浅谈焊接应力的释放

浅谈焊接应力的释放

[摘要] 焊接后的残余应力如果得不到合理的释放，会造成焊缝产生裂纹，严重时造成设备报废。较小工件应力的释放可以通过热处理、合理的装配、锤击震动等方法消除应力，但在大型钢结构屋架平台施工中,焊接是重要工序.如何消除焊接应力,控制焊接变形,是保证工程质量的关键.针对大型钢结构屋架平台焊接变形问题,施工前应分析出影响变形的主要因素并预见变形的方向,制定预防、矫正变形、释放焊接应力的措施。

本文要论述的是对大型钢结构屋架平台施工经验的总结,提出可操作性防变形措施及相应的解决方案。

[关键词] 钢结构组装焊接变形及应力控制措施

1．先了解什么是焊接应力与释放

焊接应力:指焊件内产生的应力。它是导致结构变形,形成裂纹的主要原因。焊接应力可分为瞬态热应力和焊接残余应力。

应力释放：是指物体内某一点的应力由于释放能量而降低的现象;确切地说是能量释放。应力释放一般有两种情况:其一,在应力集中的部位,如断裂端点和交叉部位等处发生形变或破坏,导致应力释放。其二,并非应力集中的地区岩质相变、岩石力学性质变化或其他原因,致使强度降低,也会发生形变或破坏,造成应力释放。

焊接应力的危害可从两方面考虑:

(1)对结构完整性的影响：焊接热应力可促使焊缝产生热裂纹,残余

应力导致焊后延迟裂纹的形成。

(2)对结构服役性能的影响：焊接残余应力可以加速疲劳破坏,导致应

力腐蚀开裂(包括硫化物引起的开裂和碱脆破坏),产生低温脆断破

坏,促进材料的腐蚀磨损等,压缩残余应力还会造成薄板结构或细

长杆件的压曲失稳,产生面外变形。

2.焊接应力减小与释放的研究：在焊接过程当中，由于热胀冷缩,焊后又

没及时处理，就会出现焊接残余应力,并且是形成各种焊接裂纹的因素之一,应在焊接、制造和设计时加以控制和重视。因此在焊接大型钢结构屋架的时候,由于我们需要对焊接应力进行详细的分析与研究,将焊接应力所产生的影响降低到最小的限度。一般来说,焊接的方式主要分为几种,热时效、加载法、超声冲击与锤击。以下就这几种方式进行探讨。

（1）.大型钢屋架不应采用热时效方法

何为时效：实效分为自然实效热时效。自然实效指把金属放在自然环境中是金属达到生产后的应力的消除。热时效指在一定的温度中是

金属的内应力消除。

对重要焊接构件先进行整体热时效,然后在现场与其它构件进行组合拼焊的工艺是建筑钢结构制造常采用的方法。在焊接很多大型钢结构建筑物的时候,我们一般都是采用整体热时效,然后运现场拼焊,通过热时效的焊接方式,可以具有焊缝去氢、恢复塑性和消应力三重功能。在焊接过程当中,一般认为热时效的消应力效果为40-80%,能有效的保证焊接的效果完整。

但是对于本文论述的大型钢结构屋架来说,在现场采用的拼焊的方式,很容易导致残余的应力依然保存在钢的结构当中,无法再焊接的过程中消除,加上现场无法采用进一步的热时效的方式对屋架进行处理,仅采用局部的热时效无法

达到消除整个残余应力的要求,加上局部的热效应在加热的边缘还会出现新的

残余应力无法得到清除。因此现场采用局部热时效的方式建议在焊接过程当中作为焊接小型的钢材为主。焊接大型钢结构的屋架建议考虑其它补充、替代工艺。

（2）.建议采用加载法

加载法就是通过不同方式在构件上施加一定的拉伸应力,使焊缝及其附近

产生拉伸塑性变形,与焊接时在焊缝及其附近所产生的压缩塑性变形相互抵消

一部分,达到松驰应力的目的。这种方式可以在一定程度上进行进行大型钢结构屋架的焊接。由于在焊接前先将所焊接的钢彩进行拉伸。在焊接完毕之后,钢材能够在恢复时抵消焊接应力的影响,并且能够有一定的伸缩度,提高屋顶的承重能力。因此焊接大型钢结构屋架应该主要采用这种方式。

