中文名 | 熱應(yīng)力 | 外文名 | Thermal Stress |
---|---|---|---|
別????名 | 溫應(yīng)力 | 定????義 | 物體不能自由脹縮而產(chǎn)生的應(yīng)力 |
1. 熱應(yīng)力隨約束程度的增大而增大。由于材料的線膨脹系數(shù)、彈性模量與泊桑比隨溫度變化而變化,熱應(yīng)力不僅與溫度變化量有關(guān),而且受初始溫度的影響。
2. 熱應(yīng)力與零外載相平衡,是由熱變形受約束引起的自平衡應(yīng)力,在溫度高處發(fā)生壓縮,溫度低處發(fā)生拉伸形變。
3. 熱應(yīng)力具有自限性,屈服流動(dòng)或高溫蠕變可使熱應(yīng)力降低。對(duì)于塑性材料,熱應(yīng)力不會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件斷裂,但交變熱應(yīng)力有可能導(dǎo)致構(gòu)件發(fā)生疲勞失效或塑性變形累積。
熱應(yīng)力測(cè)定方法
一,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?para" label-module="para">
1.了解熱應(yīng)力實(shí)驗(yàn)裝置的組成,各部分的作用及使用方法;"para" label-module="para">
2.了解金屬構(gòu)件在熱循環(huán)過程中熱應(yīng)力的產(chǎn)生原因,過程及分布規(guī)律;"para" label-module="para">
3.熟悉鑄造熱應(yīng)力對(duì)鑄件質(zhì)量的影響以及減小鑄造熱應(yīng)力的措施."para" label-module="para">
二,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容"para" label-module="para">
1.在計(jì)算機(jī)上,利用《鑄造應(yīng)力》實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件,了解鑄造應(yīng)力的分類,形成原因,測(cè)定原理,對(duì)鑄件質(zhì)量的影響及采用應(yīng)力框測(cè)定鑄造熱應(yīng)力的實(shí)際過程;"para" label-module="para">
2.熟悉熱應(yīng)力實(shí)驗(yàn)裝置的使用方法及熱應(yīng)力測(cè)定的過程;"para" label-module="para">
3.記錄,處理和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),繪出"應(yīng)力-溫度"曲線."para" label-module="para">
三,實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介"para" label-module="para">
本實(shí)驗(yàn)所使用的熱應(yīng)力實(shí)驗(yàn)裝置是一種模擬測(cè)定裝置,該裝置由應(yīng)力框部件,溫控顯示箱和
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三部分組成."para" label-module="para">
1.應(yīng)力框部件"para" label-module="para">
這是實(shí)驗(yàn)裝置的核心部件,由應(yīng)力框,拉壓力傳感器,溫度傳感器,加熱體和冷卻水管路等組成。
三根直徑相同的應(yīng)力桿("para" label-module="para">
桿"_blank" href="/item/剛性結(jié)構(gòu)">剛性結(jié)構(gòu),以便進(jìn)行實(shí)驗(yàn).松開螺栓時(shí),桿"_blank" href="/item/內(nèi)應(yīng)力">內(nèi)應(yīng)力.各桿的溫度變化由溫度傳感器"_blank" href="/item/拉壓力傳感器">拉壓力傳感器"para" label-module="para">
2.溫度控制顯示箱"para" label-module="para">
它由溫控儀,穩(wěn)壓電源及顯示儀表組成,如圖2-2所示:
溫控儀(型號(hào)WMZK-01)"_blank" href="/item/拉壓力傳感器">拉壓力傳感器提供24 V工作電壓."para" label-module="para">
3.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)"para" label-module="para">
由主機(jī),顯示器及打印機(jī)組成.應(yīng)力桿的輸出信號(hào)被放大1 000倍,后經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后以坐標(biāo)圖形式顯示在屏幕上,以便直觀地看到應(yīng)力變化趨勢(shì).該坐標(biāo)圖的橫軸為時(shí)間軸,縱軸為應(yīng)力(或電壓)軸.所顯示的圖像中,橫坐標(biāo)軸下方的曲線為桿"para" label-module="para">
四,實(shí)驗(yàn)原理"para" label-module="para">
