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機械社區

標題: 大量塑形變形后的殘余應力問題 [打印本頁]
作者: 孤城領主領主    時間: 2014-8-28 11:41
標題: 大量塑形變形后的殘余應力問題
話說，我用一個鋁板進行銑削加工，在大量挖除內腔后，需要進行去應力退火才能保證后面精加工尺寸的穩定性。另外，在進行沖床沖孔操作后，孔周圍有毛邊。1 ]+ _  S( L3 y, @+ G* Y
我的疑惑是，上述兩例都是大量的塑形變形，都會留下殘留應力。那么哪位能解釋一下，這些殘留應力在微觀層面（即晶粒，晶界，晶格畸變等）上是怎么導致工件變形的？銑削中大量材料去除后精加工尺寸不穩定，以及沖孔之后的毛邊，應該都是殘余應力在作祟，可它是怎么作祟的，哪位高手來解釋一下？
作者: 走路empty    時間: 2014-8-28 21:13
博士 課題
作者: 鈈莋贁chien    時間: 2014-8-28 21:23
頂一個，這個貌似在課本上能找到答案吧。
作者: PoiSonLink    時間: 2014-8-29 10:20
不懂這計算分析.支持一下
作者: 孤城領主領主    時間: 2014-8-29 10:26
鈈莋贁chien 發表于 2014-8-28 21:23 7 e* W1 U& j" P1 H9 y
頂一個，這個貌似在課本上能找到答案吧。

: O% E. S  e" c3 I- q; ?4 X手頭的課本翻遍了沒有找到答案，我讀機械的碩士朋友也是以一句不在他的研究范圍為由把我堵回來了。我很奇怪，在課本上清清楚楚寫著，金屬材料受應力會發生彈性變形，如果應力足夠大就會發生塑形變形。接著書上說了，發生塑形變形是因為應力使得晶界滑移，可是為什么沒有人去問彈性變形中晶界又是什么一種狀況那？再有塑性變形后會有殘余應力，這玩意會使加工后的工件在發生變形，而在這個殘余應力的作用下，晶界，晶粒又是一種神馬狀況那？
作者: liuyanxue    時間: 2014-8-29 14:19
很深奧的問題
作者: LIAOYAO    時間: 2014-8-29 14:53
咋看得暈乎暈乎的，從”進行銑削加工，在大量挖除內腔后“ 來看，應該就是機加工的，切削是不能算在塑形變形里吧！主要討論方向是在殘留應力部分吧。
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0 n7 s4 L, s9 F/ \: B/ k6 o! s又，沖孔是沖裁工藝，材料都已經分成兩部分了，如何還停留在”塑形變形“呢？沖孔之后的毛邊更和應力無啥關聯，只是單純偏向刀口利度和刀口間隙與間隙的確保問題。
作者: 獨自莫憑欄    時間: 2014-8-29 15:40
我拋個磚，描述一下金屬切削的物理性質。當刀具切入工件時，就會發生材料流動，被擠壓的材料就沿著刀具表面流出；當刀具前進時，刀具前面的材料在與材料流動方向相反的方向上產生應力，這是有摩擦力的緣故。! t4 [( B6 L) J' M* F, a
內應力是金屬切削過程中產生的，由于刀具產生的應力，材料出現壓縮；在切削過程中由刀具或工件向前移動，應力積聚在刀刃處并箱材料內部傳播；這種應力集中導致切屑從材料商斷裂并沿著切屑——刀具界面流動。
9 p7 s7 T* ^8 o8 B: g由于大部分材料在一定程度上都具有延展性，切削時就很容易出現塑性流動。
作者: 孤城領主領主    時間: 2014-8-31 11:18
LIAOYAO 發表于 2014-8-29 14:53 5 s) ]( q0 v& l& s
咋看得暈乎暈乎的，從”進行銑削加工，在大量挖除內腔后“ 來看，應該就是機加工的，切削是不能算在塑形變形 ...
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由應力--應變曲線可知，斷裂，是塑形變形的極端情況。而機械加工中的去除材料，都是在外力作用下的材料去除。假設拿一個1噸的小型沖床在100MM厚的45號調質剛上沖個10MM的通孔，沖不動吧。那是因為應力不夠大，只能沖個小坑，雖然也引起了材料的塑形變形，但是遠沒到達到塑形變形的極端情況--斷裂，的地步。可是同樣的機器在1MM厚的45號鋼材上沖個10MM的孔，就OK，這是因為應力足夠大，大到塑形變形已經不能完成對沖擊功的吸收，達到了斷裂極限。
作者: 孤城領主領主    時間: 2014-8-31 11:33
獨自莫憑欄 發表于 2014-8-29 15:40
2 k2 Z  n: e* O' _! i我拋個磚，描述一下金屬切削的物理性質。當刀具切入工件時，就會發生材料流動，被擠壓的材料就沿著刀具表面 ...
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恩，不錯，這是宏觀的觀察。微觀的組織變化原理就更簡單了
作者: chixianhu    時間: 2014-8-31 21:30
加工一個鋁板就能如此深入的思考，中國機械工業有救了。
作者: negtive    時間: 2014-9-1 00:56
如果是不銹鋼，比如304H，在繞圈以后回火處理外徑就會有比較大的膨脹。而碳素鋼材料繞卷后回火就會出現外徑坍縮的情況。兩者都是應力釋放的表現。應該是跟組織結構有關系。我熱處理都是現學現看，我猜是不是晶格太大了繞圈的話就會出現塑性變形中存在與晶格尺寸相近的間隙回火時應力釋放表現為晶格之間的重新組織，尺寸上有膨脹。碳素鋼的組織情況不太清楚，我覺得應該是另一種形態的應力積累-釋放模式。
作者: 設計工程師    時間: 2014-9-1 14:33
孤城領主領主 發表于 2014-8-29 10:26 1 x2 T$ C" X+ A5 ]
手頭的課本翻遍了沒有找到答案，我讀機械的碩士朋友也是以一句不在他的研究范圍為由把我堵回來了。我很奇 ...
1 P% Y$ n& `/ Y+ N& E1 m
只要有應力，就有應變。應力處在彈性范圍以上，就產生不可回復的變形，變現在宏觀上，就是物體變形，尺寸不穩定。& O, `7 w& b; Q- ?& s$ j
因為殘余應力有些已經達到塑性變形以上的程度。
& a1 ^$ M% S; l
作者: 利劍lm    時間: 2014-9-1 14:57
可以參考《材料科學基礎》這本教材，你將塑性變形上升到微觀層面，目前研究起來還是個難點，航空整體結構件機加工領域研究這個的比較多，比如山東大學和浙江大學，都有過這方面的研究。
作者: 利劍lm    時間: 2014-9-1 15:09
可以通過退火處理來消除殘余應力，山東大學教授研究出可通過滾壓方法使零件內部的殘余應力重新分布來阻止它導致的塑性變形，殘余應力對大型薄壁零件影響最為顯著，微觀機理太復雜，沒有規律，暫時無法通過理論方法進行研究，可通過X射線衍射儀測量零件表層的殘余應力大小。
作者: 利劍lm    時間: 2014-9-1 15:15
獨自莫憑欄 發表于 2014-8-29 15:40
0 i( }- A& \  y' B我拋個磚，描述一下金屬切削的物理性質。當刀具切入工件時，就會發生材料流動，被擠壓的材料就沿著刀具表面 ...

