機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯@外文翻譯--殘余應(yīng)力

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附錄 or on a or It is a of or it is or is If to if In of by up in of to it (1) of it is by is of by on of is of be up (2) of it is by or of or of (3) of of is to it is in so In 80%~90%) in of it to be at it to to to in a of be in of in or a of an of by in be as is is to of a of by In of of id in of It is to in a a to or or A is a at a of of of is by of up In or or if it a of of at is to is in is an if of or or of 100~1200F, by of to be in A of be by It is an to in is be in to is in is to be as of of of be A be to of a to of of a by by of is a of a 2100 a in a or to a of be , a is as in in a of at in is is is by By of is in a of in to by a is on as a in or on by or a to of is is on by of or a a to a of an to is of is it be to On be up to a 60%in of be to of by be a a by or is on is A or of of on a or 殘余應(yīng)力 殘余應(yīng)力是結(jié)構(gòu)或者機(jī)器中在沒有外部載荷或者內(nèi)部溫差時(shí)存在的一種應(yīng)力，它通常是在制造或者裝配過程中所產(chǎn)生的。有時(shí)它被稱為初始應(yīng)力，而這個(gè)過程則被成為施加預(yù)應(yīng)力。當(dāng)這些結(jié)構(gòu)或者機(jī)器投入使用時(shí)，工作載荷就會與殘余應(yīng)力相疊加。如果參與應(yīng)力相加，則這種殘余應(yīng)力是有害的；如果殘余應(yīng)力與工作應(yīng)力相減，則這種殘余應(yīng)力是有利的。 塑性變形中外力所作的功除大部分轉(zhuǎn)化成熱之外，還有一小部分以畸變能的形式儲存在形變材料內(nèi)部。這部分能量叫做儲存能。儲存能的具 體表現(xiàn)方式為：宏觀殘余應(yīng)力、微觀殘余應(yīng)力及點(diǎn)陣畸變。按照殘余應(yīng)力平衡范圍的不同，通常可將其分為三種： （ 1）第一類內(nèi)應(yīng)力，又稱宏觀殘余應(yīng)力，它是由工件不同部分的宏觀變形不均勻性引起的，故其應(yīng)力平衡范圍包括整個(gè)工件。例如，將金屬棒施以彎曲載荷，則上邊受拉而伸長，下邊受到壓縮；變形超過彈性極限產(chǎn)生了塑性變形時(shí)，則外力去除后被伸長的一邊就存在壓應(yīng)力，短邊為張應(yīng)力。這類殘余應(yīng)力所對應(yīng)的畸變能不大，僅占總儲存能的 右。 （ 2）第二類內(nèi)應(yīng)力，又稱微觀殘余應(yīng)力，它是由晶粒或亞晶粒之間的變形不均勻性產(chǎn)生的。其作 用范圍與晶粒尺寸相當(dāng)，即在晶粒或亞晶粒之間保持平衡。這種內(nèi)應(yīng)力有時(shí)可達(dá)到很大的數(shù)值，甚至可能造成顯微裂紋并導(dǎo)致工件破壞。 （ 3）第三類內(nèi)應(yīng)力，又稱點(diǎn)陣畸變。其作用范圍是幾十至幾百納米，它是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。變形金屬中儲存能的絕大部分（ 80％ ~90％）用于形成點(diǎn)陣畸變。這部分能量提高了變形晶體的能量，使之處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，故它有一種使變形金屬重新恢復(fù)到自由焓最低的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)狀態(tài)的自發(fā)趨勢，并導(dǎo)致塑性變形金屬在加熱時(shí)的回復(fù)及再結(jié)晶過程。 這里僅列舉幾個(gè) 有害的殘余應(yīng)力的例子，在機(jī)器的裝配過程中，當(dāng)兩軸不在一條直線上或者在平行度上相差千分之幾英寸時(shí)，采用剛性聯(lián)軸器強(qiáng)使他們聯(lián)接在一起。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸上所產(chǎn)生的應(yīng)力就是一個(gè)方向不斷改變的應(yīng)力。在通常情況下無法經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)兩軸線之間的精確找正對準(zhǔn)時(shí)，補(bǔ)救的方法是采用能夠補(bǔ)償一定找正誤差的彈性連軸器。 出現(xiàn)上述情況時(shí)僅產(chǎn)生彈性應(yīng)力，而殘余應(yīng)力是由于受到軸承約束而得以保存的。在機(jī)械加工造成塑性屈服的操作中，當(dāng)約束去掉后，仍然留有應(yīng)力。例如，在軸和曲軸的鍛造及隨后的冷卻過程中可能會產(chǎn)生殘余應(yīng)力，切削加工會改變其平衡狀態(tài)，使 軸產(chǎn)生某種程度的翹曲。因此，通常的作法是在進(jìn)行最終的切削加工之前，在壓床上將軸矯直。矯直時(shí)需要采用足以使軸產(chǎn)生永久性變形或者屈服的彎矩。 不均勻加熱或者冷卻通常會產(chǎn)生殘余應(yīng)力。焊縫是一個(gè)最常見的例子。在焊縫凝固后，焊縫金屬和鄰近區(qū)域的溫度要比金屬主體的溫度高的多。金屬沿著焊縫長度的自然收縮將被鄰近的體積較大、溫度較低的金屬限制了一部分。因此沿著焊縫產(chǎn)生了殘余拉應(yīng)力。 通常，局部或淺表面加熱會使受熱部分和表面膨脹。如果膨脹部分能夠自由移動，其移動距離會大大超過鄰近的較大體積的材料的移動距離，造成了受熱 材料的屈服和變厚。由于在高溫時(shí)屈服強(qiáng)度會降低，因此，這種現(xiàn)象很容易出現(xiàn)。在冷卻過程中，溫度降低的相同體積的材料能夠阻止受熱變厚區(qū)域完全收縮，結(jié)果產(chǎn)生了拉應(yīng)力。因此，火焰切割后的表面 處于受拉狀態(tài)，其強(qiáng)度降低。一般規(guī)律是“最后冷卻的部位處于受拉狀態(tài)”，但是如果顯微組織發(fā)生某種變化就會出現(xiàn)例外的情況。將這些殘余拉應(yīng)力減至最小或者使之反向的方法有：通過退火消除應(yīng)力，對強(qiáng)度降低的表面進(jìn)行垂擊或噴丸處理。在退火過程中，要求把低碳鋼加熱到 1100~1200F，某些合金鋼要加熱到 1600F，然后對每英寸厚度保溫一小時(shí)，隨后進(jìn)行緩慢冷卻。對被聯(lián)接零件進(jìn)行某些預(yù)熱可以將焊縫中的拉應(yīng)力降至最低。 冷壓、擠壓和噴丸強(qiáng)化都會產(chǎn)生一層薄的，但是十分有效的壓應(yīng)力表面層。可見看出，這些工藝方法使工件外層產(chǎn)生加工硬化 ，從而產(chǎn)生壓應(yīng)力，同時(shí)在與之相鄰的內(nèi)層中產(chǎn)生較小的拉應(yīng)力。