金屬構(gòu)件在熱循環(huán)過程中,由于材料熱傳導(dǎo)特性等因素的影響,構(gòu)件各部分之間,構(gòu)件表層與心部之間必然存在溫差,致使金屬構(gòu)件的膨脹,收縮量有所差異,加之剛性構(gòu)架中各部分之間的互相制約,于是在不同的溫度區(qū)間里在構(gòu)件中便會(huì)形成熱應(yīng)力."_blank" href="/item/拉壓力傳感器">拉壓力傳感器以電壓信號(hào)的形式輸出,由毫伏表和屏幕顯示出來.三桿間的溫差越大,作用力也越大.根據(jù)標(biāo)定的作用力與電壓間的當(dāng)量值可計(jì)算出作用力(應(yīng)力)的數(shù)值.加熱到最高溫度時(shí)松開鎖緊螺栓,使三桿間的約束解除,相當(dāng)于中間桿"para" label-module="para">
五,實(shí)驗(yàn)設(shè)備"para" label-module="para">
熱應(yīng)力測(cè)定儀,微型計(jì)算機(jī)(含《鑄造應(yīng)力》CAI軟件)."para" label-module="para">
六,實(shí)驗(yàn)步驟"para" label-module="para">
1.計(jì)算機(jī)仿真測(cè)定"para" label-module="para">
1)在計(jì)算機(jī)上,利用《鑄造應(yīng)力》實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件,了解鑄造應(yīng)力的分類,成因,分布規(guī)律及其影響;"para" label-module="para">
2)用應(yīng)力框法進(jìn)行鑄造熱應(yīng)力的仿真測(cè)定."para" label-module="para">
2.使用熱應(yīng)力實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行鑄造熱應(yīng)力的測(cè)定"para" label-module="para">
1)檢查實(shí)驗(yàn)裝置各部件,管路,接頭的連接是否正確與完好;檢查電器線路,接口連接正確及接觸良好與否;檢查確認(rèn)應(yīng)力框部分接地良好與否.設(shè)定溫度控制儀的極限加熱溫度值(桿間溫差不大于60 ℃)."para" label-module="para">
2)接通電源,開啟溫度控制儀;接通穩(wěn)壓電源,開啟計(jì)算機(jī),并使計(jì)算機(jī)處于C\>狀態(tài).進(jìn)行如下計(jì)算機(jī)操作:"para" label-module="para">
SAMPLE"para" label-module="para">
0"para" label-module="para">
輸入文件名(或"para" label-module="para">
輸入時(shí)(0),分(30),秒(0)數(shù)和采樣時(shí)間(1 ms)."para" label-module="para">
3)鎖定桿B.適當(dāng)調(diào)整桿A,C緊固程度,使各毫伏表的初始指示值最小."para" label-module="para">
4)接通加熱體電路,加熱中間桿B(為避免加熱速度過快,可手動(dòng)控制開關(guān)KB1 ,以形成間歇供熱方式)."para" label-module="para">
5)記錄溫度值和該時(shí)刻與之對(duì)應(yīng)的毫伏表的毫伏值."para" label-module="para">
6)在設(shè)定的極限溫度上停留一段時(shí)間.在紅燈亮的狀態(tài)下,松開桿B的鎖緊螺栓G.
當(dāng)毫伏表指針停留在最小數(shù)值時(shí),再次鎖緊中間桿B,同時(shí)切斷加熱體電路."para" label-module="para">
7)觀察和記錄冷卻過程中的溫度值和對(duì)應(yīng)的毫伏數(shù).當(dāng)毫伏表指針低于0刻度時(shí),將開關(guān)KA2 ,KB2 ,KC2 轉(zhuǎn)換至相反位置."para" label-module="para">
8)將加熱,冷卻階段的"電壓-時(shí)間"曲線圖存入計(jì)算機(jī)."para" label-module="para">
9)當(dāng)桿B的溫度降至室溫后,松開鎖緊螺栓,關(guān)閉所有電路."para" label-module="para">
10)整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算作用力和應(yīng)力值,繪制"para" label-module="para">
11)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告
求解熱應(yīng)力,既要確定溫度場(chǎng),又要確定位移、應(yīng)變和應(yīng)力場(chǎng)。與時(shí)間無關(guān)的溫度場(chǎng)稱定常溫度場(chǎng),它引起定常熱應(yīng)力;隨時(shí)間變化的溫度場(chǎng)叫非定常溫度場(chǎng),它引起非定常熱應(yīng)力。熱應(yīng)力的求解步驟:①由熱傳導(dǎo)方程和邊界條件(求非定常溫度場(chǎng)還須初始條件)求出溫度分布;②再由熱彈性力學(xué)方程求出位移和應(yīng)力。
減溫器管板和鋼管束長(zhǎng)期工作在頻繁變化的溫度中,交變壓力很大,造成管板焊縫處經(jīng)常開裂,管束泄漏。采用合理的焊接工藝,如結(jié)507焊條、烘干焊條、焊前預(yù)熱預(yù)熱溫度150 ℃~200 ℃、焊后回火處理600 ...
套管熱應(yīng)力補(bǔ)償器的價(jià)格誰清楚?
