[科普]为什么每个通信产品都需要老化

为什么每个通信产品都需要老化？刚入门的时候大家都有这个疑惑。久而久之，大家都了解到了老化可以使产品更加稳定，但是这里面有什么道道呢？

老化的方式有哪些？

常规通信产品都需要老化，特别是金属类产品。

一般老化的方式可以通过老化房或高温箱进行，也就是我们说的时效实验， 通常常规部件类产品可进行85℃~90℃ 8小时老化，要求比较严的军工类产品可以进行120℃ 12小时老化，而整机类产品需进行 55℃~60℃ 12小时以上老化。 

如果是有源类产品，可以自己发热的，比如常用的基站，现在比较流行的是自老化，通过开电，让其自身发热进行老化，不需要外部控温。

为什么要老化？

老化很大程度上要消除残余应力，我们经常提到的应力释放就是消除残余应力。

1、什么是残余应力 

残余应力是指在没有对物体施加外力时，物体内部存在的保持自相平衡的应力系统。它是固有应力或内应力的一种。

当外部载荷去掉以后，仍存留在工件内部的应力就是残余应力。

残余应力是由于金属内部组织，发生了不均匀的体积变化而产生的。其外界因素来自热加工和冷加工。

具有残余应力的工件，是处在一种不稳定状态之中，其内部的组织有强烈地恢复到没有内应力的稳定状态的倾向。

工件的形状逐渐改变（如翘曲变形）从而丧失其原有精度。如果把存在残余应力的工件装配到机器中，则会因其在使用中的变形而破坏整台机器的精度。

2、残余应力的来源

外力使零件变形，其中引起塑性变形的外力作的功，以零件内部材料变形而存贮在零件内。当外力消除以后，应力不均匀的能量要释放出来，引起了零件缓慢地变形，即残余应力作功，直到能量全部释放出来为止。

在机械制造中，各种工艺过程往往都会产生残余应力。但是，如果从本质上讲，产生残余应力的原因可以归结为：

（1）机械加工引起的残余应力

（2）温度不均匀引起的残余应力

这种残余应力的产生主要有以下两种原因：

第一是由于温度不均匀造成局部热塑性变形；

第二是由于相变引起的体积膨胀不均匀造成局部塑性变形。

（3）构件尺寸公差引起的残余应力。

在焊接、铆接、螺钉连接时往往有公差配合问题。如船体分段对接时必须将对接钢板拉到一起，这些由外力拉到一起而组合的结构，当外力去除后，整个系统就出现了残余应力。

这种应力一般来说属于结构应力，大多数情况下处于弹性状态。

3、残余应力对机械零部件的影响 

（1）引起物体尺寸和形状的变化。

当在变形物体内存在残余应力时，则物体将会产生相应的弹性变形或晶格畸变。

若此残余应力因某种原因消失或其平衡遭到破坏，此相应的变形也将发生变化，引起物体尺寸和形状改变。

（2）使零件的使用寿命缩短。

因残余应力本身是相互平衡的，所以当具有残余应力的物体受载荷时，在物体内有的部分的工作应力，为外力所引起的应力与此残余应力之和，有的部分为其差，这样就会造成应力在物体内的分布不均。

此时工作应力达到材料的屈服强度时，物体将会产生塑性变形；达到材料的断裂强度时，物体将会产生断裂，从而缩短了零件的使用寿命。

（3）降低了金属的塑性、冲击韧性。

当具有残余应力的物体继续进行塑性加工时，由于残余应力的存在可加强物体内的应力和变形的不均匀分布，使金属的变形抗力升高，塑性降低。

（4）降低金属的耐蚀性以及和疲劳强度等。

由于零件内部的残余应力，使其处于高能量状态，易与氧化介质发生化学作用，造成腐蚀，即应力腐蚀，从而降低了零件的耐蚀性，残余应力还改变了材料表面受载时的应力分布，降低疲劳强度。

4、减小和消除残余应力的措施和方法 

锤击法

利用钢锤锤击工件残余应力聚集的部位，使工件接受锤击的金属表面受到锤击的压应力，发生局部的塑性变形，从而减小残余应力的峰值，改善和均衡工件原有残余应力的分布，避免工件的脆性破坏。

这种方法特别适合与焊接件，且在焊接加工场合应用广泛，对冲压件使用不多。

振动时效法

利用专有设备使工件在专用设备的周期性外力作用下发生共振，使工件内部的微观组织晶粒发生滑移和晶内孪生，从而削减残余应力的峰值，改善和均衡工件原有的残余应力的分布。

这种方法在一小时内可以消除约50%的残余应力或削减约50%残余应力的峰值，是使用最普遍的方法之一，处理效率高，节约成本，但最大缺点是不能完全消除工件内聚集的残余应力。

热处理时效

是传统的消除残余应力的方法，又称为人工时效。它借助热处理设施，将工件由室温缓慢、均匀加热至600℃左右，并在此温度保温4-8h，而后温度缓慢冷却到120℃以下，再出炉冷却至室温。

这种方法消除残余应力的效果很好，消除速度快、充分，是至今最实用的方法之一。

自然时效

是将工件放置于室外，任其“风餐宿露”，在静置过程中释放和消除残余应力。

这种方法不适用于工业化大批量生产的产品。

但是，对于高价值和高精度设备的关键部件，则采用人工时效+自然时效的方法较为普遍。

机械加工应力消除的方法

在切削加工后采取一些处理措施，也可以对已加工表面的残余应力进行调整，表面强化处理就是目前较常用的方法之一。

表面强化处理工艺是通过对零件表面的冷挤压使之发生冷态塑性变形，从而提高其表面硬度、强度，并形成表面残余压应力的加工工艺。