Zun?chst gibt es eine offizielle Definition: Eigenspannung ist, dass das Werkstück durch verschiedene Prozessfaktoren im Herstellungsprozess beeinflusst wird; Wenn diese Faktoren verschwinden, wenn die oben genannten Effekte und Einflüsse auf das Bauteil nicht vollst?ndig verschwinden k?nnen und einige davon im Bauteil verbleiben, dann ist der Resteffekt und -einfluss Restspannung.

Etwas schwindelig? Lassen Sie uns auf volkstümliche Weise darüber sprechen. Zum Beispiel war eine Person zuvor sehr dünn und kaufte sich eine Jeans in Gr??e L. Nach einem Jahr wurde er jedoch sehr dick. Wenn er diese Jeans wieder trug, fühlte er, dass seine Hose zu eng war, weil er dick war und seine Hose sich nicht ver?nderte. Zu diesem Zeitpunkt gab es eine starke Kraft zwischen seinem K?rper und seiner Hose. Wenn er zu viel Kraft aufwendete, war es leicht, sie zu zerrei?en. Diese zerst?rerische Kraft ist die Wirkung von Eigenspannungen. Aus der Perspektive der Energiearbeit verursacht die ?u?ere Kraft, wenn sie die plastische Verformung des Objekts verursacht, die innere Verformung des Objekts, wodurch ein Teil der Energie akkumuliert wird; Wenn die ?u?ere Kraft beseitigt wird, wird die Energie mit ungleichm??iger innerer Spannungsverteilung freigesetzt. Wenn die Spr?digkeit des Objekts gering ist, verformt es sich langsam, und wenn die Spr?digkeit hoch ist, bildet es Risse.

Eigenspannungen sind in der mechanischen Fertigung weit verbreitet und treten h?ufig in jedem Prozess auf. Grunds?tzlich lassen sich die Ursachen von Eigenspannungen jedoch in drei Kategorien einteilen

Der erste Typ ist eine ungleichm??ige plastische Verformung;

Der zweite Typ ist eine ungleichm??ige Temperatur?nderung;

Der dritte Typ ist ein inhomogener Phasenübergang.

Die Sch?dlichkeit der Eigenspannung l?sst sich anhand der Klassifizierung der Eigenspannung erkennen. Die Restspannung kann die langsame Verformung des Objekts verursachen, zu einer ?nderung der Gr??e des Objekts führen, zu einer unqualifizierten Gr??e des bearbeiteten Werkstücks führen, zu einem Genauigkeitsverlust des gesamten Instruments führen und zu Ausschuss in der Produktion werden des Instruments, und die Guss- und Schmiedewerkstücke zeigen Risse oder sogar Brüche. Dabei werden Dauerfestigkeit, Spannungskorrosionsbest?ndigkeit, die mechanischen Eigenschaften des gesamten Instruments, Ma?haltigkeit und Lebensdauer ebenfalls von gro?er Bedeutung.

W?hrend des Abkühlvorgangs entsteht die thermische Restspannung aufgrund der ungleichm??igen Abkühlung, die durch den unzumutbaren Vorgang verursacht wird, was zum Bruch des Gussstücks führt

Abb. 1 Gussbruch beim Abkühlen

W?hrend des Abschreckprozesses der W?rmebehandlung kann die martensitische Umwandlung von unterkühltem Austenit leicht zu Materialbrüchen führen

Abb. 2 Metallbruch beim Abschrecken

Messung der Eigenspannung Die Messung der Eigenspannung kann in mechanische Verfahren, chemische Verfahren und R?ntgenverfahren unterteilt werden.

Mechanische Methode

Das gebr?uchlichste mechanische Verfahren ist das Bohrverfahren (auch als Sacklochverfahren bekannt). Im Betrieb wird ein Stangenabschnitt (oder Rohr), dessen L?nge das Dreifache seines Durchmessers betr?gt, von dem Objekt abgeschnitten, und in der Mitte wird ein Durchgangsloch gebohrt. Anschlie?end wird mit der Bohrstange oder dem Bohrmei?el eine dünne Metallschicht von innen abgetragen, und zwar jeweils etwa 5% der Querschnittsfl?che. Nach der Entnahme werden die Dehnung der Probenl?nge und die Dehnung des Durchmessers gemessen.

Die Beziehungskurve zwischen diesen Werten und der Bohrlochquerschnittsfl?che wird gezeichnet, und die Ableitung eines beliebigen Punktes auf der Kurve wird durch ein Zeichenverfahren erhalten, um die ?nderungsrate der Dehnung und des Bohrlochquerschnitts zu charakterisieren, und dann kann der Restspannungswert durch Ersetzen von erhalten werden entsprechende Spannungsformel.

