PE-250*400鄂式破碎机箱体设计开题报告(5)
4, 残余应力和时效处理
（1）残余应力的形成
无外力影响的零件放久了也会产生变形，这主要是由残留在零件内的应力也就是我们常说的残余应力作祟。一般来说铸铁件的内应力比焊接件的内应力要小，经过时效处理的铸铁件的残余应力就更小了，在其后使用过程中产生的变形也就小，这就是为什么铸铁件的床身、立柱等大件能长期保持良好的精度，究其原因，是因为铸铁件内部是由铁素体和大量的石墨构成，由于石墨尖端的松弛，造成残余应力很小。而焊接件在焊接的过程中产生的应力是非常大的，焊接刚开始时，焊缝处迅速升温，周围区域温度较低，阻碍焊缝的迅速膨胀，焊缝受到压应力。焊接过程结束，焊接件开始冷却，等过了塑性变形的温度，由于焊缝与周围区域的冷却速度不一致，焊缝开始受到拉应力，直至室温。此时焊缝处材料所受的拉应力几近材料的屈服极限，如果不及时进行消除内应力的处理，构件就会产生开裂或变形的后果。
（2）时效处理
时效——凡是能降低残余应力，使工件尺寸精度稳定的方法都叫"时效"。常用时效方法有自然时效、热时效、振动时效等等。自然时效是最古老的时效方法。它是把构件露天放置于室外，经过几个月至几年的风吹日晒.雨淋.和季节的温度变化，促使残余应力发生松弛而使尺寸精度获得稳定。
自然时效的优点是：构件尺寸稳定性好，方法简单易行，绿色环保。缺点是：生产周期长，占用场地大，不易管理，不能及时发现构件内的缺陷，已逐渐被淘汰。
热时效——将构件由室温缓慢、均匀加热至550℃左右，保温4-8小时，再严格控制降温速度至150℃以下出炉。热时效工艺要求是严格的，如要求炉内温差不大于±25℃，升温速度不大于50℃/小时，降温速度不大于20℃/小时。炉内最高温度不许超过570℃，保温时间也不易过长，如果温度高于570℃，保温时间过长，会引起构件强度降低。如果升温速度过快，构件在升温中薄壁处升温速度比厚壁处快的多，构件各部分的温差急剧增大，会造成附加温度应力。如果附加应力与构件本身的残余应力叠加超过强度极限，就会造成构件开裂。热时效如果降温不当，会使时效效果大为降低，甚至产生与原残余应力相同的温度应力(二次应力)，并残留在构件中，从而破坏了已取得的热时效效果。热时效的优点是：周期短、构件尺寸稳定性较好、便于管理。缺点是：一次性投资大、能耗高、成本高、温度难以控制、劳动强度高、环境污染严重。所以逐步被振动时效取代。
振动时效振动时效是"锤击松弛法"(敲击时效)的发展。可用木锤.橡皮锤.紫铜锤等，敲构件的合适部位，可激起构件共振。如用拾振器.测振仪和光线示波器可记录下构件作自由衰减振动的振型。锤击松弛法是给工件一个冲击力，击起工件的响应，工件以自己的固有频率和迅速衰减的振幅作减幅振动。敲击后的最初振幅大，在构件内引起的"振动力"也大。这一振动力多次反复作用，当它与残余应力迭加时，在应力集中处超过材料的屈服极限σ.,引起局部塑性变形，松弛了应力，使应力峰值降低。振动时效，在国外称之为"V.S.R"技术，它是Vibratory Stress Reliele的缩写。它是在激振器的周期性外力(激振力)的作用下，使构件共振，进而松弛残余应力，提高构件的松弛刚度，使其尺寸稳定的方法。振动时效是热时效的补充和发展，可在很大范围内代替热时效。欧美等先进国家依靠计算机进行FEM有限元分析，配以先进的测振仪器，使振动时效达到完美的境界。传统的观念认为振动时效不彻底，认为焊接件容易变形，通过以上分析应该有一个新的认识。需要特别注意的是，目前，国内的制造水平与国外知名制造商比较，还是有较大的差距，所以，选购国内制造的机床，还是铸铁件比较可靠，除非该制造商确实掌握了焊接件消除内应力的核心技术，那又另当别论。
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