Page 172 - 数值模拟驱动的高温合金热加工技术

Numerical Simulation Driven Hot Working Technology for High-temperature Alloys
数值模拟驱动的高温合金热加工技术

性性能越来越难以适应现代精密仪表设计的要求。在一个高精度的陀螺和罗经系
统中，其任意元件的尺寸不稳定都可能导致其质心的偏移，而质心的偏移本身将
会产生一个错误的信号，这会在制导系统中引入误差，直接影响制导精度。在宇

航这一应用领域，10-6乃至10-7数量级的微小塑性应变都将成为重要的误差来源。
薄壁零件加工过程中，由于变形难以保证加工精度，造成材料的浪费和产品报废，
直接影响企业的生产效率及经济效益。宇航产品为了减轻零件的重量，形状大都
为高筋薄壁，因装配的需要，还有部分半环。这类零件，残余应力引起的残余变

形的后果是非常严重的。这种或大或小或拉或压的残余应力即使只产生在很薄的
表面层中，但却在很大程度上影响零件的强度、硬度、疲劳强度、抗腐蚀性等，
从而进一步影响机械产品的使用寿命。
残余应力问题一直受到人们的关注。在机械加工过程中，外力和温度变化引

起的不均匀塑性变形是产生残余应力的主要原因。在铸造、锻造、焊接及各类切
削加工过程中，工件均会由于受外力和温度的作用而引起残余应力。残余应力的
产生、叠加及释放过程造成零件内部应力状况的重新分布，就可能影响零件的尺
寸和定位精度以及零部件的装配精度，降低零件的抗疲劳强度、抗应力腐蚀及抗

蠕变开裂的能力，最终影响到机器设备的性能与使用寿命。因此，分析残余应力
的产生机理、探究有效的残余应力测试方法与改善零件中残余应力状况具有非常
重大的意义。事实上，在各工业领域如机械、水利水电、热电核电、航空航天、
石油化工、冶金、铁路、交通等行业，残余应力测试技术及其应用研究始终受到

高度重视，特别是加入世贸组织以来，为了与国际接轨，残余应力测试已成为许
多行业必需的检验和控制手段。
（二）残余应力的消除方法
由于残余应力会对构件质量产生诸多不良影响，故相关专业人士对如何消除

展开了诸多研究并且系统化提出了消除和控制构件中残余应力的方法。残余应力
消除的方法一般有以下几种，各种方法效果也不尽相同。①机械拉伸法消除应力
的原理是将淬火后的合金板材，沿轧制方向施加一定量的永久拉伸塑性变形，使
拉伸应力与原来的淬火残余应力叠加后发生塑性变形，使残余应力得以缓和与释

放。②振动消除残余应力法的工作原理是用便携式强力激振器，使金属结构产生
一个或多个振动状态，从而产生如同机械加载时的弹性变形，使零件内某些部位
的残余应力与振动载荷叠加后，超过材料的屈服应力引起塑性应变，从而引起内

156