零件在没有外加载荷的条件下,仍然残存在工件内部的应力称内应力或残余应力。工件在铸造、锻造及切削加工后,内部常常会存在有各种内应力(也称热应力)。零件内应力的重新分布不仅影响零件的加工精度,而且对装配精度也有很大的影响。内应力存在于工件内部,且其存在和分布情况相当复杂,下面作一些定性分析。
1.毛坯的内应力
铸、锻、焊等毛坯在生产过程中,各部分结构厚薄不均,导致冷却速度与热胀冷缩互不均匀而相互牵制,形成内应力。一般规律是厚处(缓冷部位)产生拉应力,相连薄处(快冷部位)产生压应力。变形将朝向减小内应力的方向弯曲。图12-34所示为车床床身,铸造时,床身导轨表面及床腿面冷却速度较快,中间部分冷却速度较慢,因此形成了上下表层出现压应力的状态,中间部分(导轨截面主体)处于拉应力状态。当将导轨表面铣削或刨去一层金属时,内应力重新分布,力的平衡将被打破,导轨截面的拉应力更加突出,于是整个床身将产生中部下凹的弯曲变形。
图12-34 车床导轨面切削后引起变形
2.冷校直内应力(www.daowen.com)
细长的轴类零件,如发动机凸轮轴等在加工和运输中很容易产生弯曲变形。因此,大多数在装配前需要安排冷校直工序。这种方法简单方便,但会带来内应力,引起工件变形而影响零件加工精度。
图12-35所示为冷校直时引起内应力的情况。在弯曲的轴类零件中部施加压力F,使其产生反弯曲。这时加载,轴的上层受压,下层受拉,外层为塑变区,内层为弹变区。如果外力加得适当,在去除外力后,塑变区的变形将保留下来,而弹变区的变形将全部恢复,应力重新分布,工件弯曲得以校直。但是,如果变形控制不当,又将引起工件重新变形而影响零件加工精度。
图12-35 冷校直时引起内应力
由于冷校直后工件仍会出现变形,所以精密零件的加工是不允许安排冷校直工序的。当零件产生弯曲变形时,如果变形较小,可加大加工余量,利用切削加工方法去除其弯曲度,这时需要注意切削力的大小,因为这些零件刚度很差,极易受力变形;如果变形较大,则可用热校直的方法,这样可减小内应力,但操作麻烦。
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