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振动时效采用的处理技术和试样内部发生的变化
发布时间:2019-12-11   点击次数:60次
  振动时效采用的处理技术和试样内部发生的变化
  振动时效为什么能提高工件的疲劳寿命?这个与工件的内部结构及残余应力有关。从对材料承受动载性能的影响来说,残余应力对材料的疲劳强度的影响很重要。从定性的角度就一般关系而论,当收到交变应力的构件存在压缩残余应力时,该构件的疲劳强度就会提高,而存在拉伸残余应力时,其疲劳强度就会下降。实际上,因为条件和环境的不同,残余应力对疲劳的影响是复杂的。它与残余应力的分布和大小、材料的弹性性能、外来作用应力的状态等有关,还与残余应力的发生过程有关。在相同实验条件下,构件内平均残余拉应力愈大,构件疲劳寿命越低。
  振动时效处理技术还可以防止构件在使用中出现的断裂裂纹。就金属材料而言,振动时效处理技术可以用于碳素结构钢钢、低碳合金钢、不锈钢、铸铁、有色金属等。就工件的种类而言,振动时效处理技术可用于机械产品的大、中型基础构件,各种焊接结构件,长度与直径比的较大的轴类零件。对于大型的低压力容器,国内的一些试验已表明,只要采用合理的工艺参数,振动时效处理技术可以代替热时效,这将为压力容器在消除焊接残余应力方面开辟一条新路,同时也扩大了振动时效处理技术应用范围。就工件的重量而言,从几公斤的小型构件至一、二千吨的海洋平台等大型结构,均可采用振动时效处理技术。只要根据构件的结构形式选择构件的振动处理参数和设备,就可达到消除残余应力的目的。尽管振动时效处理技术的适应范围如此的广泛,但仍有它的局限性。这是由于受到振动时效装置的性能限制的结果。
  工件裂纹扩展速度与应力强度因子K成正比。通过振动时效设备处理后,由于位错组成态变化和位错密度增加,使滑移运动阻力增大,提高了临界强度因子K值,使裂纹扩展所需能量增大,有利于延缓裂纹的扩展。此外,平均应力等因素对工件的裂纹扩展也有影响。振动时效起到了降低平均应力的作用,从而降低了裂纹扩展速率,综合作用的结果将裂纹扩展寿命Nf增加。振动时效试样内部晶体的位错组态发生了变化,形成了位错的积塞和缠结现象,同时位错密度增加,不仅延缓了疲劳裂纹的萌生寿命,而且降低了裂纹扩展速率,提高了裂纹扩展寿命,因而振动时效能提高焊件的疲劳寿命。
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