如何消除金属构件加工制造过程中所产生的应力？
如何消除金属构件加制造过程中所产生的应力？
前言
金属构件（包括铸件、锻件和焊接件）在加工制造过程中都会产生一定的内应力或残余应力，如不经过消除应力处理，将会削弱构件的结构强度，同时会使构件在机械加工后尺寸发生改变（变形）。如果内应力过大，甚至会使构件某些部位出现爆裂、开缝或发白，导致金属构件失效。
应力产生的原因
铸件
铸件在凝固之后的冷却过程中，不断产生固态线收缩，有些合金还会发生固态相变，造成膨胀或收缩，这些都使得铸件的体积和外形发生变化。如果这种变化受到阻碍，便会在铸件中产生应力，也就是铸造应力。铸造应力根据形成原因不同可分为热应力、相变应力、收缩（机械阻碍）应力三种。
锻件
锻件残余应力产生的主要原因是：锻打（冷态塑性变形和热态塑性变形）引起的残余应力、温度变化（热应力和组织应力）引起残余应力及机加工引起的表层残余应力。
焊接件
焊接件在焊接过程中，其焊缝高温区的膨胀受到了周边低温区的限制与挤压，使高温区域产生局部压缩塑性变形，当焊件在冷却过程中，受到局部压缩产生塑性变形的金属由于不能自由收缩，而受到低温区的拉伸，这时，焊件中就产生了一个与焊件加热时产生的应力方向相反的应力，即焊接残余应力，又称温度应力。
焊缝在高温向低温的冷却过程中，焊缝金属会发生二次相变，这种二次相变，会引起金属材料组织的变化，从而产生体积的变化，在焊接接头区域产生了应力，又称相变应力。
在焊接过程中，如对焊件采用刚性固定，那么，焊接后焊件变形减少，但应力却增加。反之，要使焊件残余应力减少，其变形量就要有一定的增加。
应力消除方法
应力消除最常见的方法有：自然时效、热时效和振动时效。
自然时效
自然时效是最古老的时效方法。它是将构件放置于露天，经过几个月至几年的风吹、日晒、雨淋和季节的温度变化，给构件多次造成反复的温度应力。在温度应力形成的过载下，促使残余应力发生松弛而使尺寸精度获得稳定。自然时效降低的残余应力不大，但对构件的尺寸稳定性很好，方法简单易行。不过，由于耗时过长，占用场地大，不易管理，不能及时发现构件内部缺陷，难以适应现代科技及生产需要。
热时效
热时效是最传统、也是最普及的一种方法。是将构件放进时效炉中进行热处理 - 由室温缓慢、均匀加热至某一温度，保温一段时间，再严格控制降温速度至某一温度以下出炉。热时效工艺要求严格，如要求炉内温差不大于±25℃，升温速度不大于50℃/小时，降温速度不大于20℃/小时。炉内最高温度不许超过某一温度，保温时间也不易过长。
振动时效
振动时效是"锤击松弛法"（敲击时效）的发展。可用木锤、橡皮锤、紫铜锤等，敲构件的合适部位，以激起构件共振。
锤击松弛法是给构件一个冲击力，击起构件的响应，构件以自己的固有频率和迅速衰减的振幅作减幅振动。敲击后的最初振幅大，在构件内引起的"振动力"也大。这一振动力 多次反复作用，当它与残余应力迭加时，在应力集中处超过材料的屈服极限σs，引起局部塑性边性变形，松弛了应力，使应力峰值降低。
振动时效，在国外称之为"V.S.R"技术，它是Vibratory Stress Reliele的缩写。它是在激振器的周期性力（激振力）的作用下，使构件共振，进而松弛残余应力，提高构件的松弛刚度，使其尺寸稳定的方法。振动时效是热时效的补充和发展，可在很大范围内代替热时效。
振动时效案例
华云HK2012振动时效设备消除应力现场
该客户的大型不锈钢结构件需要消除残余应力，原先的工艺是采用了热时效，每年耗能惊人，而且污染严重。
后来接触到华云豪克能后，采用了新型振动时效设备HK2012消除残余应力，不仅效果十分理想，而且效率更高，绿色环保低能耗，客户表示很理想很满意。
HK2012频谱谐波振动时效技术消除应力，保证尺寸精度稳定性，完全可以代替热处理！
超声波焊接应力消除
超声冲击处理，或称超声波焊接应力消除（Ultrasonic Impact Treatment，UIT） 是利用超声波振动驱使冲击针高速撞击金属表面， 使金属表面产生一定厚度的压缩塑性变形层，此区域内的残余拉应力转变为残余压应力。这是一种较新的应力消除方法。
豪克能焊接应力消除设备是在超声冲击基础上进一步研发并完善了该技术，实现了快捷、方便、高效的进行焊接应力消除。
超声波焊接应力消除案例
以CAP1400 核电站钢制安全壳SA738 Gr．B 对接焊缝为研究对象， 采用超声波冲击处理（UIT）设备，对焊缝热影响区分别进行了不同工艺参数下的超声波冲击处理， 研究分析不同的冲击工艺参数对SA738 Gr．B 钢焊接接头残余应力和显微硬度的影响规律。
CAP 1400核电站钢制安全壳超声波冲击处理
研究及试验结果表明：超声冲击处理对消除核电站钢制安全壳SA738 Gr．B焊接残余应力具有良好的效果，同时对表面硬度产生强化作用；对于钢制安全壳中厚度较大的SA738 Gr．B材料， 为了获得较好的应力消除的效果可以采用同样的处理速度进行多次冲击。冲击处理过程中冲击枪在垂直于焊缝的方向做一定角度的摆动， 增加冲击压痕的覆盖率；根据盲孔法和压痕法检测的不同层深的应力结果可以发现， 相对于纵向焊接残余应力， 超声冲击对横向残余应力的影响效果相对较大， 因此在核电工程实践中采用超声波冲击可用于避免常见的纵向裂纹（如层状撕裂） 的发生。