其使用性能不利的剩余拉应力，有时还可以引入有益的剩余压应力分布，这就是剩余应力的调整问题。
通常调整剩余应力的方法有：①自然时效把工件置于室外，经气候、温度的反复变化，在反复温度应力作用下，使剩余应力松弛、尺寸精度获得稳定。
一般认为，经过一年自然时效的工件，剩余应力仅下降2%～10%，但工件的松弛刚度得到了较提高，因而工件的尺寸稳定性很好。
但由于时效时间过长，一般不采用。
②热时效热时效是传统的时效方法，利用热处理中的退火技术，将工件加热到500～650℃进展较长时间的保温后再缓慢冷却至室温。
在热作用下通过原子扩散及塑性变形使应力消除。
注塑件 残余应力
注塑件残余应力摘要：1.注塑件的概述2.残余应力的定义和产生原因3.残余应力对注塑件性能的影响4.控制和消除残余应力的方法5.结论正文：一、注塑件的概述注塑件是通过注塑成型工艺制成的塑料制品，具有成本低、生产效率高、产品一致性好等优点。
在工业、汽车、电子、医疗等领域有着广泛的应用。
然而，在注塑成型过程中，由于各种原因，注塑件可能会产生残余应力，这对注塑件的性能和使用寿命会产生一定的影响。
二、残余应力的定义和产生原因残余应力是指在注塑件成型后，仍存在于制品内部的应力。
产生残余应力的原因主要有以下几点：1.成型过程中的温度分布不均，导致收缩不均匀；2.注塑件的结构设计不合理，导致应力集中；3.模具设计及制造缺陷，如浇口、冷却系统等设置不合理；4.注塑参数设置不当，如注射速度、压力、保压时间等；5.塑料原材料的性能和工艺性能不佳，如流动性差、易变形等。
三、残余应力对注塑件性能的影响残余应力对注塑件的性能和使用寿命产生很大的影响，主要表现在以下几个方面：1.降低注塑件的力学性能，如强度、刚度、韧性等；2.引起注塑件的变形和翘曲，影响其尺寸稳定性；3.导致注塑件在使用过程中出现破裂、磨损等现象，缩短使用寿命；4.影响注塑件的电绝缘性能、耐热性能等。
四、控制和消除残余应力的方法为降低残余应力对注塑件性能的影响，可以采取以下措施：1.优化注塑件的结构设计，避免应力集中；2.改进模具设计，保证浇口、冷却系统等设置合理；3.合理设置注塑参数，如注射速度、压力、保压时间等；4.选择性能优良的塑料原材料；5.对注塑件进行后处理，如退火、热处理等，以消除残余应力。
五、结论注塑件在成型过程中可能会产生残余应力，这对其性能和使用寿命产生一定的影响。
残余应力测试方法
残余应力测试方法残余应力是指材料或结构在受力作用后，未完全消除的应力。
残余应力的存在可能会对材料的性能和结构的稳定性产生影响，因此对残余应力进行测试和评估是非常重要的。
一、残余应力的形成原因1. 加工过程中的应力：在材料加工过程中，由于变形、切削或焊接等操作，会引入应力，这些应力可能会在材料中残留下来。
2. 热应力：材料在加热和冷却过程中，由于热胀冷缩不均匀，会产生热应力，这些应力也可能会残留下来。
3. 外部载荷：材料受到外部力的作用，如压力、拉力或弯曲力等，会导致材料产生应力，这些应力也可能会残留下来。
二、残余应力的测试方法1. X射线衍射法：通过测量材料中晶格的畸变程度来间接推测残余应力的大小和方向。
2. 中子衍射法：利用中子的衍射特性来分析材料中晶体的结构和应力状态。
3. 应变测量法：通过测量材料中的应变来推断残余应力的大小和分布。
4. 晶格畸变法：通过分析材料中晶格的畸变情况来评估残余应力。
5. 超声波法：利用超声波在材料中传播的速度和衰减情况来测量材料中的应力。
6. 磁性法：利用材料磁性的变化来分析残余应力的分布和大小。
7. 光学法：通过光学显微镜或偏光显微镜观察材料中的应力畸变情况。
8. 拉伸法：将材料进行拉伸测试，通过测量材料的应变和应力来计算残余应力。
三、残余应力测试的应用领域1. 金属材料：在金属材料的制备和加工过程中，残余应力会对材料的强度、韧性和疲劳寿命等性能产生影响，因此对金属材料中的残余应力进行测试是非常重要的。
2. 焊接结构：焊接过程中产生的残余应力可能会导致焊接接头的变形或裂纹，因此对焊接结构中的残余应力进行测试可以评估焊接接头的质量和可靠性。
3. 玻璃材料：玻璃材料在制备和加工过程中可能会产生残余应力，这些应力可能会导致玻璃材料的破裂或变形，因此对玻璃材料中的残余应力进行测试可以评估其稳定性和可靠性。