DZ-RB型熱應(yīng)力補(bǔ)償器主要由外筒、內(nèi)筒、密封件、套管短節(jié)、接箍組成。DZ-RB型熱應(yīng)力補(bǔ)償器是用在油井套管受熱伸縮時(shí),可剪斷銷釘,
復(fù)合材料板用ABAQUS軟件做加熱過程中的熱傳導(dǎo)和熱應(yīng)力的分析,怎么做啊,求步驟
不太會(huì),只用ABAQUS做過力學(xué)的~~我見過有人用Ansys做過固化過程模擬,里面有應(yīng)力和變形。
熱應(yīng)力全面定義
所謂熱應(yīng)力是指半成品干燥和燒成熱加工中由于溫差作用而產(chǎn)生的一種應(yīng)力.熱應(yīng)力源包括升降溫過程中磚坯內(nèi)外及磚坯與環(huán)境溫差卜
來源文章摘要:本文定義了彩釉磚板面細(xì)小裂紋的隨機(jī)性,建立它的力學(xué)模型.在此基礎(chǔ)上闡述了它的形成機(jī)理和工藝控制。
(()熱應(yīng)力:凡由于在搪玻璃材料中存在溫度差而產(chǎn)生的應(yīng)力稱為熱應(yīng)力.(2)制胎成型應(yīng)力:在鐵胎制造過程中,由于卷板、沖壓、組焊等操作所造成的應(yīng)力
來源文章摘要:<正> 質(zhì)量?jī)?yōu)良的搪玻璃設(shè)備,其瓷層表面不僅要具有?;潭冗m當(dāng),光滑平整致密,色澤均勻一致以及無棕孔、泡影,外來固體夾雜物,尤其不能有裂紋等缺陷。 但是,事實(shí)上,在搪玻璃設(shè)備的燒成過程中,常常會(huì)出現(xiàn)各種缺陷,其中瓷層裂紋是該廠搪玻璃產(chǎn)品中危害最大的一種缺陷。 一段時(shí)間以來,在我廠100ol反應(yīng)罐蓋的生產(chǎn)過程中,b型小咀r部位和小咀內(nèi)壁瓷層常出現(xiàn)裂紋,并且裂紋一旦產(chǎn)生,就不能消除,最后只有打瓷返工,造成了大量的人力、物力浪費(fèi),并且,嚴(yán)重挫傷了工人的生產(chǎn)積極性。
2熱應(yīng)力的分類和特性:2·1$應(yīng)力分類玻璃中由于存在溫度差而產(chǎn)生的應(yīng)力統(tǒng)稱為熱應(yīng)力.浮法玻璃在退火過程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)溫度梯度.根據(jù)溫度梯度的方向,玻璃板厚度方向的溫度差所形成的熱應(yīng)力稱作端面應(yīng)力或厚度應(yīng)力
來源文章摘要:浮法玻璃退火的目的是消除或減小玻璃中的熱應(yīng)力。本文從熱應(yīng)力的基本概念出發(fā),分析討論了熱應(yīng)力的起因、分類和特性,為正確制訂浮法玻璃退火規(guī)范提供了理論依據(jù)。
1.2三維熱應(yīng)力數(shù)學(xué)模型物體溫度變化時(shí),由于它受其他物體或者由于物體內(nèi)各部分之間的相互約束而產(chǎn)生的應(yīng)力,稱為熱應(yīng)力.引起熱應(yīng)力的根本原因是溫度變化.根據(jù)線性熱應(yīng)力理論,當(dāng)物體受外力作用,又受溫度作用時(shí),物體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)就要發(fā)生位移和相應(yīng)的應(yīng)變,并且它們可以進(jìn)行代數(shù)迭加
來源文章摘要:建立了鑄鋼冷卻壁的三維傳熱和熱應(yīng)力的數(shù)學(xué)模型,采用通用有限元軟件ansys計(jì)算了冷卻壁的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)。計(jì)算結(jié)果表明:冷卻水管由圓管改為橢圓管后,冷卻壁熱面最高溫度和熱應(yīng)力升高不大,為冷卻水管由圓形改成橢圓形提供了理論依據(jù),由于橢圓水管截面積減少,就可以減少壁體厚度和大量節(jié)約冷卻水量,從而達(dá)到降低煉鐵成本的目的。
從而引起螺栓受力情況的變化通常稱為熱應(yīng)力.設(shè)系統(tǒng)原來溫度為t.現(xiàn)為ti.連桿螺栓的線膨脹系數(shù)a.連桿大頭的線膨脹系數(shù)為a
來源文章摘要:利用遙測(cè)應(yīng)變儀對(duì)工程過程中的連桿螺栓進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試,并利用自編的螺栓組載荷增分析系統(tǒng),對(duì)實(shí)際測(cè)定的連桿螺栓動(dòng)應(yīng)力時(shí)間歷程進(jìn)行定量分析.確定連桿螺栓的實(shí)際受力情況,即所受的靜應(yīng)力、動(dòng)應(yīng)力、熱應(yīng)力及動(dòng)應(yīng)力隨內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速等變化而變化的趨勢(shì)。該研究為連桿螺栓的改進(jìn)設(shè)計(jì)和疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供了依據(jù).為遙測(cè)技術(shù)的工程應(yīng)用提供了依據(jù)。
