说说工艺参数对残余应力的影响
工艺参数与残余应力休戚相关。控制某一工艺参数影响工件的应力分布、温度场分布以及晶相的改变，能够在源头上调控工件的残余应力。本期文章，简要谈一下工艺参数对残余应力的影响，感兴趣的读者可根据参考文献，查看具体研究成果。
铣削加工
铣削加工后，在多种因素综合影响下，工件残余应力与表面距离之间的关系呈现“V型”变化特征，最上表层一般为残余拉应力，沿工件加工表面延伸到内部由拉应力过渡成压应力，随深度增加，温度影响降低而挤压效应增大，压应力先增大后减小。研究切削速度、切削量和进给量等关键工艺参数对铣削工件残余应力的影响，合理控制参数能够减小残余拉应力对工件疲劳强度造成的负面影响，延长工件的寿命极限。
田身刚等【1】建立了钛合金Ti6Al4V的铣削加工三维斜角切削有限元模型，发现切削速度增大，最上表层残余拉应力也随之增大，同时残余应力层的厚度有增大的趋势，随切削深度的增大，残余拉应力值和应力层深度变化不明显。
杨成云等【2】研究铣削工艺参数改变对Ti6Al4V材料表面残余应力的影响，铣削深度为定量，随着切削速度的增大，工件表层温度升高，残余拉应力值增大；其他条件为定量，每齿进给量越大，残余拉应力越大。此外，也有一些学者研究不同倒棱和钝圆半径刀具的硬态切削试验，分析其对铣削加工表面残余应力的影响规律，为铣削加工调控残余应力和优化工艺参数提供了理论指导。
磨削加工
工件磨削后残余应力分布为表面层形成一定程度的残余压应力，次表层为最大残余压应力，里层逐渐由压应力向拉应力转变。磨削过程中压应力能够有效提高表面质量，减小一定的粗糙度，同时磨削后淬硬层显微硬度与残余压应力大小也存在一定相关性。
张静等【3】对42CrMo钢进行平面磨削加工试验，发现磨削速度和磨削深度增加，或进给速度减小时，磨削淬硬层表面残余压应力值减小，但最大残余压应力和应力深度却增加。王栋等【4】证明了在高速磨削条件下，随着砂轮线速度的增加，18CrNiMo7-6渗碳淬火齿轮钢的残余压应力先增大后减小，磨削深度不大时磨削热将对残余应力的产生起着主要作用。Shen 等【5】在磨削马氏体时效钢试验研究中得出：工艺参数对最大残余压应力和表面残余压应力的影响程度依次为磨削速度、进给速度和磨削深度，同时得出残余应力场深与磨削参数存在较好的相关性，而最大残余压应力深度与磨削参数之间没有明显的关系。
磨削热塑性变形产生残余拉应力，对工件的使用寿命造成很大的影响，研究磨削参数对磨削热产生，并进一步调控工件表面残余应力组成和深度有很大的研究价值。
Moulik等建立磨削热源数学模型，发现磨削残余应力受磨削用量和热通量影响最大，热源分布影响可忽略，磨削用量和热通量增大，残余应力增大。吴书安等【6】针对Ti6Al4V合金建立了热-力耦合的单磨粒平面仿真模型发现：由于磨削温度的热软化效应，会导致磨削产生的残余拉应力值相对降低，单磨粒的圆锥角比刃圆半径对工件表面残余拉应力的影响更显著。
Pombo等建立了接触弧度-温度场关系模型，同时推导出磨削接触弧长计算公式，通过磨削弧长公式相关参数，可以推出某工艺参数下磨削产生的温度场值｡温俊等【7】对磨削进行热-弹塑性多物理场耦合计算，探索磨削区域温度场分布及不同磨削参数对工件表层初始塑性应变的影响，得到了在磨削参数下形成的初始热塑性应变和残余拉应力的磨削温度阈值，并探索了磨削温度和残余应力之间的关系，为预测磨削过程中残余应力的分布状态提供了研究基础。磨削工件保持低磨削力和低磨削温度，采用高磨削速度、小进给速度和中等磨削深度能够获得较高的残余压应力，降低残余拉应力的产生，从而抑制疲劳裂纹，增加耐磨性。
其他加工方法
电火花加工是制造模具常用的加工手段，在加工过程中会产生残余拉应力，导致模具表面产生微小裂纹，进而形成宏观裂纹，制约模具的抗韧性和抗断裂性。李小松等【8】研究了不同电火花加工条件下Cr12MoV钢的表面残余应力，发现残余应力的分布形态与放电电流值、脉冲宽度和受脉冲间隔有关，当电极与不同种材料组合加工时，产生的残余应力将不同，此外，残余应力深度和加工液种类无关，但冷却能力和物理性能越差的切削液，产生的残余应力值越大。
