機加工中的殘余應力

在機加工過程中由于機械、熱或化學因素會產生殘余應力，也可能會降低疲勞壽命，因此應對其進行分析和控制。

機加工是車、銑、鉆、刨、磨的總稱。這些應用的共同點是在切削過程因為摩擦而加熱材料表面形成切屑。下圖顯示了機加工過程中形成殘余應力的工藝步驟。

由于機械、熱或化學因素，零件現有的殘余應力狀態可能會發生變化。機加工因素是材料去除過程本身，熱因素是摩擦所做的功，化學因素是切削液可能引起的反應。機加工過程的機械效應會改變表面光潔度和微觀結構，也能觀察到材料的塑性變形。該過程會產生熱效應，位錯密度和分布的變化以及表面完整性的改變。此外，冷卻壓和溫度是對形成殘余應力是一個很重要的影響。

X射線殘余應力分析儀

這些影響結合其他加工參數可能會導致零件表面形成裂紋，裂紋是塑性變形和可能的相變形成的殘余應力的結果。相變是由局部加熱引起的，由于加工時的摩擦和其他的磨損效應造成了局部熱量的增加，因而在局部形成了殘余拉應力。機加工殘余應力影響著零件使用的可靠性和服役壽命。機加工殘余應力受熱和機械因素的影響。通常，零件表層和近表層受熱和機械因素的影響，而次表層僅受機械因素的影響。

銑削是機加工中另一種常見的切屑形成工藝，它會在工件上產生殘余應力。總之，當以不同方式銑削普通碳鋼時，所產生的殘余應力的深度分布可能會有所不同，具體取決于銑削方式。同樣，切削速度的變化也會改變殘余應力的深度分布。通常，zui低的切削速度會產生zui低的殘余應力，而導致刀具和工件之間溫度升高的最高切削速度會在工件上產生最高的殘余應力。

機加工過程中產生的殘余應力會導致疲勞壽命降低，因此應對其進行分析和控制。 還應該注意的是，在實際中可以聯合使用各種機加工操作，盡管不同的工藝會在工件上產生各自不同的殘余應力分布，但最后一次加工操作產生的殘余應力分布通常會占主導地位。