第一種原因產(chǎn)生的殘余應(yīng)力被稱為熱應(yīng)力,第二和第三種原因產(chǎn)生的殘余應(yīng)力被稱為固有應(yīng)力.熱應(yīng)力在蒸發(fā)沉積鍍膜中表現(xiàn)很突出,但在離子束或磁控濺射法沉積鍍制的多層膜中表現(xiàn)并不明顯
來源文章摘要:在極紫外光刻技術(shù)中 ,光學(xué)系統(tǒng)對(duì)多層膜光學(xué)元件表面面形精度有嚴(yán)格的要求 ,并且多層膜光學(xué)元件需要較高的反射率。由于多層膜中存在的內(nèi)應(yīng)力將改變光學(xué)元件的表面面形 ,因此在不減少反射率的前提下 ,一定要減少或補(bǔ)償多層膜內(nèi)的殘余應(yīng)力。論述了mo/si多層膜應(yīng)力產(chǎn)生的原因和幾種減少與補(bǔ)償應(yīng)力的技術(shù) ,介紹應(yīng)力的幾種測(cè)量方法。
火焰加熱對(duì)鋼材性能的影響:鋼材加熱膨脹迅速冷卻到低溫收縮所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力稱為熱應(yīng)力.當(dāng)熱應(yīng)力大于鋼材的彈性極限時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形火焰矯正就是利用熱應(yīng)力產(chǎn)生變形而得到矯正
來源文章摘要:▲擴(kuò)展受熱面省煤器的應(yīng)用研究燃煤鍋爐省煤器磨損是鍋爐運(yùn)行中的一個(gè)突出問題,嚴(yán)重影響鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性。據(jù)國(guó)內(nèi)不完全統(tǒng)計(jì),鍋爐事故占火電廠事故的50%左右,其中因省煤器磨損漏泄而停爐的事故占鍋爐事故的45%左右。為了保證鍋爐的安全運(yùn)行,對(duì)于燃煤鍋爐,...
溫度應(yīng)力又稱為熱應(yīng)力,它是由于構(gòu)件受熱不均勻而存在著溫度差異,各處膨脹變形或收縮變形不一致,相互約束而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力
(2)熱裂紋模具表面冷熱交替而引起的模具表面壓與拉交替變化的應(yīng)力稱為熱應(yīng)力.這種反復(fù)循環(huán)的熱應(yīng)力有可能引起模具疲勞產(chǎn)生熱裂紋
來源文章摘要:介紹了模具的損壞形式、模具設(shè)計(jì)與使用設(shè)備對(duì)模具壽命的影響及模具使用與維護(hù)的有關(guān)注意事項(xiàng)。
冷卻的過程也是體積減小的過程也會(huì)形成內(nèi)應(yīng)力一般稱為熱應(yīng)力.熱應(yīng)力的大小取決于膠層與被粘材料的熱脹系數(shù)之差和溫度變化的幅度.因此高溫固化會(huì)增加在冷卻過程中形成的熱應(yīng)力
來源文章摘要:分析了膠層的粘彈性與固化工藝的關(guān)系,指出當(dāng)固化溫度高于膠層的玻璃化溫度時(shí),粘接強(qiáng)度隨著固化程度的提高而提高;固化溫度低于膠層的玻璃化溫度時(shí),粘接強(qiáng)度隨著固化程度的提高而降低。
殘余熱應(yīng)力是指工件經(jīng)熱處理后最終殘存下來的應(yīng)力,對(duì)工件的形狀,尺寸和性能都有極為重要的影響。當(dāng)它超過材料的屈服強(qiáng)度時(shí),便引起工件的變形,超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)就會(huì)使工件開裂,這是它有害的一面,應(yīng)當(dāng)減少和消除。
但在一定條件下控制應(yīng)力使之合理分布,就可以提高零件的機(jī)械性能和使用壽命,變害為利。分析鋼在熱處理過程中應(yīng)力的分布和變化規(guī)律,使之合理分布對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量有著深遠(yuǎn)的實(shí)際意義。例如關(guān)于表層殘余壓應(yīng)力的合理分布對(duì)零件使用壽命的影響問題已經(jīng)引起了人們的廣泛重視。