Chemische Methode

Es gibt zwei Ideen des Chemikalienrechts. Eine Idee ist, die Probe in eine geeignete L?sung einzutauchen, die Zeit vom Beginn der Korrosion bis zur Entdeckung von Rissen zu messen und die Eigenspannung nach der Zeit zu beurteilen. Die verwendete L?sung kann Quecksilber und quecksilberhaltige Salze für Zinnbronze und schwaches Alkali und Nitrat für Stahl sein; Eine andere Idee ist, die Probe in eine geeignete L?sung zu tauchen und sie in Intervallen zu wiegen. Auf diese Weise k?nnen wir eine Beziehungskurve zwischen Gewichtsreduktion und Zeit erhalten und diese mit der Standardkurve vergleichen, um die Gr??e der Restspannung zu bestimmen. Je h?her die Position der erhaltenen Kurve ist als die Standardkurve, desto gr??er ist die Restspannung im Objekt.

Abbildung 3 Eintauchen von Metall, das mit einem chemischen Verfahren getestet werden soll

Die R?ntgenmethode kann R?ntgenstrahlen verwenden, um Metallteile zu durchdringen, und die Laue-Methode kann die Restspannung qualitativ bestimmen, indem sie die ?nderung der Punktform st?rt.

Abbildung 4 Prinzip der R?ntgenmethode

Wenn keine Restspannung vorhanden ist, sind die St?rstellen als Punkte verteilt. Bei Eigenspannung verl?ngern sich die St?rstellen und zeigen eine ?Stern“-Form.

(a) Es gibt keine Restspannung. （ b) Es ist eine Restspannung vorhanden

Abbildung 5 Messergebnisse der Laue-Methode

Die Debye-Methode kann die Restspannung quantitativ messen, die anhand der Position, Breite und Intensit?t der Beugungslinie im Debye-Diagramm bestimmt werden kann.

Zusammenfassend sind das mechanische Verfahren und das chemische Verfahren zerst?rende Prüfverfahren, die eine lokale Probenahme des zu prüfenden Objekts erfordern und der Schaden nach dem Test irreversibel ist; Die R?ntgenmethode ist eine zerst?rungsfreie Prüfmethode, die die Integrit?t des Objekts aufrechterhalten kann. Das mechanische Verfahren kann die Gr??e und Verteilung der Restspannung genau bestimmen, was im Allgemeinen für stab- oder rohrf?rmige Objekte geeignet ist; Die chemische Methode ist für Objekte vom Typ Draht und Blech geeignet, aber die chemische Methode kann nur eine qualitative Beurteilung abgeben, es ist schwierig, eine quantitative Beschreibung zu erreichen; Obwohl die R?ntgenmethode eine ?zerst?rungsfreie“ Methode ist, ist sie nur für einige Materialien geeignet, die klare und scharfe Beugungslinien ergeben k?nnen, und aufgrund der geringen Projektionsf?higkeit von R?ntgenstrahlen kann sie nur einen Teil des Materials erkennen Objekt nah an der Oberfl?che.

Beseitigung von Eigenspannungen Da es so viele Gefahren von Eigenspannungen gibt, ist eine wirksame Beseitigungsmethode sehr notwendig. Es gibt vier Eliminierungsmethoden: W?rmebehandlung, Druckbeaufschlagung mit statischer Belastung, Vibrationsalterung und mechanische Behandlung.

W?rmebehandlung

Die W?rmebehandlung dient dazu, den thermischen Entspannungseffekt von Eigenspannungen zu nutzen, um Eigenspannungen zu beseitigen oder zu reduzieren. Im Allgemeinen werden Glühen und Anlassen verwendet.

Statische Druckbeaufschlagung dient dazu, die Restspannung des Werkstücks durch plastische Verformung des gesamten oder eines Teils oder sogar eines Mikrobereichs einzustellen. Zum Beispiel werden gro?e Druckbeh?lter nach dem Schwei?en innen unter Druck gesetzt, was als ?Ausbeulen“ bezeichnet wird, so dass die Schwei?verbindung eine geringe plastische Verformung aufweist, um die Schwei?eigenspannung zu verringern.

Abbildung 6 Gro?er ?ltank nach der Ausbeulbehandlung

VSR hei?t auf Englisch Vibration Stress Relief. Vibrationsspannungsabbau (VSR) ist eine g?ngige Methode, um die innere Restspannung von technischen Materialien zu beseitigen. Durch Vibration, wenn die Vektorsumme der Eigenspannung und der zus?tzlichen Vibrationsspannung des Werkstücks die Streckgrenze des Materials übersteigt, tritt im Material eine geringfügige plastische Verformung auf, so dass die Eigenspannung des Materials entspannt werden kann und reduziert.

Abbildung 7 Dehnungsquantifizierbares VSR-System

Die mechanische Behandlung soll die Restspannung reduzieren, indem die Methode der kleinen plastischen Verformung auf der Oberfl?che des Objekts verwendet wird, einschlie?lich der miteinander kollidierenden Teile, des Oberfl?chenwalzens, des Oberfl?chenziehens und der Oberfl?chenkalibrierung und des Feinpressens in der Form. Einer der Vorteile des Bügelns ist beispielsweise der Wegfall von Eigenspannungen.