危害
開裂
因?yàn)?a href="http://triamcinolc.com" style="padding-bottom: 0px; margin: 0px; padding-left: 0px; padding-right: 0px; color: rgb(51,51,51); text-decoration: none; padding-top: 0px">應(yīng)力的存在,在受到外界作用后(如移印時接觸到化學(xué)溶劑或者烤漆后端時高溫烘烤),會誘使應(yīng)力釋放而在應(yīng)力殘留位置開裂。開裂主要集中在澆口處或過度填充處。
翹曲及變形
因?yàn)?a href="http://triamcinolc.com" style="padding-bottom: 0px; margin: 0px; padding-left: 0px; padding-right: 0px; color: rgb(51,51,51); text-decoration: none; padding-top: 0px">殘留應(yīng)力的存在,因此產(chǎn)品在室溫時會有較長時間的內(nèi)應(yīng)力釋放或者高溫時出現(xiàn)短時間內(nèi)殘留應(yīng)力釋放的過程,同時產(chǎn)品局部存在位置強(qiáng)度差,產(chǎn)品就會在應(yīng)力殘留位置產(chǎn)生翹曲或者變形問題。
產(chǎn)品尺寸變化
因?yàn)閼?yīng)力的存在,在產(chǎn)品放置后或處理的過程中,如果環(huán)境達(dá)到一定的溫度,產(chǎn)品就會因應(yīng)力釋放而發(fā)生變化。
殘余應(yīng)力消除
自然時效消除殘余應(yīng)力
自然時效是通過把零件暴露于室外,經(jīng)過幾個月至幾年的時間,使其尺寸精度達(dá)到穩(wěn)定的一種方法。大量的試驗(yàn)研究和生產(chǎn)實(shí)踐證明,自然時效具有穩(wěn)定鑄件尺寸精度的良好效果。
然而,經(jīng)過自然時效的工件,其殘余應(yīng)力的變化并不明顯,由圖3-1可見,鑄件試樣放置一年以后,殘余應(yīng)力僅降低2-10%;實(shí)測機(jī)床床身殘余應(yīng)力的結(jié)果表明,進(jìn)行為期一年的自然時效后,最大殘余應(yīng)力由80N/mm降至70N/mm平均殘余應(yīng)力由38N/mm降至30N/mm,即僅僅降低了大約10-20%。由此可見,經(jīng)自然時效后已停止變形的鑄件,仍然殘存著相當(dāng)大的殘余應(yīng)力。對于那些使用時需承受很大載荷的鑄件,當(dāng)在較高殘余應(yīng)力上再疊加使用應(yīng)力時就有可能影響鑄件的使用性能,因此必須慎重考慮是否應(yīng)該采用這種時效方法。
熱時效法
最傳統(tǒng)、也是最普及的方法——熱時效法,把工件放進(jìn)熱時效爐中進(jìn)行熱處理,慢慢消除應(yīng)力。這種方法的缺點(diǎn)也非常顯著,比如衛(wèi)星制造廠對溫度控制要求非常嚴(yán)格的鋁合金工件以及長達(dá)十米或者更大的巨型工件都無法用這種方法處理。而且這種方法還帶來了大量的污染和能源消耗,隨著中國及世界范圍內(nèi)對環(huán)保的進(jìn)一步要求,熱時效爐的處理方式馬上面臨全面退出的境地。
利用亞共振來消除應(yīng)力
這種方法雖然解決了熱時效的環(huán)保問題,但是使用起來相當(dāng)煩瑣,要針對不同形狀的工件編制不同的時效工藝,如果有幾百上千種工件就要編幾百上千種工藝,而且在生產(chǎn)時操作相當(dāng)復(fù)雜,需要操作者確定處理參數(shù),復(fù)雜工件必須是熟練的專業(yè)技術(shù)人員才能操作。更令人遺憾的是這種方法只能消除23%的工件應(yīng)力,無法達(dá)到處理所有工件的目的。
振動時效去除應(yīng)力
振動時效技術(shù),國外稱之為"Vibrating Stress Relief"(簡稱"VSR"),旨在通過專用的振動時效設(shè)備,使被處理的工件產(chǎn)生共振,并通過這種共振方式將一定的振動能量傳遞到工件所有部位,使工件內(nèi)部發(fā)生微觀的塑性變形—被歪曲的晶格逐漸恢復(fù)平衡狀態(tài)。位錯重新滑移并釘扎,最終使殘余應(yīng)力得到消除和均化,從而保證了工件尺寸精度的穩(wěn)定性。
振動時效的實(shí)質(zhì)是以共振的形式給工件施加附加動應(yīng)力,當(dāng)附加動應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加后,達(dá)到或超過材料的屈服極限時,工件發(fā)生微觀或宏觀塑性變形,從而降低和均化工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力,并使其尺寸精度達(dá)到穩(wěn)定。