鋼的殘余熱應(yīng)力
工件在加熱和冷卻過程中,由于表層和心部的冷卻速度和時(shí)間的不一致,形成溫差,就會(huì)導(dǎo)致體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應(yīng)力,即熱應(yīng)力。在熱應(yīng)力的作用下,由于表層開始溫度低于心部,收縮也大于心部而使心部受拉,當(dāng)冷卻結(jié)束時(shí),由于心部最后冷卻體積收縮不能自由進(jìn)行而使表層受壓心部受拉。即在熱應(yīng)力的作用下最終使工件表層受壓而心部受拉。
這種現(xiàn)象受到冷卻速度,材料成分和熱處理工藝等因素的影響。當(dāng)冷卻速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷卻過程中在熱應(yīng)力作用下產(chǎn)生的不均勻塑性變形愈大,最后形成的殘余應(yīng)力就愈大。另一方面鋼在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí),因比容的增大會(huì)伴隨工件體積的膨脹,工件各部位先后相變,造成體積長(zhǎng)大不一致而產(chǎn)生組織應(yīng)力。組織應(yīng)力變化的最終結(jié)果是表層受拉應(yīng)力,心部受壓應(yīng)力,恰好與熱應(yīng)力相反。組織應(yīng)力的大小與工件在馬氏體相變區(qū)的冷卻速度,形狀,材料的化學(xué)成分等因素有關(guān)。
實(shí)踐證明,任何工件在熱處理過程中,只要有相變,熱應(yīng)力和組織應(yīng)力都會(huì)發(fā)生。只不過熱應(yīng)力在組織轉(zhuǎn)變以前就已經(jīng)產(chǎn)生了,而組織應(yīng)力則是在組織轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生的,在整個(gè)冷卻過程中,熱應(yīng)力與組織應(yīng)力綜合作用的結(jié)果,就是工件中實(shí)際存在的應(yīng)力。
這兩種應(yīng)力綜合作用的結(jié)果是十分復(fù)雜的,受著許多因素的影響,如成分、形狀、熱處理工藝等。就其發(fā)展過程來說只有兩種類型,即熱應(yīng)力和組織應(yīng)力,作用方向相反時(shí)二者抵消,作用方向相同時(shí)二者相互迭加。不管是相互抵消還是相互迭加,兩個(gè)應(yīng)力應(yīng)有一個(gè)占主導(dǎo)因素,熱應(yīng)力占主導(dǎo)地位時(shí)的作用結(jié)果是工件心部受拉,表面受壓。組織應(yīng)力占主導(dǎo)地位時(shí)的作用結(jié)果是工件心部受壓表面受拉。
殘余熱應(yīng)力對(duì)淬火裂紋的影響
存在于淬火件不同部位上能引起應(yīng)力集中的因素(包括冶金缺陷在內(nèi)),對(duì)淬火裂紋的產(chǎn)生都有促進(jìn)作用,但只有在拉應(yīng)力場(chǎng)內(nèi)(尤其是在最大拉應(yīng)力下)才會(huì)表現(xiàn)出來,若在壓應(yīng)力場(chǎng)內(nèi)并無促裂作用。
淬火冷卻速度是一個(gè)能影響淬火質(zhì)量并決定殘余應(yīng)力的重要因素,也是一個(gè)能對(duì)淬火裂紋賦于重要乃至決定性影響的因素。為了達(dá)到淬火的目的,通常必須加速零件在高溫段內(nèi)的冷卻速度,并使之超過鋼的臨界淬火冷卻速度才能得到馬氏體組織。
就殘余應(yīng)力而論,這樣做由于能增加抵消組織應(yīng)力作用的熱應(yīng)力值,故能減少工件表面上的拉應(yīng)力而達(dá)到抑制縱裂的目的。其效果將隨高溫冷卻速度的加快而增大。而且,在能淬透的情況下,截面尺寸越大的工件,雖然實(shí)際冷卻速度更緩,開裂的危險(xiǎn)性卻反而愈大。這一切都是由于這類鋼的熱應(yīng)力隨尺寸的增大實(shí)際冷卻速度減慢,熱應(yīng)力減小,組織應(yīng)力隨尺寸的增大而增加,最后形成以組織應(yīng)力為主的拉應(yīng)力作用在工件表面的作用特點(diǎn)造成的。并與冷卻愈慢應(yīng)力愈小的傳統(tǒng)觀念大相徑庭。對(duì)這類鋼件而言,在正常條件下淬火的高淬透性鋼件中只能形成縱裂。