（3）.焊接过程中补充使用超声冲击与锤击的方法

超声冲击消应力技术由乌克兰巴顿焊接研究所提出,近年引入我国,已在北京电视台钢结构立柱上进行过试验。超声冲击消应力工艺的特点是:在超声频率(≥16KHz)下应用束状冲头,在对焊趾和焊缝表面进行冲击;从实验的数据来看: 1）超声冲击对一定深度的表层有消应力的效果,在采用对焊道全覆盖冲击时,被冲击的表面会形成压应力,对2～4mm深度层消应力效果可达34～55%。

2）采用焊趾冲击法,可以快速修复焊趾的缺陷,降低应力集中。并伴随其压应力区的作用可以在一定程度上降低焊趾边未受冲击焊缝的残余应力,下降率

达19%,对提高接头的疲劳寿命有明显作用。

3）由于冲击工艺处理的特点,仅可以用于冲击工具可达的外表面,其工作效率约为1200mm2/min。

冲击工艺一般采用的应压力的方式将焊接应力随着振动的方式进行消除,

这种工艺一般适用于短焊接的局部处理。例如修补焊接口,小配件焊接方式等。焊接后容易产生延迟冷裂纹的情况。因此在屋架焊接上可以采用于一些零件搭配焊接的方面。

3.结束语

从上述分析我们可以知道,在焊接的过程当中会出现焊接应力来影响整个

焊接的结果,因此在焊接之前,认真了解所焊接的工艺属于什么类型的产品和焊接的方法等,就能够在焊接过程当中最大限度的消除焊接应力。

⑴建筑屋架钢结构焊后存在高的残余应力,时效工艺可以明显降低应力水平,对安全性及使用寿命带来好处。

⑵上述消应力工艺皆可应用于大型钢结构屋架:其中热时效可作为重要零部件的整体消应力工艺;加载法、超声冲击、锤击可作为现场拼焊后的消应力和控制应力集中的工艺;加载法可更广泛地满足现场拼焊控制残余应力的要求。

参考文献：

[1] 中华人民共和国国家标准:《冷弯薄壁型钢结构技术规范》,

(GB50018-2002) ,中国计划出版社,北京, 2002

[2]中华人民共和国国家标准:《钢结构工程施工质量验收规范》,

(GB50205-2001) ,中国计划出版社,北京, 2002

[3]中华人民共和国国家标准:《钢结构设计规范》, GB50017 -

2003 ,中国计划出版社,北京, 2003

[4]湖北省建筑工程总公司。《建筑钢结构焊接规程》( JGJ81 -

91 )。中华人民共和国行业标准。北京:中国计划出版社, 1993

焊接应力与变形

4.2 焊接应力与变形： 4.2.1 焊接变形和残余应力的不利影响： 焊接变形 1.影响工件形状、尺寸精度 2.影响组装质量 3.增大制造成本———矫正变形费工、费时 4.降低承载能力———变形产生了附加应力 焊接应力 1.降低承载能力 2.引起焊接裂纹，甚至脆断 3.在腐蚀介质中，产生应力腐蚀裂纹 4.引起变形 4.2.2 焊接变形和应力的产生原因： 根本原因：对焊件进行的不均匀加热和冷却，如图6-2-8 焊接应力 焊接加热时，焊缝区受压力应力（因膨胀受阻，用符号“-”表示） 远离焊缝区手拉应力（用符号“+”表示） 焊后冷却时，焊缝受拉应力（因收缩受阻），远离焊缝区受压应力 焊接变形：当焊接应力超过金属σs时，焊件将产生变形 焊接应力和焊接变形总是同时存在，不会单独存在，当母材塑性较好，结构刚度较小时，焊接变形较大而应力较小；反之，则应力较大而变形较小。 4.2.3 焊接变形的控制和矫正：

4.2.3.1 焊接变形的基本形式，如图6-2-9 如图6-2-9 常见的焊接残余变形的类型 1、2---纵向收缩量3---横向收缩量4、5---角变形量f---挠度 （1）收缩变形：即焊件沿焊缝的纵向和横向尺寸减少，是由于焊缝区的纵向和横向收缩引起的。如图5-2-9 a （2）角变形：即相连接的构件间的角度发生改变，一般是由于焊缝区的横向收缩在焊件厚度上分布不均匀引起的。如图5-2-9b （3）弯曲变形：即焊件产生弯曲。通常是由焊缝区的纵向或横向收缩引起的。如图5-2-9c （4）扭曲变形：即焊件沿轴线方向发生扭转，与角焊缝引起的角度形沿焊接方向逐渐增大有关。如图5-2-9d （5）失稳变形（波浪变形）：一般是由沿板面方向的压应力作用引起的。如图5-2-9e 4.2.3.2 控制焊接变形的措施 （1）设计措施（详见焊接结构设计） 尽量减少焊缝的数量和尺寸，合理选用焊缝的截面形状，合理安排焊缝位置──尽量使焊缝对称或接近于构件截面的中性轴（以减少弯曲变形）。如图6-2-10

