表面残余应力

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1、表面残余应力胡宏宇（浙江工业大学机械工程学院，浙江杭州310032）摘要：残余应力主要是由构件内部不均匀的塑性变形引起的。各种工程材料和构件在毛坯的制备、零件的加工、热处理和装配的过程中都会产生不同程度的残余应力。残余应力因其直观性差和不易检测等因素往往被人们忽视。残余应力严重影响构件的加工精度和尺寸稳定性、静强度、疲劳强度和腐蚀开裂。特别是在承力件和转动件上，残余应力的存在易导致突发性破坏且后果往往十分严重。因此，研究残余应力的产生机理、检测手段、消除方法以及残余应力对构件的影响[[]RossiniRS，DassistiM，BenyounisKY．eta1．Methodsofmeas

2、uringresidualstressesincomponents．MaterialsandDesign，2012，35：572-588．]。关键词：残余应力；切削变形；磁测法；喷丸强化；　　　　　　　　　　　　Surfaceresidualstress　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Schoolofmechanicalengineering，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310032，China）Abstract：Residualstressismainlycausedbytheunevenplasticdeformationof

3、component.Allkindsofengineeringmaterialsinthepreparationofblank,partsandcomponentsprocessing,heattreatmentandassemblyprocesswillproducedifferentdegreeofresidualstress.Residualstressbecauseofitsintuitivefactorssuchaspooranddifficulttodetectisoftenneglected.Seriouslyaffecttheresidualstressofcompon

4、entmachiningprecisionanddimensionstability,staticstrength,fatiguestrengthandcorrosioncracking.Especiallyonthebearingandrotatingparts,theexistenceoftheresidualstresscanleadtosuddendestructionandtheconsequencesareoftenveryserious.Therefore,tostudythemechanismofresidualstress,detectionmeans,elimina

5、tionmethodandtheinfluenceofresidualstressofcomponents。Keywords：Residualstress；machining　deflection；magneticmethod；Shotpeeningstrengthening；前言随着现代制造技术的发展，大飞机、高铁、核设施等大型设备相继出现；这些设备具有高速、重载和长时间运行的特点，其零部件工作环境恶劣、复杂，且往往对安全性有着极其苛刻的要求，因而对这些设备的关键部件，如轴承、曲轴、传动轴的疲劳寿命和可靠性也有很高的要求，对它们的疲劳寿命预测和分析成为研究的重点．金属切削加工是一个伴

6、随着高温、高压、高应率的塑性大变形过程,在已加工表面上存在着相当大的残余应力;同时又由于切削过程切削力和切削热作用及刀具与工件的摩擦等综合因素的影响,使得零件内部初始的残余应力重新分布并与表面层残余应力耦合作用形成新的残余应力分布规律。残余应力以平衡状态存在于物体内部,是固有应力域中局部内应力的一种。残余应力是一种不稳定的应力状态,当物体受到外力作用时,作用应力与残余应力相互作用,使其某些局部呈现塑性变形,截面内应力重新分配;当外力作用去除后,整个物体由于内部残余应力的作用将发生形变。　　根据理论分析和实验研究的结果，工件的疲劳寿命和加工表面的残余应力状态有重要的关系：残余压应力能抑制

7、工件的疲劳破坏，延长疲劳寿命；残余拉应力则相反，会加速疲劳破坏的出现[[]桂寿平，黄培彦，何秋．港口起重机疲劳破坏成因与修复措施探讨[J]．华南理工大学学报：自然科学版，2001，22(2)：29-32．]．因此，了解和控制工件已加工表面的残余应力，使零件已加工表面呈现稳定而较大的压应力状态，已成为加工出高质量和高可靠性零件的关键．1残余应力的定义1.1残余应力的定义构件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消失之后，若