為什么每個(gè)通信產(chǎn)品都需要老化？剛?cè)腴T的時(shí)候大家都有這個(gè)疑惑。久而久之，大家都了解到了老化可以使產(chǎn)品更加穩(wěn)定，但是這里面有什么道道呢？

老化的方式有哪些？

常規(guī)通信產(chǎn)品都需要老化，特別是金屬類產(chǎn)品。

一般老化的方式可以通過老化房或高溫箱進(jìn)行，也就是我們說的時(shí)效實(shí)驗(yàn)， 通常常規(guī)部件類產(chǎn)品可進(jìn)行85℃~90℃ 8小時(shí)老化，要求比較嚴(yán)的軍工類產(chǎn)品可以進(jìn)行120℃ 12小時(shí)老化，而整機(jī)類產(chǎn)品需進(jìn)行 55℃~60℃ 12小時(shí)以上老化。

如果是有源類產(chǎn)品，可以自己發(fā)熱的，比如常用的基站，現(xiàn)在比較流行的是自老化，通過開電，讓其自身發(fā)熱進(jìn)行老化，不需要外部控溫。

為什么要老化？

老化很大程度上要消除殘余應(yīng)力，我們經(jīng)常提到的應(yīng)力釋放就是消除殘余應(yīng)力。

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什么是殘余應(yīng)力

殘余應(yīng)力是指在沒有對(duì)物體施加外力時(shí)，物體內(nèi)部存在的保持自相平衡的應(yīng)力系統(tǒng)。它是固有應(yīng)力或內(nèi)應(yīng)力的一種。

當(dāng)外部載荷去掉以后，仍存留在工件內(nèi)部的應(yīng)力就是殘余應(yīng)力。

殘余應(yīng)力是由于金屬內(nèi)部組織，發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的。其外界因素來自熱加工和冷加工。

具有殘余應(yīng)力的工件，是處在一種不穩(wěn)定狀態(tài)之中，其內(nèi)部的組織有強(qiáng)烈地恢復(fù)到?jīng)]有內(nèi)應(yīng)力的穩(wěn)定狀態(tài)的傾向。

工件的形狀逐漸改變（如翹曲變形）從而喪失其原有精度。如果把存在殘余應(yīng)力的工件裝配到機(jī)器中，則會(huì)因其在使用中的變形而破壞整臺(tái)機(jī)器的精度。

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殘余應(yīng)力的來源

外力使零件變形，其中引起塑性變形的外力作的功，以零件內(nèi)部材料變形而存貯在零件內(nèi)。當(dāng)外力消除以后，應(yīng)力不均勻的能量要釋放出來，引起了零件緩慢地變形，即殘余應(yīng)力作功，直到能量全部釋放出來為止。

在機(jī)械制造中，各種工藝過程往往都會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。但是，如果從本質(zhì)上講，產(chǎn)生殘余應(yīng)力的原因可以歸結(jié)為：

（1）機(jī)械加工引起的殘余應(yīng)力

（2）溫度不均勻引起的殘余應(yīng)力

這種殘余應(yīng)力的產(chǎn)生主要有以下兩種原因：

第一是由于溫度不均勻造成局部熱塑性變形；

第二是由于相變引起的體積膨脹不均勻造成局部塑性變形。

（3）構(gòu)件尺寸公差引起的殘余應(yīng)力。

在焊接、鉚接、螺釘連接時(shí)往往有公差配合問題。如船體分段對(duì)接時(shí)必須將對(duì)接鋼板拉到一起，這些由外力拉到一起而組合的結(jié)構(gòu)，當(dāng)外力去除后，整個(gè)系統(tǒng)就出現(xiàn)了殘余應(yīng)力。

這種應(yīng)力一般來說屬于結(jié)構(gòu)應(yīng)力，大多數(shù)情況下處于彈性狀態(tài)。

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殘余應(yīng)力對(duì)機(jī)械零部件的影響

（1）引起物體尺寸和形狀的變化。

當(dāng)在變形物體內(nèi)存在殘余應(yīng)力時(shí)，則物體將會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形或晶格畸變。

