机械专业外文文献翻译@外文翻译--残余应力

附录 or on a or It is a of or it is or is If to if In of by up in of to it (1) of it is by is of by on of is of be up (2) of it is by or of or of (3) of of is to it is in so In 80%90%) in of it to be at it to to to in a of be in of in or a of an of by in be as is is to of a of by In of of id in of It is to in a a to or or A is a at a of of of is by of up In or or if it a of of at is to is in is an if of or or of 1001200F, by of to be in A of be by It is an to in is be in to is in is to be as of of of be A be to of a to of of a by by of is a of a 2100 a in a or to a of be , a is as in in a of at in is is is by By of is in a of in to by a is on as a in or on by or a to of is is on by of or a a to a of an to is of is it be to On be up to a 60%in of be to of by be a a by or is on is A or of of on a or 残余应力 残余应力是结构或者机器中在没有外部载荷或者内部温差时存在的一种应力，它通常是在制造或者装配过程中所产生的。有时它被称为初始应力，而这个过程则被成为施加预应力。当这些结构或者机器投入使用时，工作载荷就会与残余应力相叠加。如果参与应力相加，则这种残余应力是有害的；如果残余应力与工作应力相减，则这种残余应力是有利的。 塑性变形中外力所作的功除大部分转化成热之外，还有一小部分以畸变能的形式储存在形变材料内部。这部分能量叫做储存能。储存能的具 体表现方式为：宏观残余应力、微观残余应力及点阵畸变。按照残余应力平衡范围的不同，通常可将其分为三种： （ 1）第一类内应力，又称宏观残余应力，它是由工件不同部分的宏观变形不均匀性引起的，故其应力平衡范围包括整个工件。例如，将金属棒施以弯曲载荷，则上边受拉而伸长，下边受到压缩；变形超过弹性极限产生了塑性变形时，则外力去除后被伸长的一边就存在压应力，短边为张应力。这类残余应力所对应的畸变能不大，仅占总储存能的 右。 （ 2）第二类内应力，又称微观残余应力，它是由晶粒或亚晶粒之间的变形不均匀性产生的。其作 用范围与晶粒尺寸相当，即在晶粒或亚晶粒之间保持平衡。这种内应力有时可达到很大的数值，甚至可能造成显微裂纹并导致工件破坏。 （ 3）第三类内应力，又称点阵畸变。其作用范围是几十至几百纳米，它是由于工件在塑性变形中形成的大量点阵缺陷（如空位、间隙原子、位错等）引起的。变形金属中储存能的绝大部分（ 80 90）用于形成点阵畸变。这部分能量提高了变形晶体的能量，使之处于热力学不稳定状态，故它有一种使变形金属重新恢复到自由焓最低的稳定结构状态的自发趋势，并导致塑性变形金属在加热时的回复及再结晶过程。 这里仅列举几个 有害的残余应力的例子，在机器的装配过程中，当两轴不在一条直线上或者在平行度上相差千分之几英寸时，采用刚性联轴器强使他们联接在一起。当轴旋转时，轴上所产生的应力就是一个方向不断改变的应力。在通常情况下无法经济地实现两轴线之间的精确找正对准时，补救的方法是采用能够补偿一定找正误差的弹性连轴器。 出现上述情况时仅产生弹性应力，而残余应力是由于受到轴承约束而得以保存的。在机械加工造成塑性屈服的操作中，当约束去掉后，仍然留有应力。例如，在轴和曲轴的锻造及随后的冷却过程中可能会产生残余应力，切削加工会改变其平衡状态，使 轴产生某种程度的翘曲。