影响金属可锻性的因素有哪些(金属变形残余应力是重要原因)

Posted 2023-05-26

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残余应力诱发金属变形一般采用高强度铝合金、钛合金、高温合金、超高强度钢、复合材料等。

这些金属构件在锻压、切削、铸造、焊接等加工过程中，由于受力或受热不均匀，内部产生不均匀的塑性形变，加工完后都存在残余应力。

残余应力是金属构件开裂或变形的重要原因，极大地影响金属构件的疲劳强度和尺寸精度的稳定性。然而，残余应力的存在，并非百害而无一利。

实际上，适当的、分布合理的残余压应力能够提高工件疲劳强度和抗应力腐蚀能力，从而延长其使用寿命。因此，残余应力的分布是否合理，压力值是否适当，成为一个重要的考核标准，这就需要结合到残余应力的检测。

残余应力检测在零件生产各个阶段的意义

由于锻、轧、铸毛坯的成型过程与工艺方法、工艺参数等因素，残余应力几乎存在于工艺的每个流程。任何阶段产生塑性流动(塑性变形)都会导致零件中残余应力的状态发生变化。因此，在各个阶段进行残余应力检测，有利于把控工件制造的整体质量，便于发现变形原因。

比如毛坯阶段，加工工艺定型后，毛坯残余应力的大小和分布规律直接影响最终加工完成后零件的尺寸变形。同批次零件毛坯的应力水平和一致性是加工合格率的关键。这个阶段进行应力检测，可从基本上发现问题，以免残次毛坯再加工，造成巨大浪费。

在工件加工阶段，残余应力检测可以在制造早期发现可能有缺陷的部件，并有效缩短识别问题的时间和重新制造部件的成本。对于一些创新性强的公司来说，甚至可以根据残余应力检测建立数据库，根据大数据，发现不同应力值对工件的影响规律，实时准确监控组件中的应力，以此了解何时制造设备需要维护甚至更换刀具等。

在工件加工制造过程中测量残余应力，另一个好处是能够优化工艺顺序，以便使成品部件中具有最佳的残余应力状态。许多热处理过程可以缓解或消除零件的应力，如果在高应力操作之前可以进行热处理，则可能更好地减少或消除部件中的翘曲现象。

工件服役阶段，残余应力检测同样具有很高的价值。工件投入使用后，应力可能会有所消退。在日常维护期间，对高负载应力的零件进行检测，可以有效评估零件寿命，进行失效评估，长此以往，自然可以根据应力自然值判断是否需要维修或更换零件。

由此可见，残余应力检测在工件制造的各个阶段，都具有积极意义。