~銲件殘留應力的危害與消除之必要性~

~~銲件殘留應力的危害與消除之必要性~~
銲後變形與殘留應力有著極大關係;在銲接過程中，除了有熱應力產生外，因為熱造成變形也是一個無法避免的現象，而產生變形最主要的原因是，當熱應力超過降伏強度時，材料開始變形釋放出超出降伏強度的應力，而材料處於高溫狀態之下，其降伏強度會降低，使材料容易受殘留應力影響而變形。
銲接受殘留應力影響之變形：
(a).橫向收縮（Transverse Shrinkage）：垂直於銲道方向的收縮變化。
(b).縱向收縮（Longitudinal Shrinkage）：平行於銲道方向的收縮變化。
(c).角變形（Angular Distortion）：由於沿厚度方向之溫度不均勻分佈所
引起的角度變化。
(d).迴轉變形（Rotational Distortion）：由於熱膨脹之作用所引起的
迴轉變化。
(e).縱向翹曲變形（Bending Distortion）：當銲道位置不在母材中性
軸時，因熱收縮不均勻而形成沿銲道方向的撓曲變化。
(f).挫曲變形（Buckling Distortion）：當銲接薄板時，由於熱壓應力
之作用所引起的波浪狀變形。
以下介紹殘留應力對銲件的其他危害:
1. 殘留應力造成銲接龜裂的影響:
銲接殘留應力是造成銲接龜裂的主要原因之一，尤其對較脆性的材料而言，銲接龜裂是一項很難避免之問題。縱向殘留應力促使橫向裂紋的產生，橫向殘留應力則引起縱向龜裂。
2. 對銲件延性及破斷強度的影響：
當材料本身具有較佳之延展性時，殘留應力會造成銲道塑性變形。若材料本身之延展性較差，殘留應力將會使整個材料較容易破壞斷裂，因為材料內已存在著拉應力，只要外加一小負荷，即可達到降伏強度而開始變形；但是由於材料本身延性不足，負荷持續加重容易造成材料破斷。
3. 殘留應力對疲勞強度的影響：
殘留應力對銲件之疲勞強度的影響，與整個應力分佈及承受之應力有關。一般而言，當外加應力方向與殘留應力方向相同時，會造成疲勞強度降低，但是當外加應力方向與殘留應力方向相反時，則會對疲勞強度有所幫助。
4. 殘留應力對加工精準度的影響：
在銲接工作結束之後，工件往往還會有後續的加工處理。銲接件在經過切除之後，該處的應力同時被釋放，銲接殘留應力為了達到一個平衡狀態，必須要重新分佈，於此同時銲接件的形狀和尺寸也將產生變化，加工精準度不易控制。
5. 殘留應力對應力腐蝕的影響：
腐蝕為金屬與周圍環境產生化學作用並引起破裂，而當在發生腐蝕的同時還有附加殘留應力的作用則會加速腐蝕破壞，此為應力腐蝕破裂。
總體而言，工業界碰到上述5種銲件的品質與安全性問題，均是受到殘留應力的影響而造成，故殘留應力的消除對銲件而言非常重要。而殘留應力的消除目前僅有以熱的方式或機械力的方式施行，以熱的方式是一般人最常採用的，但是並不是所有的人或物皆適合，這時你可以有另外的選擇。就像是當你的材料遇熱後會變質(好比不鏽鋼弛力退火後會敏化而會開始生鏽)、會變軟(淬火鋼弛力退火後會麻田散鐵會消失不見而致硬度下降)、會變形(工件進行弛力退火後會因應力的大量釋放而變形)、會氧化(因在高溫中材料易與氧結合)等，或是你的工件太巨大等皆不適用，另外熱處理的設備昂貴(尤其具備真空或保護氣氛功能者)、處理時間長(約較振動多4倍以上的時間)、處理場地受限制(無法將爐子帶到施工現場)等，此時振動應力消除則是最佳的選擇！