| 单词 | 预应力加工 |
| 释义 | 【预应力加工】 拼译：pre-stressed machining 是利用切削加工的特点，实现在加工过程中直接产生残余压应力的一种新型加工方法。该方法是在机械加工(切削或磨削)时，预先在工件特加工表面相应的截面一定深度内(也可以是整层深度内)施加一弹性范围内的拉伸应力，然后保持工件在该应力作用下进行加工，加工完毕才撤去该预置的应力。 航空航天、航海及陆运、石油开采工业中许多机器零部件(如航空发动机中受疲劳载荷作用的零件)的已加工表面质量有很高的要求。其中重要的一方面就是已加工表面的物理机械特性，尤其是表面层残余应力状态、表面层变形硬化程度、韧性。这些特性与机器零部件的功能行为直接相关。业已证明，已加工表面层呈压应力状态、适当的变形硬化程度及韧性可以导致较高的抗疲劳性能。然而，用现行的常规加工方法或表面强化方法，欲获得较为理想的零件表面状态，有很多困难，或效果不佳，或加工工序和加工设备复杂，或其使用条件受到限制。例如，常规的喷丸表面强化方法，能够使零件表面层产生残余压应力状态，但是，喷丸处理会使加工表面层产生过强烈的硬化，而降低工件的抗冲击能力，并且要附加喷丸设备。为此，周泽华等在1987年首次发表化文，提出预应力加工新方法。并且引起日本、美国、以色列、香港等国家和地区学者的极大兴趣。预应力加工有以下几个显著的优点：(1)可以在已加工表面层获得理想的残余压应力状态，并且又不至于导致加工表面层产生过硬化层，从而提高零件的抗疲劳性能。(2)预应力加工方法是一种直接在加工过程中控制已加工表面残余应力状态的方法，如车削、铣削、拉削、刨削、刨削、磨削以及螺纹加工等等。(3)预应力加工方法是一种直接在加工过程中控制已加工表面残余应力状态的方法，其工序简单，无需另外的设备。预应力加工技术自80年代中期提出以来，首先，周泽华等在预应力条件下，就车削外圆表面、刨削平面进行试验研究，研究结果证实了预应力加工方法的可行性和加工效果；第二、螺纹的预应力板牙加工及螺纹的疲劳寿命与预应力加工方法的可行性和加工效果；第三、预应力磨削加工低、中碳钢及铝合金等多金属材料的试验研究。在机械加工过程中，已加工表面层残余应力得到控制。从力学上来讲，预应力加工原理即，在切削之前对工件的表层和里层同时施加一张应力，在切削时保持这个预加的应力，切削过后将它撤去。由于表层在切削时发生强烈的塑性变形，因而丧失弹性回复的能力，同时消失了预应力。而里层没有发生强烈的塑性变形，仍然保持弹性回复的能力，当撤去预加的张应力时，里层便有收缩至原来尺寸的要求，从而在表层造成残余压应力。周泽华、郭大同对外圆形工件施加周向或(和)轴向预张力进行车削加工试验，试验结果表明如果预拉力应力为+0～+300MPa，已加工表面可获得0～－200MPa的残余压应力；预拉应力愈大，残余压力数值也愈大；并且，低速切削时效果更好。用常规方法加工出的螺纹应用在疲劳载荷作用情况下，常常可能在其外螺纹根部位发生疲劳破坏，而用预应力方法加工螺纹，可改善螺纹牙根部的应力状态，因此，用庐方法加工出的螺纹工作寿命的提高是有意义。磨削加工一般作为精加工工序，被加工零件的表面残余应力状态直接影响其疲劳寿命及抗腐蚀性能，从而决定其功能行为。因而，磨削加工表面残余应力状态的控制显得更有意义，故预应力磨削加工研究也引起人们极大兴趣。在预应力作用下，磨削低、中碳钢时，已加工表面层产生残余压应力状态，而在相同条件(但不加预应力)下磨削时却产生残余张应力。同时，磨削加工后工件的变形也减少。另外，还可以从断裂力学理论出发，对被加工工件预加一适当的应力场，可使切削变得更加轻快(切削力和切削热下降)，切削所消耗的能量也下降。加工的一个关键技术是预应力的施加。到目前为止，已有几种加力方式：机械式加力、热变形机械式加力及温差加力的施加法等。然而这些方法的使用还有一定的局限性或使用不很简便，故有待进一步完善，或者寻找更新的加力方法。预应力加工理论及应用技术研究两个方面仍然有很多工作亟待进行。关于预应力加工的研究可能集中在以下几个方面：(1)预应力加工(切削和磨削)机理的基础研究，预应力作用过程的理论研究；(2)预应力加工时，已加工表面残余应力的预测及其形成的计算机模拟；(3)用预应力加工方法控制已加工表面层残余应力、加工硬化等已加表面物理机械特性；在各种加工方式下，预应力加工的应用技术研究；(4)寻找更简便的施加预应力方法；寻找削除或尽量减少由于预应力所带来的工件弹性变形而导致工件尺寸、形状误差的方法；(5)预应力加工条件下，加工条件与已加工表面残余应力关系的系统研究；预应力加工条件对工件抗疲劳性能、抗腐蚀性能的影响；更多的宇航用合金材料零件的预应力加工研究；并将预应力加工技术更有效地应用于实际生产。【参考文献】：1 Zehua Zhou，Datong Guo，Proceedings of The Qth ICPR，1987，257～263(华南理工大学周泽华教授，胡华南博士撰) |
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