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殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因及檢測(cè)方法介紹

閱讀：2644 發(fā)布時(shí)間：2023-2-8
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殘余應(yīng)力是工件在制造過(guò)程中，將受到來(lái)自各種工藝等因素的作用與影響；當(dāng)這些因素消失之后，若構(gòu)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(gòu)件內(nèi)，則這種殘留的作用與影響就是殘余應(yīng)力。.

殘余應(yīng)力產(chǎn)生的主要原因有三個(gè)：

1、熱變化

當(dāng)工件從高溫（例如焊接后）冷卻后，整個(gè)受熱面的冷卻速率通常會(huì)有很大差異。工件的表面和內(nèi)部所經(jīng)歷的冷卻速率的差異導(dǎo)致熱收縮的局部變化。不同的熱收縮會(huì)產(chǎn)生不均勻的應(yīng)力。在冷卻過(guò)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(dāng)中心的材料試圖冷卻時(shí)，它受到較冷的外部材料的約束。因此，內(nèi)部將具有殘余拉伸應(yīng)力，而部件的外部將具有殘余壓縮應(yīng)力。

2、相變

當(dāng)材料進(jìn)行相變時(shí)，新形成的相與尚未經(jīng)歷相變的周圍材料之間發(fā)生體積差。體積差異導(dǎo)致材料膨脹或收縮，從而導(dǎo)致殘余應(yīng)力。

3、機(jī)械加工

當(dāng)塑性變形在經(jīng)歷制造過(guò)程（例如彎曲，拉伸，擠壓和軋制）的工件的橫截面中不均勻時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。當(dāng)一種材料變形時(shí)，一個(gè)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(fù)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(fù)。

現(xiàn)階段行業(yè)內(nèi)主要使用以下幾種方法檢測(cè)殘余應(yīng)力：

1、盲孔法
盲孔法的優(yōu)點(diǎn)在于有較好精度，而缺點(diǎn)也比較明顯，即檢測(cè)過(guò)程中需要損壞材料的結(jié)構(gòu)。

2、X射線衍射法
X射線衍射法經(jīng)過(guò)了市場(chǎng)的檢驗(yàn)，優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)較為成熟且穩(wěn)定，缺點(diǎn)是檢測(cè)儀器比較笨重，操作耗時(shí)且伴隨著輻射。

3、超聲波應(yīng)力檢測(cè)法
超聲波應(yīng)力檢測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)便、快速、不損傷材料，也不會(huì)對(duì)檢測(cè)人員造成傷害。而它的缺點(diǎn)就在于這是一項(xiàng)新的技術(shù)，雖然經(jīng)過(guò)多家大型實(shí)驗(yàn)室的測(cè)驗(yàn)，但是市場(chǎng)檢驗(yàn)度還不夠高。

STRESS-X 是一款殘余應(yīng)力檢測(cè)分析儀，符合 ASTM E915 及 EN 15305 殘余應(yīng)力分析檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。儀器的衍射單元安裝在6自由度的機(jī)器人臂上，通過(guò)移動(dòng)機(jī)械臂可對(duì)各種形狀和尺寸的樣品進(jìn)行檢測(cè)。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)可封裝在密閉的艙體中用于實(shí)驗(yàn)室分析，也可安裝在四輪合金推車上用于現(xiàn)場(chǎng)分析，進(jìn)行移動(dòng)測(cè)量大型工件各個(gè)部位的殘余應(yīng)力。

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