4. 复合材料：在复合材料的制备和加工过程中，残余应力可能会导致复合材料的层间剥离或破坏，因此对复合材料中的残余应力进行测试可以评估其性能和可靠性。
减小或消除焊接残余应力的措施
减小或消除焊接残余应力的措施焊接残余应力是指焊接工艺中产生的一种内应力，它是由于瞬间加热和冷却引起的材料体积变化不均匀而产生的。
焊接残余应力可能会导致焊接件变形、裂纹、疲劳等问题，因此减小或消除焊接残余应力是非常重要的。
下面将介绍几种常用的措施。
1. 合理设计焊接结构焊接残余应力的产生与焊接结构的设计有关，因此合理的焊接结构设计是减小或消除焊接残余应力的基础。
在设计焊接结构时，应避免出现大的焊缝长度、焊缝尺寸和焊缝间距，尽量采用对称结构和简化结构，减少焊接接头数量和长度。
此外，合理选择焊接方法和工艺参数也可以减小焊接残余应力。
2. 控制焊接热输入量焊接热输入量是指焊接过程中所输入的热量，它对焊接残余应力的大小有着重要影响。
当焊接热输入量过大时，会加剧焊接残余应力的产生。
因此，在焊接过程中应控制焊接热输入量，采用适当的焊接电流和焊接速度，避免过热和过快的焊接。
3. 采用适当的预热和后热处理预热是指在焊接之前对焊接材料进行加热处理，以提高其温度，从而减小焊接残余应力的产生。
预热可以使材料的温度均匀分布，减少焊接过程中的温度梯度，从而减小焊接残余应力。
后热处理是指在焊接完成后对焊接件进行加热或冷却处理，以消除残余应力。
预热和后热处理的温度和时间应根据具体材料和焊接工艺参数进行合理选择。
4. 采用适当的填充材料和焊接方法填充材料的选择和焊接方法的应用也对焊接残余应力的大小有着重要影响。
合适的填充材料可以改变焊接材料的熔化温度和热导率，从而减小焊接残余应力的产生。
而选择适当的焊接方法，如脉冲焊接、激光焊接等，也可以减小焊接残余应力。
5. 控制焊接过程中的冷却速率焊接过程中的冷却速率也会影响焊接残余应力的大小。
当冷却速率过快时，焊接件表面和内部的温度差异会增大，从而加剧焊接残余应力的产生。
因此，在焊接过程中应控制冷却速率，避免过快的冷却。
减小或消除焊接残余应力是焊接工艺中非常重要的一项任务。
通过合理设计焊接结构、控制焊接热输入量、采用适当的预热和后热处理、选择合适的填充材料和焊接方法，以及控制焊接过程中的冷却速率，可以有效地减小或消除焊接残余应力，提高焊接件的质量和可靠性。
残余应力分类
残余应力分类
残余应力是指物体内部的应力状态，在外力作用消失后仍然存在的应力。
它可以分为以下几类：
1. 热残余应力
热残余应力是由于材料在制造过程中受到加热或冷却时，由于不同部位温度变化不一致而产生的应力。
这种应力可以通过调整加工工艺来减小或消除。
2. 内应力
内应力是由于材料的微观结构不均匀或加工过程中受到变形而产生的应力。
这种应力可以通过合理设计加工工艺来减小或消除。
3. 残留塑性变形引起的残余应力
当材料发生塑性变形时，会引起内部的残余应力。
这种残余应力可以通过对材料进行退火处理来消除。
4. 表面处理引起的残余应力
表面处理过程中，如喷涂、电镀等会导致表面产生不均匀的压缩和拉
伸等残余应力。
这种残余应力可以通过选择合适的表面处理方式和条
件来减小或消除。
5. 残留裂纹引起的残余应力
当材料内部存在裂纹时，会导致残余应力的存在。
这种残余应力可以
通过修补裂纹或更换材料来消除。
6. 残留应变引起的残余应力
当材料在加工过程中受到拉伸或压缩时，会产生残留应变，从而导致
残余应力的存在。
这种残余应力可以通过对材料进行退火处理来消除。
7. 化学反应引起的残余应力
当材料在使用过程中发生化学反应时，会产生内部不均匀的化学成分
分布，从而导致残余应力的存在。
这种残余应力可以通过选择合适的
材料和控制化学反应条件来减小或消除。
总之，不同类型的残余应力产生原因不同，减小或消除方法也各有所
不同。
因此，在实际工程中需要根据具体情况选择合适的方法来处理。
焊接残余应力的产生原因及控制方法的总结
焊接残余应力的产生原因及控制方法的总结摘要：焊接应力是焊接构件产生裂纹和变形的主要因素，对焊接质量影响较大。
因此，理解和掌握焊接残余应力的产生原因及控制方法，就显的非常重要。
