【興新聞】材料系教授吳威德：熱處理加工平安符 拉壓交變應力 消除危害高應力

2007-11-28/經濟日報/E1版/自動化工業周刊/吳威德

作者：吳威德   現任中興大學材料工程與科學系教授

         金屬經車削、鍛壓、銲接、熱處理等加工後會有很大的殘留應力留在金屬體內，平常根本看不出也感覺不出來，但在使用時會因為外面施加的應力而導致內在應力超出其彈性限，這時金屬材料會以應力釋放的形式來宣洩其過大的累積應力，會導致兩種結果，一為材料變形，另一為較嚴重的材料破裂，此二結果皆會造成物件在使用時的困擾，當材料變形後會使此物件失掉當初設計時的精度，輕微者需要重新加工，嚴重者甚至須報廢重做，但這些都還好，還能防範於未來，當在使用時如果發生因為內應力太大，再加上外部應力的誘導，很有可能會令材料產生破裂，這時悲劇很可能就會上演，也是吾等一直戒慎恐懼者。所以在物件還未使用之前如能先消除其內部過大的殘留應力，則等於為此物件求了一張平安符。

         金屬材料的應力消除可分為兩大類，一為熱的方式，另一為機械力的方式，可以用洗熱水澡跟按摩來說明。當一個人神經緊繃時，可以泡泡熱水澡，這時會覺得渾身舒暢、慵慵懶懶，此正是應力釋放完後的現象，這時不適合工作，睡覺最好。另外有人會選擇上按摩院消除緊繃的應力，在按摩師的巧手與力道下，讓你感覺有點痛又不會太痛，經過了一番折騰後，帶著神采奕奕的身軀離開，此時再投入工作一定是有如生龍活虎一般，也因此不要找美女按摩師是有其道理，然而這兩者之間為何會有此差異，此在於應力消除程度上的不同，當應力釋放太多時，給人的感覺是軟趴趴的提不起勁，而應力適度的釋放就好比是得到很好的休息後，再喝一罐蠻牛的感覺。將此事例應用到金屬也是一樣，熱可以去除金屬內部大部分的殘留應力，但也同時削減了金屬的一些強度或硬度，利用本門研發的按摩的觀念在高殘留應力的金屬施入合宜的拉壓交變應力，將會造成危害部分的高應力區去除，而只留下無害的部分，這樣不僅避免掉殘留應力帶來的危害，還可維持金屬材料在原先設計下該有的物理與化學性質。