  k- B4 f+ p* M這個說的很有道理，金屬切削加工中講過這個知識點，有一本《位錯理論在切削加工中的應用》書有更詳細的講解
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作者: 利劍lm    時間: 2014-9-1 15:17
我突然想起來了，有一本很老的書《位錯理論在切削加工中的應用》對切削加工的微觀機理講解的比較透徹，可供樓主參考，這邊書一般買不到，可到大學圖書館里查查看
作者: 孤城領主領主    時間: 2014-9-3 06:54
設計工程師 發表于 2014-9-1 14:33
' k/ @. n$ Z% B* _! v2 R. R5 |1 A1 w0 a只要有應力，就有應變。應力處在彈性范圍以上，就產生不可回復的變形，變現在宏觀上，就是物體變形，尺寸 ...

/ D6 x2 F2 V* M2 H" w恩，《工程材料》上，對金屬材料因應力導致的塑形變形分析的比較細致，但是對應力導致的彈性變形就是一筆帶過了，對殘余應力只是提到了這個名詞而已。兄弟知不知道有沒有講彈性變形和金屬加工殘余應力釋放更詳細的資料或論文？$ I8 f5 u! o$ K* j' e! x* j+ ]
作者: 孤城領主領主    時間: 2014-9-3 06:56
利劍lm 發表于 2014-9-1 15:17
$ @, n% ^  `6 T- u  p7 M3 Y我突然想起來了，有一本很老的書《位錯理論在切削加工中的應用》對切削加工的微觀機理講解的比較透徹，可供 ...
! \/ p2 C# e( j/ Z
好的，多謝
! q2 @1 ?3 }! B- m: O2 e8 w3 l
作者: 孤城領主領主    時間: 2014-9-5 08:05
negtive 發表于 2014-9-1 00:56
7 b$ M" X- v( o. Q) m! a如果是不銹鋼，比如304H，在繞圈以后回火處理外徑就會有比較大的膨脹。而碳素鋼材料繞卷后回火就會出現外徑 ...
& L  s) @) {! N
你的意思是塑性變形產生了晶粒間隙，回火后組織發生變化使材料膨脹？我沒明白你所說的是啥意思。
; T; [/ a7 W9 l% V1 C$ C+ P0 p) s7 k我覺得，304H回火后膨脹可能是因為產生了Ni和C，以及，Cr與C生成了碳化物導致的體積膨脹。而碳素鋼回火坍縮，可能是因為回火后珠光體層片間距變小導致的，這只是我的猜測，不知道對不對。7 I9 |$ v/ Y) [. J7 w/ w$ k

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