避免淬裂的可有原則是設(shè)法盡量減小截面內(nèi)外馬氏體轉(zhuǎn)變的不等時(shí)性。僅僅實(shí)行馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)的緩冷卻不足以預(yù)防縱裂的形成。一般情況下只能產(chǎn)生在非淬透性件中的弧裂,雖以整體快速冷卻為必要的形成條件,可是它的真正形成原因,卻不在快速冷卻(包括馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi))本身,而是淬火件局部位置(由幾何結(jié)構(gòu)決定),在高溫臨界溫度區(qū)內(nèi)的冷卻速度顯著減緩,因而沒有淬硬所致。產(chǎn)生在大型非淬透性件中的橫斷和縱劈,是由以熱應(yīng)力為主要成份的殘余拉應(yīng)力作用在淬火件中心,而在淬火件末淬硬的截面中心處,首先形成裂紋并由內(nèi)往外擴(kuò)展而造成的。
為了避免這類裂紋產(chǎn)生,往往使用水--油雙液淬火工藝。在此工藝中實(shí)施高溫段內(nèi)的快速冷卻,目的僅僅在于確保外層金屬得到馬氏體組織;而從內(nèi)應(yīng)力的角度來看,這時(shí)快冷有害無益。其次,冷卻后期緩冷的目的,主要不是為了降低馬氏體相變的膨脹速度和組織應(yīng)力值,而在于盡量減小截面溫差和截面中心部位金屬的收縮速度,從而達(dá)到減小應(yīng)力值和最終抑制淬裂的目的。
殘余熱應(yīng)力是指工件經(jīng)熱處理后最終殘存下來的應(yīng)力,對(duì)工件的形狀,尺寸和性能都有極為重要的影響。當(dāng)它超過材料的屈服強(qiáng)度時(shí),便引起工件的變形,超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)就會(huì)使工件開裂,這是它有害的一面,應(yīng)當(dāng)減少和消除。
但在一定條件下控制應(yīng)力使之合理分布,就可以提高零件的機(jī)械性能和使用壽命,變害為利。分析鋼在熱處理過程中應(yīng)力的分布和變化規(guī)律,使之合理分布對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量有著深遠(yuǎn)的實(shí)際意義。例如關(guān)于表層殘余壓應(yīng)力的合理分布對(duì)零件使用壽命的影響問題已經(jīng)引起了人們的廣泛重視。
鋼的殘余熱應(yīng)力
工件在加熱和冷卻過程中,由于表層和心部的冷卻速度和時(shí)間的不一致,形成溫差,就會(huì)導(dǎo)致體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應(yīng)力,即熱應(yīng)力。在熱應(yīng)力的作用下,由于表層開始溫度低于心部,收縮也大于心部而使心部受拉,當(dāng)冷卻結(jié)束時(shí),由于心部最后冷卻體積收縮不能自由進(jìn)行而使表層受壓心部受拉。即在熱應(yīng)力的作用下最終使工件表層受壓而心部受拉。
這種現(xiàn)象受到冷卻速度,材料成分和熱處理工藝等因素的影響。當(dāng)冷卻速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷卻過程中在熱應(yīng)力作用下產(chǎn)生的不均勻塑性變形愈大,最后形成的殘余應(yīng)力就愈大。另一方面鋼在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí),因比容的增大會(huì)伴隨工件體積的膨脹,工件各部位先后相變,造成體積長(zhǎng)大不一致而產(chǎn)生組織應(yīng)力。組織應(yīng)力變化的最終結(jié)果是表層受拉應(yīng)力,心部受壓應(yīng)力,恰好與熱應(yīng)力相反。組織應(yīng)力的大小與工件在馬氏體相變區(qū)的冷卻速度,形狀,材料的化學(xué)成分等因素有關(guān)。
實(shí)踐證明,任何工件在熱處理過程中,只要有相變,熱應(yīng)力和組織應(yīng)力都會(huì)發(fā)生。只不過熱應(yīng)力在組織轉(zhuǎn)變以前就已經(jīng)產(chǎn)生了,而組織應(yīng)力則是在組織轉(zhuǎn)變過程中產(chǎn)生的,在整個(gè)冷卻過程中,熱應(yīng)力與組織應(yīng)力綜合作用的結(jié)果,就是工件中實(shí)際存在的應(yīng)力。
這兩種應(yīng)力綜合作用的結(jié)果是十分復(fù)雜的,受著許多因素的影響,如成分、形狀、熱處理工藝等。就其發(fā)展過程來說只有兩種類型,即熱應(yīng)力和組織應(yīng)力,作用方向相反時(shí)二者抵消,作用方向相同時(shí)二者相互迭加。不管是相互抵消還是相互迭加,兩個(gè)應(yīng)力應(yīng)有一個(gè)占主導(dǎo)因素,熱應(yīng)力占主導(dǎo)地位時(shí)的作用結(jié)果是工件心部受拉,表面受壓。組織應(yīng)力占主導(dǎo)地位時(shí)的作用結(jié)果是工件心部受壓表面受拉。
