内应力（Internal Stress），又称固有应力、初始应力，是指外界没有通过物体表面向物体内部传递应力时，物体内部保持平衡的应力系统。内应力按性质和范围可分为宏观内应力、微观内应力和超微内应力，按引起原因可分为热应力和组织应力。
内应力的影响因素包括产品结构、模具结构以及成型参数，其中成型参数又包含射出速度、射出压力、保压压力与时间、模具温度、熔融温度，这些因素在应力影响方面相互制约，所以成型时针对残留应力的调整需要综合各方面的情况。内应力可导致物体开裂、翘曲变形及产品尺寸变化。典型表现为在工件切割时，板料受热变形使优先切割的长边与板料弹开，致使切割跑位，易出现一端尺寸在公差范围内，而另一端已经超出公差范围的情况。再比如钢板内原子间金属键的不均匀“拉力”在轧制成型后暂处平衡，切削去除部分材料会打破平衡，引发内应力导致钢板翘曲变形。
在模具加工中，可采用热处理，也可通过优化模具设计和成型参数来消除内应力；在切削工件时，可采用静置法和敲击法消除内应力。内应力假说建立了一组描述脆性材料强度指标和弹模指标尺寸效应的方程，该假说认为内应力会随试件尺寸加大而加大，在引起材料强度指标随试件尺寸加大而减小的同时，还会引起材料初始切线弹模随试件尺寸加大而加大的弹模尺寸效应。
定义
内应力是指外界没有通过物体表面向物体内部传递应力时，物体内部保持平衡的应力系统。其特点是在物体内形成一个平衡的力系，即遵守静力学条件。
在所考察的物体截面某一点单位面积上的内力称为应力。同截面垂直的称为正应力或法向应力。
产生原因
1、物体由于外因（受力、湿度、温度场变化等）而变形时，在物体内各部分之间会产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。
2、在没有外力存在下，材料内部由于加工成型不当，温度变化，溶剂作用等原因所产生的应力。
分类
文物的内应力
按性质和范围大小可分为宏观应力、微观应力和超微观应力。
按引起原因可分为热应力和组织应力。
按存在时间可分为瞬时应力和残余应力。
按作用方向可分为纵向应力和横向应力。
机械材料的内应力
内应力根据其产生的原因不同可分为以下3种，热应力、相变应力和机械阻碍应力。
热应力是指工件在温度变化时，由于外部约束和内部部件之间的相互约束而不能完全自由膨胀所产生的应力，也称为变温应力。工程材料中的热应力大多数是指经过热处理后工件的内应力，其很大程度上影响了工件的形状、尺寸和性能。热应力随着约束程度的增大而增大，因为材料本身的线膨胀系数、弹性模量和泊松比随温度的变化而变化，所以热应力不但和温度的变化量相关，还和其初始温度有着密切的关系。当热应力的值超过了工件的屈服强度时，就会使工件发生变形；当热应力的值超过了工件的强度极限时，工件甚至会发生开裂。这对工件是极其有害的，应该尽可能的减少或消除。
相变应力是指合金在冷却过程中发生固态相变，合金的尺寸随之发生变化，继而可能会引起合金体积膨胀而产生的应力。合金各部分的温度如果均匀一致、同时相变，则可能不会产生宏观应力，而会产生微观应力。当相变温度高于其临界温度时，合金处于塑性状态，则不会产生较大的相变应力。反之，当相变温度低于其临界温度时，则会产生较大的相变应力。此外，在热处理过程中由工件不同部位组织转变的不同步而产生的内应力，也可称其为相变应力。
机械阻碍应力是指工件在外力作用下发生变形时，在工件内各部分之间产生相互作用的内应力。罗暑生等通过试验证明了机械阻碍应力对铸造内应力的形成有着直接作用，其可改变铸造内应力的大小与分布。铸造内应力是热应力、相变应力和机械阻碍应力交互作用的结果，但不是三者简单的线性叠加。
塑料材料的内应力
因为外界的诸多因素，破坏了塑胶材料中分子链乱序及松弛的自然形式，使之处于一种非稳定状态而产生残留应力。具有残留应力的产品在分子链松弛或者重结晶的过程中，就会有应力的释放，并因而导致产品的翘曲变形及尺寸变化等问题，这也是产品因环境应力开裂的主要原因。
塑胶材料分子链在成型过程中由于受到高压和高剪切力作用导致分子链发生剧烈变化，在分子未完全回复乱序及松弛的自然状态前即遭冻结，从而导致残留取向应力，尤其以PC材料最为明显，其它如PC/ABS、PSU等也存在同样问题，这种状况的出现与其分子链结构有密切的关系。
剪切取向应力代表塑料加工过程中由于剪切流动造成应力大小变化，它受塑胶流动速率与黏度的影响。在充填结束瞬间，由于充填体积变少，流量固定时射速增加，加上塑胶较冷，黏度较高，因此最后充填位置的剪切应力较高，塑料可能会产生裂解及较高的残留应力。
产生位置：
分子链在从熔融到冷却的过程中，因为产品壁厚或者冷却水路的差别而导致冷却温度的不均匀，从而导致不同温度部位的收缩不同，在收缩率不同部位，界面之间会因为拉伸剪切而产生残留应力。