本文对焊接残余应力的产生对结构的影响、焊接残余应力的预防及焊接残余应力的消除方法，进行了全面的归纳和总结，为学生能更好地理解和掌握焊接残余应力的相关知识，起到了一定的帮助作用关键词：焊接应力产生原因控制方法焊件在焊接过程中，由于受到了不均匀的局部加热和冷却，使焊件产生了不均匀的体积膨胀和收缩，导致焊件内部产生了焊接残余应力，而焊接残余应力又是产生裂纹和变形的主要因素。
因此，为让学生能够真正理解和掌握焊接残余应力产生的原因、焊接残余应力对焊件产生的影响及如何减少和消除焊接残余应力等内容，帮助学生为今后从事焊接工作打下良好的理论基础。
下面就焊接残余应力的相关知识，进行归纳和总结。
一、焊接残余应力的产生1、焊件在焊接过程中，其焊缝高温区的膨胀受到了周边低温区的限制与挤压，使高温区域产生局部压缩塑性变形，当焊件在冷却过程中，受到局部压缩产生塑性变形的金属由于不能自由收缩，而受到低温区的拉伸，这时，焊件中就产生了一个与焊件加热时产生的应力方向相反的应力，即焊接残余应力，又称温度应力。
2、焊缝在高温向低温的冷却过程中，焊缝金属会发生二次相变，这种二次相变，会引起金属材料组织的变化，从而产生体积的变化，在焊接接头区域产生了应力，又称相变应力。
3、在焊接过程中，如对焊件采用刚性固定，那么，焊接后焊件变形减少，但应力却增加。
反之，要使焊件残余应力减少，其变形量就要有一定的增加。
但焊接应力与变形在一定条件下，都将影响到焊件的质量。
所以，应力和变形要合理控制好。
4、焊接材料的屈服强度、导热系数、线膨胀系数、密度、比热容、焊件的形状与尺寸、焊接方法和焊接工艺等因素，对焊接残余应力的分布和大小都将产生较大的影响。
二、焊接残余应力对焊件结构产生的影响1、对焊件结构刚度产生的影响当焊件某个区域所受的应力达到屈服点时，这一区域部分的金属材料就会产生局部塑性变形，无法再承受外载荷，从而导致焊接结构的有效截面减少，使焊接结构的刚度降低。
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残余应力的产生、释放与测量
一、残余应力的产生
产生残余应力的原因归结为三类：一是不均匀的塑性变形;二是不均匀的温度变化；三是不均匀的相变。
根据产生残余应力机理的不同，可将其分为热应力和组织应力，车轴热处理后的残余应力是热应力与组织应力的综合作用结果。
由于构件内、外部温度不均，引起材料的收缩与膨胀而产生的应力称为“热应力”。
热应力是由于快速冷却时工件截面温差造成的，淬火冷却速度与工件截面尺寸共同决定了热应力的大小。
在相同冷却介质的情况下，淬火加热温度越高、截面尺寸越大、钢材热导率和线膨胀系数越大，均能导致淬火件内外温差增大，热应力越大。
而加工过程中，由工件内外组织转变的时刻不同多引起的内应力成为“组织应力”。
淬火时，表层材料先于内部开始马氏体的相变，并引起体积膨胀，由于表层的体积膨胀受到未转变的心部的牵制，于是在试样表层产生压应力，心部产生拉应力。
随着冷却的进行，心部体积膨胀有收到表层的阻碍。
随着心部马氏体相变的体积效应逐渐增大，在某个瞬间组织应力状态暂时为零后，式样的组织应力发生反向，最终形成表层为拉应力而心部为压应力的应力状态。
组织应力大小与钢的含碳量、淬火件尺寸、在马氏体转变温度范围内的冷却速度、钢的导热性及淬透性、加热温度、保温时间等因素有关。
二、残余应力的释放
针对工件的具体服役条件，采取一定的工艺措施，消除或降低对
其使用性能不利的残余拉应力，有时还可以引入有益的残余压应力分布，这就是残余应力的调整问题。
通常调整残余应力的方法有：
①自然时效
把工件置于室外，经气候、温度的反复变化，在反复温度应力作用下，使残余应力松弛、尺寸精度获得稳定。
一般认为，经过一年自然时效的工件，残余应力仅下降2%～10%，但工件的松弛刚度得到了较大地提高，因而工件的尺寸稳定性很好。
但由于时效时间过长，一般不采用。
②热时效
热时效是传统的时效方法，利用热处理中的退火技术，将工件加热到500～650℃进行较长时间的保温后再缓慢冷却至室温。
在热作用下通过原子扩散及塑性变形使内应力消除。
从理论上讲采用热时效，只要退火温度和时间适宜，应力可以完全消除。
但在实际生产中通常可以消除残余应力的70～80%，但是它有工件材料表面氧化、硬度及机械性能下降等缺陷。
