機床加工中心殘余應(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。加工中心機械零件在鑄造、焊接、冷熱加工等過程中，均保留了殘余應(yīng)力.并不斷地釋放出來，使其表面產(chǎn)生疲勞裂紋，降低零件的疲勞強度、抗腐蝕性能和使用壽命，還會使剛度差的零件發(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)生是一個非常復(fù)雜的力學(xué)過程，零件在制造過程中，將受到來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 在切削過程中，原來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，由于強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)切削過程結(jié)束后，已加工表面溫度降至室溫，金屬彈性變形逐漸恢復(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，有時甚至產(chǎn)生裂紋。切削過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 切削時產(chǎn)生的高溫會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，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。