机械加工精度之——残余应力引起的变形

1.基本概念
没有外力作用而存在于零件内部的应力，称为残余内应力。
工件上一旦产生内应力之后，就会使工件金属处于一种高能位的不稳定状态，它本能地要向低能位的稳定状态转化，并伴随有变形发生，从而使工件丧失原有的加工精度。
2.残余应力产生的原因
（1）热加工中内应力的产生
在热处理工序中由于工件壁厚不均匀、冷却不均、金相组织的转变等原因，使工件产生内应力。图示一个内外壁厚相差较大的铸件。浇铸后，铸件将逐渐冷却至室温。由于壁1和壁2比较薄，散热较易，所以冷却比较快。
（2）冷校直产生的内应力
丝杠一类的细长轴经过车削以后，棒料在轧制中产生的内应力
重新分布，产生弯曲，如右图示。冷校直就是在原有变形的相反方向加力F，使工件向反方向弯曲，产生塑性变形，以达到校直的目的。在F力作用下，工件内部的应力分布如图b所示。当外力F去除以后，弹性变形部分本来可以完成恢复而消失，但因素心变形部分恢复不了，内外层金属就起了互相牵制的作用，产生了新的内应力平衡状态，如图c所示，所以说，冷校直后的工件虽然减少了弯曲，但是依然处于不稳定状态，还会产生新的弯曲变形。
3.减小内应力变形误差的途径
（1）合理设计零件结构 在设计零件结构时，应尽量做到壁厚均匀、结构对称，以减小内应力的产生。
（2）合理安排工艺过程 工件中如有内应力产生，必然会有变形发生，但迟变不如早变，应使内应力重新分布引起的变形能在进行机械加工之前或在粗加工阶段尽早完成，不让内应力变形发生在精加工阶段或精加工之后。