残余应力系列3

构件在生产加工等过程中，会受到温度、外力、应变等客观原因和材料内部不均匀性等主观原因的影响，导致在外力去除后存在应力的残余。残余应力产生的原因主要包括以下几方面：（1）铣削残余应力（2）焊接残余应力（3）磨削残余应力（4）冷加工造成的的残余应力（5）热处理造成的残余应力（6）表面处理产生的残余应力（7）电镀产生的残余应力（8）铸、锻造产生的残余应力。下面以铣削、焊接和磨削造成残余应力产生的原因进行讲解。

（1）铣削残余应力

对工件进行铣削加工时，材料与机器接触会产生挤压、塑性变形和热效应，进而产生残余应力。因此，机械应力引起的塑性变形效应、热应力引起的塑性变形效应和表层局部金相组织转变铣削残余应力成因。

• 焊接残余应力

焊接工艺是通过对材料的局部进行加热，促进原子迁移，从而使两个器件连接在一起。直接应力、间接应力和组织应力均会导致残余应力的出现。其中：对部件局部加热不均匀或其在降温时不均匀产生直接残余应力，对焊接件进行预处理时造成焊件存在部分残余应力并累积到整体焊件中造成间接残余应力，材料晶相组织改变导致组织残余应力的产生。

• 磨削残余应力

图1 磨削裂纹示意图

对材料进行磨削处理时，产生大量的磨削热，这种磨削热使工件表层温度升高，因此材料表层受热开始膨胀，但材料内部限制其膨胀，从而导致材料表层存在压应力，此压应力超过工件材料的屈服强度就会产生塑形变形。冷却时，表层存在残余压应变，产生残余拉应力，同时磨削热引发相变应力，产生应力类型与磨削前后金相改变的体积对比有关，比体积小的相向比体积大的相转变时，产生残余拉应力，反之，则产生残余压应力。

[1] 程勇杰; 王燕霜; 林江海; 黄鹏程; 申玉海, 表面残余应力影响因素和调控技术的研究进展[J], 表面技术, 2022.