殘余熱應(yīng)力對(duì)淬火裂紋的影響
存在于淬火件不同部位上能引起應(yīng)力集中的因素(包括冶金缺陷在內(nèi)),對(duì)淬火裂紋的產(chǎn)生都有促進(jìn)作用,但只有在拉應(yīng)力場(chǎng)內(nèi)(尤其是在最大拉應(yīng)力下)才會(huì)表現(xiàn)出來,若在壓應(yīng)力場(chǎng)內(nèi)并無促裂作用。
淬火冷卻速度是一個(gè)能影響淬火質(zhì)量并決定殘余應(yīng)力的重要因素,也是一個(gè)能對(duì)淬火裂紋賦于重要乃至決定性影響的因素。為了達(dá)到淬火的目的,通常必須加速零件在高溫段內(nèi)的冷卻速度,并使之超過鋼的臨界淬火冷卻速度才能得到馬氏體組織。
就殘余應(yīng)力而論,這樣做由于能增加抵消組織應(yīng)力作用的熱應(yīng)力值,故能減少工件表面上的拉應(yīng)力而達(dá)到抑制縱裂的目的。其效果將隨高溫冷卻速度的加快而增大。而且,在能淬透的情況下,截面尺寸越大的工件,雖然實(shí)際冷卻速度更緩,開裂的危險(xiǎn)性卻反而愈大。這一切都是由于這類鋼的熱應(yīng)力隨尺寸的增大實(shí)際冷卻速度減慢,熱應(yīng)力減小,組織應(yīng)力隨尺寸的增大而增加,最后形成以組織應(yīng)力為主的拉應(yīng)力作用在工件表面的作用特點(diǎn)造成的。并與冷卻愈慢應(yīng)力愈小的傳統(tǒng)觀念大相徑庭。對(duì)這類鋼件而言,在正常條件下淬火的高淬透性鋼件中只能形成縱裂。
避免淬裂的可有原則是設(shè)法盡量減小截面內(nèi)外馬氏體轉(zhuǎn)變的不等時(shí)性。僅僅實(shí)行馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)的緩冷卻不足以預(yù)防縱裂的形成。一般情況下只能產(chǎn)生在非淬透性件中的弧裂,雖以整體快速冷卻為必要的形成條件,可是它的真正形成原因,卻不在快速冷卻(包括馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi))本身,而是淬火件局部位置(由幾何結(jié)構(gòu)決定),在高溫臨界溫度區(qū)內(nèi)的冷卻速度顯著減緩,因而沒有淬硬所致。產(chǎn)生在大型非淬透性件中的橫斷和縱劈,是由以熱應(yīng)力為主要成份的殘余拉應(yīng)力作用在淬火件中心,而在淬火件末淬硬的截面中心處,首先形成裂紋并由內(nèi)往外擴(kuò)展而造成的。
為了避免這類裂紋產(chǎn)生,往往使用水--油雙液淬火工藝。在此工藝中實(shí)施高溫段內(nèi)的快速冷卻,目的僅僅在于確保外層金屬得到馬氏體組織;而從內(nèi)應(yīng)力的角度來看,這時(shí)快冷有害無益。其次,冷卻后期緩冷的目的,主要不是為了降低馬氏體相變的膨脹速度和組織應(yīng)力值,而在于盡量減小截面溫差和截面中心部位金屬的收縮速度,從而達(dá)到減小應(yīng)力值和最終抑制淬裂的目的。
格式:pdf
大?。?span id="clex4ld" class="single-tag-height">510KB
頁數(shù): 2頁
評(píng)分: 4.5
分析了在熱應(yīng)力作用下雙層管脹接復(fù)合強(qiáng)度的變化規(guī)律,研究表明雙層管脹接復(fù)合強(qiáng)度經(jīng)熱應(yīng)力循環(huán)后,根據(jù)材料性能不同,殘余接觸壓力的變化也不同,且存在極限工作溫度;并得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
格式:pdf
大小:510KB
頁數(shù): 13頁
評(píng)分: 4.5
地殼內(nèi)熱活動(dòng)及其產(chǎn)生的熱應(yīng)力作用是地震孕育發(fā)生的重要因素之一.不同特征的地殼結(jié)構(gòu)對(duì)熱分布及其熱應(yīng)力有特殊的影響.在含有莫霍面局部上隆、中下地殼的深大斷裂、中地殼低速高導(dǎo)體和中上地殼斷裂的典型孕震地殼結(jié)構(gòu)模型中,深部熱擾動(dòng)作用下產(chǎn)生的熱應(yīng)力作用會(huì)明顯上移至中上地殼,對(duì)上層脆性地殼的破裂—強(qiáng)地震的發(fā)生有直接影響.這一結(jié)果對(duì)理解深部熱流體在地震孕育和發(fā)生過程中的作用,以及淺層流體前兆的產(chǎn)生機(jī)理具有指導(dǎo)意義.
