机加工中的残余应力

在机加工过程中由于机械、热或化学因素会产生残余应力，也可能会降低疲劳寿命，因此应对其进行分析和控制。

机加工是车、铣、钻、刨、磨的总称。这些应用的共同点是在切削过程因为摩擦而加热材料表面形成切屑。下图显示了机加工过程中形成残余应力的工艺步骤。

由于机械、热或化学因素，零件现有的残余应力状态可能会发生变化。机加工因素是材料去除过程本身，热因素是摩擦所做的功，化学因素是切削液可能引起的反应。机加工过程的机械效应会改变表面光洁度和微观结构，也能观察到材料的塑性变形。该过程会产生热效应，位错密度和分布的变化以及表面完整性的改变。此外，冷却压和温度是对形成残余应力是一个很重要的影响。

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这些影响结合其他加工参数可能会导致零件表面形成裂纹，裂纹是塑性变形和可能的相变形成的残余应力的结果。相变是由局部加热引起的，由于加工时的摩擦和其他的磨损效应造成了局部热量的增加，因而在局部形成了残余拉应力。机加工残余应力影响着零件使用的可靠性和服役寿命。机加工残余应力受热和机械因素的影响。通常，零件表层和近表层受热和机械因素的影响，而次表层仅受机械因素的影响。

铣削是机加工中另一种常见的切屑形成工艺，它会在工件上产生残余应力。众所周知，当以不同方式铣削普通碳钢时，所产生的残余应力的深度分布可能会有所不同，具体取决于铣削方式。同样，切削速度的变化也会改变残余应力的深度分布。通常，Z低的切削速度会产生Z低的残余应力，而导致刀具和工件之间温度升高的Z高切削速度会在工件上产生Z高的残余应力。

机加工过程中产生的残余应力会导致疲劳寿命降低，因此应对其进行分析和控制。 还应该注意的是，在实际中可以联合使用各种机加工操作，尽管不同的工艺会在工件上产生各自不同的残余应力分布，但Z后一次加工操作产生的残余应力分布通常会占主导地位。