若此殘余應(yīng)力因某種原因消失或其平衡遭到破壞，此相應(yīng)的變形也將發(fā)生變化，引起物體尺寸和形狀改變。

（2）使零件的使用壽命縮短。

因殘余應(yīng)力本身是相互平衡的，所以當(dāng)具有殘余應(yīng)力的物體受載荷時(shí)，在物體內(nèi)有的部分的工作應(yīng)力，為外力所引起的應(yīng)力與此殘余應(yīng)力之和，有的部分為其差，這樣就會(huì)造成應(yīng)力在物體內(nèi)的分布不均。

此時(shí)工作應(yīng)力達(dá)到材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，物體將會(huì)產(chǎn)生塑性變形；達(dá)到材料的斷裂強(qiáng)度時(shí)，物體將會(huì)產(chǎn)生斷裂，從而縮短了零件的使用壽命。

（3）降低了金屬的塑性、沖擊韌性。

當(dāng)具有殘余應(yīng)力的物體繼續(xù)進(jìn)行塑性加工時(shí)，由于殘余應(yīng)力的存在可加強(qiáng)物體內(nèi)的應(yīng)力和變形的不均勻分布，使金屬的變形抗力升高，塑性降低。

（4）降低金屬的耐蝕性以及和疲勞強(qiáng)度等。

由于零件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，使其處于高能量狀態(tài)，易與氧化介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用，造成腐蝕，即應(yīng)力腐蝕，從而降低了零件的耐蝕性，殘余應(yīng)力還改變了材料表面受載時(shí)的應(yīng)力分布，降低疲勞強(qiáng)度。

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減小和消除殘余應(yīng)力的措施和方法

錘擊法

利用鋼錘錘擊工件殘余應(yīng)力聚集的部位，使工件接受錘擊的金屬表面受到錘擊的壓應(yīng)力，發(fā)生局部的塑性變形，從而減小殘余應(yīng)力的峰值，改善和均衡工件原有殘余應(yīng)力的分布，避免工件的脆性破壞。

這種方法特別適合與焊接件，且在焊接加工場(chǎng)合應(yīng)用廣泛，對(duì)沖壓件使用不多。

振動(dòng)時(shí)效法

利用專有設(shè)備使工件在專用設(shè)備的周期性外力作用下發(fā)生共振，使工件內(nèi)部的微觀組織晶粒發(fā)生滑移和晶內(nèi)孿生，從而削減殘余應(yīng)力的峰值，改善和均衡工件原有的殘余應(yīng)力的分布。

這種方法在一小時(shí)內(nèi)可以消除約50%的殘余應(yīng)力或削減約50%殘余應(yīng)力的峰值，是使用最普遍的方法之一，處理效率高，節(jié)約成本，但最大缺點(diǎn)是不能完全消除工件內(nèi)聚集的殘余應(yīng)力。

熱處理時(shí)效

是傳統(tǒng)的消除殘余應(yīng)力的方法，又稱為人工時(shí)效。它借助熱處理設(shè)施，將工件由室溫緩慢、均勻加熱至600℃左右，并在此溫度保溫4-8h，而后溫度緩慢冷卻到120℃以下，再出爐冷卻至室溫。

這種方法消除殘余應(yīng)力的效果很好，消除速度快、充分，是至今最實(shí)用的方法之一。

自然時(shí)效

是將工件放置于室外，任其“風(fēng)餐宿露”，在靜置過程中釋放和消除殘余應(yīng)力。
這種方法不適用于工業(yè)化大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。

但是，對(duì)于高價(jià)值和高精度設(shè)備的關(guān)鍵部件，則采用人工時(shí)效+自然時(shí)效的方法較為普遍。

機(jī)械加工應(yīng)力消除的方法

在切削加工后采取一些處理措施，也可以對(duì)已加工表面的殘余應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整，表面強(qiáng)化處理就是目前較常用的方法之一。

表面強(qiáng)化處理工藝是通過對(duì)零件表面的冷擠壓使之發(fā)生冷態(tài)塑性變形，從而提高其表面硬度、強(qiáng)度，并形成表面殘余壓應(yīng)力的加工工藝。

審核編輯：劉清