熱應(yīng)力指數(shù)實(shí)際上是由包含環(huán)境和新陳代謝因素的熱平衡方程導(dǎo)出的,它是指為保持人體熱平衡所需的蒸發(fā)散熱與可透過服裝散發(fā)到環(huán)境中去的最大蒸發(fā)散熱量的比值。熱應(yīng)力指數(shù)是在假定環(huán)境對(duì)健康的勞動(dòng)個(gè)體無身體傷害且在8h的工作日內(nèi)平均每人的單位時(shí)間出汗量為1L/h的條件下得出的。由于熱應(yīng)力指數(shù)是在假定勞動(dòng)個(gè)體健康且適應(yīng)日平均水平熱暴露的基礎(chǔ)上得出的,因此熱應(yīng)力指數(shù)不適用于熱應(yīng)力很高環(huán)境中的熱應(yīng)力評(píng)價(jià),而且不能反映新陳代謝和環(huán)境熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力。利用熱應(yīng)力指數(shù)對(duì)熱應(yīng)力的評(píng)價(jià)中,需要測(cè)量空氣流速、干球溫度、濕球溫度及平均輻射溫度,還要測(cè)量或估算新陳代謝產(chǎn)熱量。因此,熱應(yīng)力指數(shù)的計(jì)算較復(fù)雜,這限制了它在控制工作環(huán)境溫濕度中的應(yīng)用。
熱應(yīng)力指標(biāo)是為保持人體熱平衡所需要的蒸發(fā)散熱量與環(huán)境容許的皮膚表面最大蒸發(fā)散熱量之比。
是衡量熱環(huán)境對(duì)人體處于不同活動(dòng)量時(shí)的熱作用的指標(biāo)。熱應(yīng)力指標(biāo)HSI用需要的蒸發(fā)散熱量與容許最大蒸發(fā)散熱量的比值乘以100%表示。其理論計(jì)算是假定人體受到熱應(yīng)力時(shí):①皮膚保持恒定溫度35℃;②所需要的蒸發(fā)散熱量等于人體新陳代謝產(chǎn)熱加上或減去輻射換熱和對(duì)流換熱;③8小時(shí)期間人的最大排汗能力接近于1L/h。當(dāng)HIS=0時(shí)人體無熱應(yīng)變,HIS〉100時(shí)體溫開始上升。此指標(biāo)對(duì)新陳代謝率的影響估計(jì)偏低而對(duì)風(fēng)的散熱作用估計(jì)偏高。2100433B
建立熱應(yīng)力指數(shù)的目的在于把環(huán)境變量綜合成一個(gè)單一的指數(shù),用于定量表示熱環(huán)境對(duì)人體的作用應(yīng)力。具有相同指數(shù)值的所有環(huán)境條件作用于某個(gè)人所產(chǎn)生的熱過勞均相同。例如A和B是兩個(gè)不同的環(huán)境,A環(huán)境空氣溫度高但相對(duì)濕度低,B環(huán)境空氣溫度低但相對(duì)濕度高。如果兩個(gè)環(huán)境具有相同的熱應(yīng)力指數(shù)值,則對(duì)某個(gè)人應(yīng)產(chǎn)生相同的熱過勞。熱應(yīng)力指數(shù)的意義見表1 。
HSI |
暴露8h的生理和健康情況的描述 |
|
-20 |
輕度冷過勞 |
|
0 |
沒有熱過勞 |
|
10~30 |
輕度至中度熱過勞、對(duì)體力工作幾乎沒有影響,但可能減低技術(shù)性工作的效率 |
|
40~60 |
嚴(yán)重的熱過勞,除非身體健壯,否則就免不了危及健康。需要適應(yīng)環(huán)境的能力 |
|
70~90 |
非常嚴(yán)重的熱過勞。必須經(jīng)體格檢查以挑選工作人員"top" align="left" width="119"> 100 |
適應(yīng)環(huán)境的健康年輕人所能容忍的最大過勞 |
大于100 |
暴露時(shí)間受體內(nèi)溫度升高的限制 |
表1 熱應(yīng)力指數(shù)的意義2100433B