③振动时效
振动时效是使工件在激振器所施加的周期性外力作用下产生共振，松弛残余应力，获得尺寸精度稳定性。
也就是在机械的作用下，使构件产生局部的塑性变形，从而使残余应力得到释放，以达到降低和调整残余应力的目的。
其特点是处理时间短、适用范围广、能源消耗少、设备投资小，操作简便，因此振动时效在70年代从发达国家引进后
在国内被大力推广。
④静态过载法
静态过载法是以静力或静力矩的形式，暂时加载于构件上，并在这种载荷下保持一段时间，从而使零件尺寸精度获得稳定的时效方法。
用于焊接件时需要将载荷加大到使原来应力与附加应力之和接近于材料的屈服极限，才能消除残余应力。
静态过载法的精度稳定性效果，取决于附加应力的大小及应力下保持时间。
特别指出，静态过载法处理后构件中仍然保持着相当大的残余应力。
⑤热冲击时效法
1970年前后出现的一种新颖的稳定工件尺寸精度的时效工艺法。
其实质就是将工件进行快速加热，使加热过程中造成的热应力正好与残余应力叠加，超过材料的屈服极限引起塑性变形，从而使原始残余应力很快松弛并稳定化。
⑥超声波时效法
超声波时效法首先在前苏联诞生，并在发达国家得到推广，该方法起先主要应用于船舶、核潜艇、航空航天等对消除应力非常严格的军事领域。
但是以上等可以在一定程度上减小残余应力值，但都不能完全消除残余应力，为了获取比较好的应力状态采取以下表面处理：
1、滚压工艺
滚压表面强化技术是一种简单有效的可以显著改善零件表面应力状态从而提高其抗疲劳性能的终加工工艺手段。
可以产生很大的残余
压应力和提高表面质量。
2、磨削工艺
精磨工序加工得到的工件表面存在较高一致性残余压应力。
3、喷丸工艺
4、表面淬火工艺
以上四种工艺都会对表面残余应力产生影响，既可以获得较好的表面组织，也可以调高表面残余压应力，提高车轴的使用寿命。
三、残余应力的测量
盲孔法
盲孔法测量残余应力的原理如图1所示，假设一个各向同性材料上某一区域内存在一般状态的残余应力场，其最大、最小主应力分别为σ1和σ2，在该区域表面上粘贴一专用应变花，在应变花中心打一小孔，引起孔边应力释放，从而在应变花丝栅区域内产生释放应变，根据应变花测量的释放应变就可以计算出残余应力：
σ1
1 2
图1 盲孔法残余应力测量原理图
()()()()⎪⎪⎪⎪⎪⎩
⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧---=--+-++=--+--+=1331223122313122312231311222)(442)(4 4 εεεεεθεεεεεεεσεεεεεεεσtg B E A E B E A E (1) 式（1）中：
ε1、ε2、ε3 — 三个方向释放应变；
σ1、σ2 — 最大、最小主应力；
θ — σ1与1号片参考轴的夹角；
E — 材料弹性模量；
A 、
B — 两个释放系数。
其中A 、B 系数与钻孔的孔径、应变花尺寸、孔深有关。
盲孔法测残余应力的误差主要有以下几个因素：
1、应变片的粘贴质量。
应变片粘贴不好会引起数据漂移和精度下降。
2、 钻孔装置安装时的对中偏心引起的误差。
钻孔前必须用专用对中显微镜调整中心位置。
3、钻孔时产生的附加应变。
它可以用两次钻孔并改变钻速的方法减小附加应变。
4、释放系数A 、B 值的误差。
（A 、B 值的确定？）
HT21B 型便携式数字残余应力检测仪主要用于盲孔法进行各种
材料和结构的残余应力分析和研究，还能在静力强度研究中测量结构及材料任一点变形的应力分析仪器。
如果配用相应的传感器，也可以测量力、压力、扭矩、位移和温度等物理量。
粘贴应变片
（1）将试件或弹性体表面贴片部位用细砂纸打磨去除氧化层，打磨方向应与应变片丝栅方向成45°左右。
（如何确定45°方向？）（2）用脱脂棉棒蘸丙酮或无水乙醇将贴片部位擦洗干净，将应变片粘贴面擦洗干净。
（3）确定好45°方向（45°？），用502胶水滴在应变片粘帖面，用手指放在指定部位。
贴片时应在应变片上面覆盖一张聚乙烯薄膜，用手指均匀地滚压，将多余的粘贴剂和气泡挤出。
要求达到胶层均匀无气泡，位置准确。
（4）分别连接好测量导线和补偿导线，将补偿电阻与测量片置于同一温度环境下。