压力容器焊接应力的消除(谷风资料)

压力容器焊接应力的消除 前言 压力容器是工业生产过程中必不可少的重要设备，它广泛应用于化工、炼油、机械、动力、核能以及运输等工业部门。随着工业不断发展， 压力容器的操作条件越来越苛刻，压力从高真空到几万个大气压，温度从超低温到几千度，尺寸也越来越大，某反应堆容器内径达6m多，结构也越采越复杂。同时，压力容器所处理的介质往往又是易燃易爆或有毒的，一旦发生事故，将给国家财产和人民生命带来不可估量的损失。所以加强压力容器的制造质量控制是非常必要的。 1、焊接应力产生的机理及危害 压力容器制造中，焊接和热处理是制造工艺中的关键工序。在焊接过程中，存在着三种附加的内应力，即焊接接头各部位受热及冷却速度不同产生的热应力；金相组织变化产生的组织应力和施焊时容器结构本身的约束产生的拘束应力．如果焊接工艺控制不当，这些应力过大将导致裂纹萌生。另外，由于材料的冷热加工成型工艺不当，将使受压部件韵成型尺寸超差，若 再采用强制组装焊接的方法，还将引起附加的强制组装应力。这些应力在一定条件下，影响着焊接结构的性能。同时，对于某些结构件，所采用的焊接方法、焊接位置和焊接工艺的不同，往往会引起焊接时产生轻微的空冷硬化现象．如效果。 据报导，美国1984年发生的一起单乙醇胺(MEA)吸收器容器焊接接头破坏事故，导致17人死亡，财产损失超过一亿美元。该容器为圆筒形，直径为

2.6m，长度为16M，壁厚为25.4mm，是按照美国机械工程师学会(ASME) 规程中的部分规定设计制造的，该容器主要充装丙烷和硫化氢，工作温度为37.8'C，内压为10PMa。据198S年发表的研究报告中公布的结果，其中一个原因就是因为该容器焊后来经热处理(这是因为ASME规程中没有规定)，结果，焊接热影响区存在潜在的对裂缝敏感的冶金组织、硬度变化和残余应力，三种因素在不同化学介质和操作温度下，共同产生不同类型的、由使用诱发的裂缝。该报告的建议中提出必须对可能产生热影响区硬化的焊接接头进行预热和焊后热处理，使将来出现问题的几率减到最小。由此可见，焊后残余应力的消除是至关重要的。 长期以来，传统的消除残余应力方法是采取焊后热处理方法，因为它是改进焊接接头质量的重要方法之一，但并不是唯一的方法。下面对几种方祛加以介绍分析。 2、焊后热处理 焊后热处理，也称消除应力热处理或消除应力退火。这一方法早巳被用来作为提高焊接产品质量的手段，并在世界各国标准和技术规程里作了具体规定。然而对此使用的术语并不统一；以前一般称之为退火，近十年来，“焊后热处理的叫法巳在世界上得到确认。焊后热处理可分为整体焊后热处理和局部焊后热处理。 2.1 整体焊后热处理 整体焊后热处理分为整体炉内焊后热处理和整体炉外焊后热处理。 2.1.1 整体炉内焊后热处理 当条件许可时，可将整个容器放入加热炉内进行整体热处理。一般采说，

热处理--消除焊接应力

1总则 1.1本守则适用于本公司碳素钢及低合金钢压力容器及受压元件的焊后热处理。 1.2本守则规定了钢制压力容器热处理通用工艺要求，具体实施应按图纸设计的要求和专业工艺文件的规定执行。 2要求 2.1人员及职责 2.1.1 热处理操作人员应经培训、考核合格，取得上岗证，方可进行焊后热处理操作。 2.1.2 焊后热处理工艺由热处理工艺员编制，热处理责任工程师审核。 2.1.3 热处理操作人员应严格按照焊后热处理工艺进行操作，并认真填写原始操作记录。 2.2 设备及装置 2.2.1能满足焊后热处理工艺要求； 2.2.2在焊后热处理过程中，对被加热件无有害的影响； 2.2.3 能保证被加热件加热部分均匀热透； 2.2.4能够准确地测量和控制温度； 2.2.5在整个热处理过程中应当连续记录； 2.2.6炉外加热时，热电偶的布置应满足工艺标准的要求； 2.2.7被加热件经焊后热处理之后，其变形能满足设计及使用要求。 3焊后热处理方法 3.1炉内热处理 3.1.1 焊后热处理应优先采用在炉内加热的方法，其热处理炉应满足GB9452的有关规定。3.1.2 被加热件应整齐地安置于炉内的有效加热区内，并保证炉内热量均匀、流通。在火焰炉内热处理时应避免火焰直接喷射到工件上。 3.1.3为了防止拘束应力及变形，对薄壁大直径容器，内部应加支撑。卧式容器底部应放鞍式支座，支座间距不大于2米且底部应垫平。 3.1.4有密封面和有高精度螺孔的部位应加以保护，可用机油和石墨粉膏剂涂于被保护面，然后用石棉布包扎。