焊接时的温度分布以及热塑性变形，受焊接结构、焊接工艺和材料属性等因素综合影响，从而使工件的焊接残余应力分布各不相同。一般在焊缝附近存在压应力，但随着距离焊缝越近会出现拉应力，沿厚度方向，根据不同工艺条件会产生不同的残余应力。李琴等【9】对焊接后的Q345钢平板焊缝结构进行仿真模拟发现：焊接速度增大以及焊接层间温度降低均使横向残余拉压应力降低，而沿着焊接板厚度方向的残余应力存在先减小后增大的规律，同时焊接速度及层间温度对横向方向残余应力的影响大于厚度方向，但没有提供一个明确的方法来预测焊接残余应力在整个厚度上的分布。
张胜跃等【10】选取12Cr1MoV异质接头作为试验材料，分析焊接电压和焊接电流对焊件残余应力的影响发现：2个参数与焊接残余应力存在线性正相关的联系。邓贤辉发现在焊接过程中，随外界环境温度的增大，纵向残余应力线性减小。
此外，焊接热源功率不同，最大焊接残余应力位置也不同。Wang等研究了焊接顺序对H型Q345钢焊接残余应力分布的影响得出：焊接顺序对纵向残余应力分布影响较小；对于横向残余应力，焊接顺序不会改变其分布特征，但影响拉应力区宽度和最大拉应力值。
Feng等研究了板宽对焊接接头残余应力的影响表明：板宽较大的焊接接头焊缝区纵向残余应力更高。板宽较小的焊接接头具有较低的散热量，而且焊缝金属热膨胀系数较低，导致在焊缝区产生较大的压应力，随着板宽的增加，会对焊缝区纵向残余压应力产生一定范围的不利影响。多位学者的研究结果表明：焊接后焊件的材料性能以及残余应力的分布，对焊接参数的控制有非常高的要求。
由此可见，不同工艺参数对残余应力影响很大，需结合具体情况进行分析。对以上结论感兴趣的朋友，可对照参考文献翻阅原文。
参考文献
【1】田身刚, 周丽, 黄树涛, 等. 切削用量对钛合金已加工表面残余应力的影响[J]. 工具技术, 2013, 47(10): 33-37.
【2】杨成云, 董长双. 钛合金切削表面残余应力影响因素及参数优化[J]. 铸造技术, 2017, 38(1): 34-38.
【3】张静, 裴宏杰, 王贵成. 磨削用量对42Cr Mo钢淬硬层残余应力的影响[J]. 金属热处理, 2018, 43(9): 238-241.
【4】王栋, 陈冠华, 沙雪莹, 等. 高速精密磨削18Cr Ni Mo7-6表面残余应力试验研究[J]. 机械设计与制造, 2021(1): 99-102.
【5】SHEN Shou-guo, LI Bei-zhi, GUO Wei-cheng. Experimen-tal Study on Grinding-Induced Residual Stress in C-250 Maraging Steel[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2020, 106(3): 953- 967.
【6】吴书安, 祝锡晶, 王潞杰. 单磨粒磨削对表面残余应力影响的仿真分析[J]. 工具技术, 2016, 50(9): 31-34.
【7】温俊, 唐进元, 郑金超. 平面磨削条件下温度阈值对残余应力形成的影响[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2019, 50(3): 530-539.
【8】李小松, 蔡安辉. 不同电火花加工条件下Cr12Mo V钢的表面残余应力[J]. 制造技术与机床, 2009(3):140-143.
【9】李琴, 王于豪, 丁雅萍, 等. 焊接工艺参数对Q345钢平板焊接残余应力的影响[J]. 材料科学与工艺, 2020,28(6): 80-87.
【10】张胜跃, 卿黎, 冯秋霞, 等. 焊接工艺参数对12Cr1Mo V异质接头焊接残余应力影响分析[J]. 焊管, 2015, 38(11): 1-5.