产生位置：主要发生在壁厚不均的产品上。壁厚变化剧烈的位置，由于热量散发不均匀，所以容易产生不同的收缩取向。
模具模穴表面温度不均导致加工件沿厚度方向冷却不均。
典型表现
在实际生产中，有的工件长度较长，宽度较窄。对于这类工件，在切割过程中会发现往往出现大小头的情况，即工件的一端尺寸在公差范围之内，而另一端已经超出公差范围，甚至可能差得更多。这是因为在切割过程中，由于受热变形，优先切割的那一个长边与板料之间已经相互弹开，致使切割跑位。
一块钢板是由无数个铁原子（包括其他成分的原子）所组成的，原子与原子之间之所以能够紧密地连接在一起，而不像一盘沙子一样，是因为铁原子之间有强大的金属键紧紧地“拉”在一起的。原子之间的“拉力”会由于相邻原子之间的位置远近、角度差异，而导致其“拉力”会在整个钢板的平面内不是很均匀，通俗地说就是，有些方向的“拉力”大，而有些方向的“拉力”小。由于钢板是在轧钢机轧成平板后，这些钢材立面分子之间的“拉力”会暂时趋于平衡，但是如果将钢板用创床或激光切削一部分（如切薄一半的厚度），剩下的钢板将会马上发生变形，如发生翘曲，这就是内应力在起作用。
影响因素
产品结构
尖角的存在，容易导致在该位置应力集中的情况发生，当受到外力冲击或溶剂诱导作用时就会产生应力开裂。壁厚分布不均匀也会导致应力的产生。在壁厚产生变化的区域，会因为厚度变化而产生剪切速度的变化，从而会导致应力的发生。
模具结构
浇口大小及位置的设置不合适也会导致料流填充不平衡，局部位置可能会过度充填，产生较大挤压剪切应力，造成类似保压过大所造成的应力。
成型参数
提高射出速度，可降低分子链取向程度，有利于降低残留应力。
射出压力过大，容易导致局部压力过大而产生应力；但是射出压力太低，则不能达到所设定的射出速度，还会因为料流冷却而加大剪切，导致分子链取向应力增大，同样会有较大残留应力。
保压过度和时间过长都会增大浇口处的分子取向而产生较大残留应力。
模具温度太低，会导致应力不能及时释放而残留。
提高成型温度，会降低塑料材料的黏度而降低分子链的取向应力，从而降低残留应力。
以上成型条件在应力影响方面相互制约，所以成型时针对残留应力的调整需要综合各方面的情况。
危害
开裂
因为应力的存在，在受到外界作用后（如移印时接触到化学溶剂或者烤漆后端高温烘焙），会诱使应力释放而在应力残留位置开裂。开裂主要集中在浇口处或过度填充处。
翘曲及变形
因为残留应力的存在，产品在室温时会有较长时间的内应力释放或者高温时出现短时间内残留应力释放的过程，同时产品局部存在位置强度差，产品就会在应力残留位置产生翘曲或者变形问题。
产品尺寸变化
因为应力的存在，在产品放置或后处理的过程中，如果环境达到一定的温度，产品就会因应力释放而发生变化。
消除方法
模具加工
在模具加工中，内用力的消除方法有：
热处理
升高温度，使之达到可使塑件分子链活动的程度，让被冻结的分子链经升温后松弛产生乱序，从而达到消除残留应力的目的。方式包括烘箱热处理和远红外加热处理。
主要用于非结晶性材料，烘箱温度达到或者接近其热变形温度即可。对于结晶性材料，烘箱温度只要比其使用温度高10℃～20℃即可，因为如果太高会导致后结晶的产生，使产品的尺寸产生变化。此方式的缺点是烘箱温度如果不均匀，就会导致应力消除不均匀，从而导致翘曲的产生。
远红外加热的要点在于根据不同的材料选择合适的加热远红外线频率，其优点在于加热非常均匀；缺点在于需要仪器及专业知识。
模具设计及成型控制
在模具设计中，要注意避免尖角的存在而形成应力集中，要注意水路设计，保证冷却均匀，避免因为冷却不均而产生局部收缩应力，还要注意浇口位置的放置，避免流程太长导致不同位置压力传递不同，从而产生不同收缩程度导致应力翘曲变形。
切削工件
在切削工件时，工件一定会因刀刃切削时的挤压而产生塑性变形，这就导致了加工内应力的产生。内应力会使得零件的尺寸发生变化，使零件产生一定的变形。所以若要加工后的零件尺寸达到要求，必须做去应力处理。常用的去内应力方式有静置法与敲击法。
静置法
零件粗加工完毕后，将零件放至一旁静置，直到内应力去除后，再进行精加工（该方法耗时长，且根据不同的零件尺寸与加工方法等，耗时各不相同）。
敲击法
零件粗加工完毕后，使用比加工零件硬度低的物体敲击加工零件（选择比加工零件硬度低的物体，是为了防止敲击使工件变形。一般都选用铜棒敲击），应力去除完毕后，再进行精加工（该方法耗时短，常用于各类数控大赛中）。
假说
内应力假说建立了一组描述脆性材料强度指标和弹模指标尺寸效应的方程，该假说认为内应力会随试件尺寸加大而加大，在引起材料强度指标随试件尺寸加大而减小的同时，还会引起材料初始切线弹模随试件尺寸加大而加大的弹模尺寸效应。
参考资料 >