深圳金属零部件残余应力 机械性能检测

残余应力是指在没有外力或外力矩作用的条件下，构件或材料内部存在并且自身保持平衡的宏观应力。

残余应力形成的根本原因

微观上不同原子或者同种原子不同排列方式，造成材料成分或者结构上的不均匀性，导致原子间相互作用力的变化，宏观上形成残余应力。

哪些加工成型过程会导致残余应力?

铸造、锻压、焊接、喷涂以及各类机械加工成型过程中都会导致材料出现残余应力。

残余应力的影响

1、坏处

残余应力会引起结构件及模具变形，形状与尺寸准确度变差;在残余拉应力条件下的腐蚀环境中会引起应力腐蚀;大锻件去除应力不及时，残余应力过大会导致断裂等等。

2、好处

研究表明，在工件中引入适当大小的残余压应力可以延长其疲劳寿命。如抛丸处理以及适当的磨抛处理可以使工件表面形成压应力层，这层压应力可以抑制裂纹的萌生与扩展，从而提高工件寿命。准确测定残余应力的大小与分布，在工程领域有着重要的应用前景。

残余应力测定技术的起源

残余应力的测定技术始于20世纪50年代，发展至今共形成了数十种测定方法。其中又分为有损测试和无损测试。

有损测试分为部分释放法、完全释放法等;无损测试分为压痕应变法、X射线衍射法、超声法、磁性法、同步辐射法与中子衍射法等。以下将做详细介绍：

压痕应变法

压痕应变法是一种利用球形压痕诱导产生的应变增量测定残余应力的方法。有无损、操作简单、适用范围广、精度高等优点。

缺点：只能用于平面应力的测定，对测量数据的处理比较复杂。

超声法

由于超声波的方向性好、穿透能力强、可以沿试样表面传播，可以检测试样表面以及大体积范围的内部残余应力，环形件残余应力测定也十分适用，故而，在焊缝、齿轮、螺栓、钢轨等方面有着重要的实际应用。具有便携、方便与现场在线测试的优点。

使用注意：超声波速度受材料各向异性、环境温度、探头与构件之间声耦合较大，超声法在测定应力时需做标定试验。

缺点：超声法主要应用于大范围体积内残余应力的测量，无法获得局部残余应力的大小与状态分布。

分类：

根据原理不同，超声法测定残余应力又可分为六种：临界折射纵波法、反射纵波法、声双折射法、表面波法、电磁超声法、激光超声法。其中较为成熟的是临界折射纵波法。

国家标准：

超声法的相关国家标准有GB/T 32073-2015 《无损检测 残余应力超声临界折射纵波检测方法》。

X射线衍射法

X射线法是由俄国学者于1929年提出，经过多年发展，理论与实际测定方法都较为成熟，是目前应用*为广泛的一种无损残余应力测试方法。

1、原理

X 射线衍射法测量残余应力是基于X 射线衍射理论。当一束波长为λ 的X 射线照射在晶体表面时，会在特定的角度(2θ)上接收到X射线反射光的波峰，这就是X 射线衍射现象。其中衍射角2θ与X射线的波长λ、衍射晶面间距d之间遵从**的布拉格定律：2dsinƟ=nλ. 。