殘余應(yīng)力亦稱內(nèi)應(yīng)力，是指在沒有外加載荷的情況下在零件內(nèi)部存在的應(yīng)力。殘余應(yīng)力是一種平衡應(yīng)力，零件經(jīng)切削加工、無切屑加工、熱加工、毛坯制造過程等引起變形后，弧形輥金屬內(nèi)部宏觀或微觀的組織發(fā)生不均勻體積變化，零件殘余應(yīng)力達到新的平衡。

同時，具有殘余應(yīng)力的零件處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，它內(nèi)部的組織有強烈的傾向要恢復(fù)到一個穩(wěn)定的沒有應(yīng)力的狀態(tài)，即使在常溫下，零件也在不斷地緩慢地進行著這種變化，直到殘余應(yīng)力消失為止。在這一過程中，零件的形狀逐漸變化，原有的弧形輥加工精度逐漸喪失，若把具有殘余應(yīng)力的重要零件裝配成產(chǎn)品，在使用中會產(chǎn)生變形，影響整臺產(chǎn)品的質(zhì)量。

1、毛坯制造和熱處理過程產(chǎn)生的殘余應(yīng)力

在鑄、鍛、焊、熱處理等加工過程中，由于弧形輥工件各部分冷熱收縮不均勻以及金相組織轉(zhuǎn)變時體積變化，使毛坯內(nèi)部產(chǎn)生相當(dāng)大的殘余應(yīng)力。毛坯的結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，各部分的厚度愈不均勻，散熱冷卻條件相差愈大，則在毛坯內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應(yīng)力也愈大。此時，毛坯殘余應(yīng)力暫時處于相對平衡狀態(tài)。加工弧形輥時，切去某一層金屬后，就打破了這種平衡，這時殘余應(yīng)力將重新分布，零件出現(xiàn)明顯的變形。

例如在機床制造中，為了保證床身導(dǎo)軌面的鑄件成分含量，鑄造時將導(dǎo)軌面朝下。這樣在澆鑄冷卻時，上面的床腳及下面的導(dǎo)軌部分冷卻較快，而中間部分冷卻較慢，其收縮受到床腳和導(dǎo)軌的阻礙而產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，與之平衡，床身導(dǎo)軌和床腳部分產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。

在弧形輥機械加工中，當(dāng)床身導(dǎo)軌面被刨去一層金屬后，由于切去了部分殘余應(yīng)力層，床身內(nèi)部殘余應(yīng)力將重新分布和平衡，因而產(chǎn)生較大的變形，造成床身導(dǎo)軌加工后導(dǎo)軌面出現(xiàn)中凹的直線度誤差。床身鑄件的殘余應(yīng)力及加工后的變形

2、冷校直帶來的殘余應(yīng)力

冷校直是在常溫下將已有變形的工件，在變形的相反方向加力，使弧形輥工件反向彎曲，產(chǎn)生塑性變形，以達到校直的目的。冷校直可減少加工余量和縮短工序加工時間。在力作用下，工件內(nèi)部的應(yīng)力分布如圖所示，圖中I區(qū)是彈性變形區(qū)域，1區(qū)是塑性變形區(qū)域，軸心線以上部分產(chǎn)生壓應(yīng)力（用“一”表示），軸心線以下部分產(chǎn)生拉應(yīng)力（用“+”表示。當(dāng)外力去除后，彈性變形部分本來可完全恢復(fù)而消失。

但因塑性變形部分不能恢復(fù)，內(nèi)外層金屬起了互相牽制的作用，產(chǎn)生新的殘余應(yīng)力平衡狀態(tài)如圖所示。冷校直后工件雖然減少了彎曲，但內(nèi)部組織處于不穩(wěn)定狀態(tài)，如再進行加工，又會產(chǎn)生新的彎曲，故重要、精密的零件不允許進行冷校直。

3、切削加工帶來的殘余應(yīng)力

切削加工中，由于力和熱的作用，使弧形輥工件表面層產(chǎn)生塑性變形，也會產(chǎn)生相應(yīng)的殘余應(yīng)力，并造成加工后工件的變形。