因此，通常的作法是在进行最终的切削加工之前，在压床上将轴矫直。矫直时需要采用足以使轴产生永久性变形或者屈服的弯矩。 不均匀加热或者冷却通常会产生残余应力。焊缝是一个最常见的例子。在焊缝凝固后，焊缝金属和邻近区域的温度要比金属主体的温度高的多。金属沿着焊缝长度的自然收缩将被邻近的体积较大、温度较低的金属限制了一部分。因此沿着焊缝产生了残余拉应力。 通常，局部或浅表面加热会使受热部分和表面膨胀。如果膨胀部分能够自由移动，其移动距离会大大超过邻近的较大体积的材料的移动距离，造成了受热 材料的屈服和变厚。由于在高温时屈服强度会降低，因此，这种现象很容易出现。在冷却过程中，温度降低的相同体积的材料能够阻止受热变厚区域完全收缩，结果产生了拉应力。因此，火焰切割后的表面 处于受拉状态，其强度降低。一般规律是“最后冷却的部位处于受拉状态”，但是如果显微组织发生某种变化就会出现例外的情况。将这些残余拉应力减至最小或者使之反向的方法有：通过退火消除应力，对强度降低的表面进行垂击或喷丸处理。在退火过程中，要求把低碳钢加热到 11001200F，某些合金钢要加热到 1600F，然后对每英寸厚度保温一小时，随后进行缓慢冷却。对被联接零件进行某些预热可以将焊缝中的拉应力降至最低。 冷压、挤压和喷丸强化都会产生一层薄的，但是十分有效的压应力表面层。可见看出，这些工艺方法使工件外层产生加工硬化 ，从而产生压应力，同时在与之相邻的内层中产生较小的拉应力。由于在各处都很容易获得压应力层，因此这些工艺方法适用于交变载荷和应力在拉应力与压应力之间变化的回转类零件。在采用这些工艺方法时，必须认真地控制滚轮的压力和进给量、喷丸的大小和速度等。对于这些，在工程技术书籍和期刊中有大量资料可供参考。 冷压主要用于圆柱形和其他回转类的形状，诸如螺纹和轴的圆角。滚轮的形状、尺寸和压力以及轴的屈服强度决定着穿透深度，这是可以通过计算得到的。一种专用的夹具可以装在车床的溜板上，使其在轴的预定长度范围内缓慢地往复运动，与之同 时轴由床头箱带动着旋转。采用滚丝法加工螺栓和螺钉上的螺纹早就已经成为一种成形加工方法。这种方法不仅能够生成螺纹，而且还能通过螺纹根部附近的变形和晶粒流动以及产生的残余压应力来增加螺纹的强度。 孔的挤压，又可以称为钢球涨孔，这种加工方法上迫使一个尺寸稍大的坚硬的碳化钨或 球通过板、套筒或者管子上的孔获得最终尺寸和较高的光洁度。孔的长度可以等于其直径的 0 倍。挤压涨孔机通常由非熟练工人操作，使用于小型零件的大量生产。这种方法能够提高硬度，因此能提高耐磨性，并且在孔的周围产生残余压应 力，这种残余压应力通常是有利的。例如在滚子链的铰链中，铰链承受很高的脉动拉应力，而且在孔表面上和表面附近有应力集中。采用钢球挤压和涨孔可以产生压应力，这会降低工作中的净拉应力，将断裂事故减到最低限度。 喷丸强化是通过采用机械方式引起工件表面屈服而施加预应力的最常用的方法。在圆形打击物的冲击下，表面发生变形并形成许多浅坑，由于这些浅坑有向外扩展的趋势而使表面受压。锤击强化通常采用气动圆头工具进行，这种方法可以用于较小的区域。采用硬的球头工具时，受压层深度可达 寸左右，与表面凹坑的直径大致相等。最大残余 应力出现在表面以下，其大小约为应变硬化区屈服强度的一半。 喷丸强化时，以直径为 寸的小圆钢丸或者冷硬铸铁丸高速冲击钢制零件。受压层的深度从千分之几英寸到百分之几英寸，小于锤击强化时受压层的深度，大致与所用球丸的直径和速度成正比。所产生的残余应力也大约等于应变强化区的屈服强度的一半。 除了零件的某些内部形状外，喷丸强化可以用于大多数金属和形状，而且成本最低，因此喷丸强化得到了广泛的应用。对于软金属，可以采用玻璃球。螺旋弹簧通常要进行喷丸硬化，可以使其在脉动载荷作用下的许用应力提高 60%。强度增加的原因之一可能是由于消除了拔丝时产生的能够起减低强度作用的纵向擦痕所致。同样，进行喷丸强化可以改善初加工表面和初磨表面的 质量，使其变的光滑，这种方法可能比采用切削加工或者磨削加工的方法进行最终加工更为经济。喷丸强化不能用于轴承和其他精度要求高的精密配合表面。对喷丸强化后的工作进行精磨可能会消除部分或者全部残余应力。可以采用喷丸机对在传送带或者转台上移动的中小尺寸零件进行自动而连续地喷丸强化。