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殘余應力產生的原因及檢測方法介紹

閱讀：3234 發布時間：2023-2-8

殘余應力是工件在制造過程中，將受到來自各種工藝等因素的作用與影響；當這些因素消失之后，若構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件內，則這種殘留的作用與影響就是殘余應力。.

殘余應力產生的主要原因有三個：

1、熱變化

當工件從高溫（例如焊接后）冷卻后，整個受熱面的冷卻速率通常會有很大差異。工件的表面和內部所經歷的冷卻速率的差異導致熱收縮的局部變化。不同的熱收縮會產生不均勻的應力。在冷卻過程中，表面以更快的速度冷卻，從而壓縮了中心處的加熱材料。當中心的材料試圖冷卻時，它受到較冷的外部材料的約束。因此，內部將具有殘余拉伸應力，而部件的外部將具有殘余壓縮應力。

2、相變

當材料進行相變時，新形成的相與尚未經歷相變的周圍材料之間發生體積差。體積差異導致材料膨脹或收縮，從而導致殘余應力。

3、機械加工

當塑性變形在經歷制造過程（例如彎曲，拉伸，擠壓和軋制）的工件的橫截面中不均勻時，也會產生殘余應力。當一種材料變形時，一個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。

現階段行業內主要使用以下幾種方法檢測殘余應力：

1、盲孔法

盲孔法的優點在于有較好精度，而缺點也比較明顯，即檢測過程中需要損壞材料的結構。

2、X射線衍射法

X射線衍射法經過了市場的檢驗，優點是技術較為成熟且穩定，缺點是檢測儀器比較笨重，操作耗時且伴隨著輻射。

3、超聲波應力檢測法

超聲波應力檢測法的優點在于操作簡便、快速、不損傷材料，也不會對檢測人員造成傷害。而它的缺點就在于這是一項新的技術，雖然經過多家大型實驗室的測驗，但是市場檢驗度還不夠高。

STRESS-X 是一款殘余應力檢測分析儀，符合 ASTM E915 及 EN 15305 殘余應力分析檢測標準。儀器的衍射單元安裝在6自由度的機器人臂上，通過移動機械臂可對各種形狀和尺寸的樣品進行檢測。整個測試系統可封裝在密閉的艙體中用于實驗室分析，也可安裝在四輪合金推車上用于現場分析，進行移動測量大型工件各個部位的殘余應力。

殘余應力產生的原因及檢測方法介紹

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