由于在各處都很容易獲得壓應(yīng)力層，因此這些工藝方法適用于交變載荷和應(yīng)力在拉應(yīng)力與壓應(yīng)力之間變化的回轉(zhuǎn)類零件。在采用這些工藝方法時(shí)，必須認(rèn)真地控制滾輪的壓力和進(jìn)給量、噴丸的大小和速度等。對于這些，在工程技術(shù)書籍和期刊中有大量資料可供參考。 冷壓主要用于圓柱形和其他回轉(zhuǎn)類的形狀，諸如螺紋和軸的圓角。滾輪的形狀、尺寸和壓力以及軸的屈服強(qiáng)度決定著穿透深度，這是可以通過計(jì)算得到的。一種專用的夾具可以裝在車床的溜板上，使其在軸的預(yù)定長度范圍內(nèi)緩慢地往復(fù)運(yùn)動，與之同 時(shí)軸由床頭箱帶動著旋轉(zhuǎn)。采用滾絲法加工螺栓和螺釘上的螺紋早就已經(jīng)成為一種成形加工方法。這種方法不僅能夠生成螺紋，而且還能通過螺紋根部附近的變形和晶粒流動以及產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力來增加螺紋的強(qiáng)度。 孔的擠壓，又可以稱為鋼球漲孔，這種加工方法上迫使一個(gè)尺寸稍大的堅(jiān)硬的碳化鎢或 球通過板、套筒或者管子上的孔獲得最終尺寸和較高的光潔度?？椎拈L度可以等于其直徑的 0 倍。擠壓漲孔機(jī)通常由非熟練工人操作，使用于小型零件的大量生產(chǎn)。這種方法能夠提高硬度，因此能提高耐磨性，并且在孔的周圍產(chǎn)生殘余壓應(yīng) 力，這種殘余壓應(yīng)力通常是有利的。例如在滾子鏈的鉸鏈中，鉸鏈承受很高的脈動拉應(yīng)力，而且在孔表面上和表面附近有應(yīng)力集中。采用鋼球擠壓和漲孔可以產(chǎn)生壓應(yīng)力，這會降低工作中的凈拉應(yīng)力，將斷裂事故減到最低限度。 噴丸強(qiáng)化是通過采用機(jī)械方式引起工件表面屈服而施加預(yù)應(yīng)力的最常用的方法。在圓形打擊物的沖擊下，表面發(fā)生變形并形成許多淺坑，由于這些淺坑有向外擴(kuò)展的趨勢而使表面受壓。錘擊強(qiáng)化通常采用氣動圓頭工具進(jìn)行，這種方法可以用于較小的區(qū)域。采用硬的球頭工具時(shí)，受壓層深度可達(dá) 寸左右，與表面凹坑的直徑大致相等。最大殘余 應(yīng)力出現(xiàn)在表面以下，其大小約為應(yīng)變硬化區(qū)屈服強(qiáng)度的一半。 噴丸強(qiáng)化時(shí)，以直徑為 寸的小圓鋼丸或者冷硬鑄鐵丸高速沖擊鋼制零件。受壓層的深度從千分之幾英寸到百分之幾英寸，小于錘擊強(qiáng)化時(shí)受壓層的深度，大致與所用球丸的直徑和速度成正比。所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力也大約等于應(yīng)變強(qiáng)化區(qū)的屈服強(qiáng)度的一半。 除了零件的某些內(nèi)部形狀外，噴丸強(qiáng)化可以用于大多數(shù)金屬和形狀，而且成本最低，因此噴丸強(qiáng)化得到了廣泛的應(yīng)用。對于軟金屬，可以采用玻璃球。螺旋彈簧通常要進(jìn)行噴丸硬化，可以使其在脈動載荷作用下的許用應(yīng)力提高 60%。強(qiáng)度增加的原因之一可能是由于消除了拔絲時(shí)產(chǎn)生的能夠起減低強(qiáng)度作用的縱向擦痕所致。同樣，進(jìn)行噴丸強(qiáng)化可以改善初加工表面和初磨表面的 質(zhì)量，使其變的光滑，這種方法可能比采用切削加工或者磨削加工的方法進(jìn)行最終加工更為經(jīng)濟(jì)。噴丸強(qiáng)化不能用于軸承和其他精度要求高的精密配合表面。對噴丸強(qiáng)化后的工作進(jìn)行精磨可能會消除部分或者全部殘余應(yīng)力。可以采用噴丸機(jī)對在傳送帶或者轉(zhuǎn)臺上移動的中小尺寸零件進(jìn)行自動而連續(xù)地噴丸強(qiáng)化。