高强钢板残余应力的测量研究(3)_毕业论文

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高强钢板残余应力的测量研究(3)

1.1.1 高强钢种类

(1)烘烤硬化钢板(BH钢)包括IP钢烘烤硬化钢板和低碳烘烤硬化钢板两种。特点是在冲压成形时通过冲压工艺使低屈服强度钢板成形,来提高涂料的屈服强度。

(2)含磷钢板利用磷在钢板内的固溶强化效果得到加强。含磷钢板可以用于制造汽车冲压加工的零件形状复杂的零件。

(3)超低碳钢的含磷特性使之具有良好的深冲、塑性和韧性,钢固溶体强化元素P、Mn、Si等,用来保证钢板的强度。

(4)低合金高强度钢板汽车用热轧低合金高强度钢板,也称为磷合金高强度钢板,在现代热轧低合金高强度钢板中,添加合金元素可以使钢板得以强化,其强化机制主要有晶粒细化、析出强化、固溶强化以及相变强化等。

1.1.2 新种类高强钢

(1)热冲压钢   近年来发展了热冲压钢热处理的新技术。该技术可应用于钢板的热处理强化,如将含B钢板加热到900℃左右进行冲压成形冲成零件后,立即利用余热进行淬火处理。经处理后的钢板抗拉强度可以达到1500MPa。处理后的零件需进行喷丸处理,去除表层的氧化铁皮,改善钢板的表面质量。

(2)TWIP钢(孪生诱发塑性钢)   TWIP钢通常含有高含量的Mn、Si、Al等元素,最大特点是强塑积高,可以达到50000MPa,为TRIP钢(相变诱导塑性钢)的2倍以上。

1.2 残余应力

残余应力是在物体没有受到外力作用时,其内部存在的保持自相平衡的应力系统。它是固有应力或内应力的一种。各种机械加工工艺均会产生程度不同的残余应力。

1.2.1 残余应力的产生

残余应力是消除外力或非均匀温度场效应后,仍留在物体内的自相平衡的应力。产生残余应力的原因有以下三个方面:

(一)冷塑性变形引起的残余应力     

在切削力作用下,已加工表面受到强烈的冷塑性变形时,基体金属受到影响而处于弹性变形状态。切削力去除后,基体金属趋于恢复,但塑性变形的表面层是有限的,且恢复不到原始状态,所以在表面层产生残余压应力。     

(二)热塑性变形引起的残余应力     

工件在加工过程中受切削力的作用,表面产生热膨胀,而此时的基体金属温度低,导致表层金属产生热压应力。在切削过程结束时,表面温度迅速下降,所以收缩变形大于内层,因为表面变形是受基体金属的限制,因此产生的残余拉应力。

 (三)金相组织变化引起的残余应力      

切削时产生的高温会引表面层的金相组织变化。不同金相组织的密度不同,其表面微观结构的变化引起的体积变化。表面层体积扩大,受基体的限制产生了压应力;反之,则产生拉应力。   

1.2.2 残余应力的危害

金属构件(铸件、焊接件、锻件)在加工过程中产生的残余应力,甚者高达屈服极限,这样的构件中的残余应力大多数表现出很大的危害[4],主要包括对构件影响、对结构刚度影响、对杆件稳定性影响等。

(1) 对构件结构的影响 

残余应力是构件在早期应力构件截面上不承受荷载也早已存在的应力,在服役过程中,因载荷作用使工作应力叠加,导致二次变形和残余应力重新分配。且残余应力的存在不仅会降低结构的稳定性和刚度,且在介质和温度的共同作用下,会严重影响结构的抗脆断能力、疲劳强度、抵抗应力腐蚀开裂和高温蠕变开裂的能力。

(2)对结构刚度的影响 

当外载产生的应力与结构中某区域的残余应力叠加之和达到屈服点时,该部分材料就会产生局部塑性变形,造成进一步承受外载的能力损失,结构的有效截面面积减小,结构的刚度减小。采用大量火焰校正后的焊接梁,加载时的刚度和卸载时的回弹量明显下降,对于尺寸精确度和稳定性要求较高的结构来说是不能忽视的。 (责任编辑:qin)