3.2分段热处理 焊后热处理允许在炉内分段进行。对于超出炉子长度需要分段热处理的大件，其重复加热长度应不小于1.5米；露在炉外靠近炉门处应采取合适的保温措施，保温长度不得小于1米。 3.3炉外热处理 产品整体炉外热处理热处理时，在满足2.2的基础上，还应注意： a）考虑气候变化，以及停电等因素对热处理带来的不利影响及应急措施； b）应采取必要的措施，保证被加热件温度的均匀稳定，避免被加热件、支撑结构、底座等因热胀冷缩而产生拘束应力及变形 3.4局部热处理 3.4.1 B、C、D类焊接接头，球形封头与圆筒相连的A类焊接接头以及缺陷焊补部位，允许采用局部热处理方法。 3.4.2局部热处理时，焊缝每侧加热宽度不小于钢材厚度δs的2倍（δs为焊接接头处钢材厚度）；接管与壳体相焊时加热宽度不得小于钢材厚度δs的6倍。 3.4.3靠近加热区的部位应采取保温措施，使温度梯度不致影响材料的组织和性能。 4热处理工艺规范 4.1工件装炉温度和出炉温度应低于400℃。但对厚度差较大、结构复杂、尺寸稳定性要求较高、残余应力值要求较低的被加热件，其入炉或出炉时的炉内温度一般不宜超过300℃。 4.2 焊件升温至400℃后，加热区升温速度不得超过（5000/δs）℃/h，且不得超过200℃/h，最小可为50℃/h。 4.3 升温时，加热区内任意5000mm长度内的温差不得大于120℃。 4.4 保温时，加热区内最高与最低温度之差不宜超过65℃。 4.5 升温保温期间，应控制加热区气氛，防止焊件表面过度氧化。 4.6 炉温高于400℃时，加热区降温速度不得超过（6500/δs）℃/h，且不得超过260℃/h，最小可为50℃/h. 4.7 焊件按出炉温度出炉后应在静止空气中继续冷却。 4.8 常用钢号推荐的焊后热处理保温温度和保温时间见表1

焊后热处理(PWHT)和焊后消除应力热处理的区别

焊后热处理(PWHT)和焊后消除应力热处理的区别 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 后热处理(PWHT)工艺是指焊接工作完成后，将焊件加热到一定的温度，保温一定的时间，使焊件缓慢冷却下来，以改善焊接接头的金相组织和性能或消除残余应力的一种焊接热处理工艺。焊后热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，这些过程相互衔接，不可间断。广义的焊后热处理包括下列各类热处理：消除应力；完全退火；固溶强化热处理；正火；正火加回火；淬火加回火；回火；低温消除应力；析出热处理等；另外，在避免焊接区急速冷却或者是去氢的处理方法中，采取后热处理也是焊后热处理的一种。 焊后热处理可采取炉内热处理，整体炉外热处理或局部热处理的方法进行。 焊后热处理 1、焊接残余应力是由于焊接引起焊件不均匀的温度分布，焊缝金属的热胀冷缩等原因造成的，所以伴随焊接施工必然会产生残余应力。 消除残余应力的最通用的方法是高温回火，即将焊件放在热处理炉内加热到一定温度和保温一定时间，利用材料在高温下屈服极限的降低，使内应力高的地方产生塑性流动，弹性变形逐渐减少，塑性变形逐渐增加而使应力降低。焊后热处理对金属抗拉强度、蠕变极限的影响与热处理的温度和保温时间有关。焊后热

处理对焊缝金属冲击韧性的影响随钢种不同而不同。 2、热处理方法的选择焊后热处理一般选用单一高温回火或正火加高温回火处理。对于气焊焊口采用正火加高温回火热处理。这是因为气焊的焊缝及热影响区的晶粒粗大，需要细化晶粒，故采用正火处理。然而单一的正火不能消除残余应力，故需再加高温回火以消除应力。单一的中温回火只适用于工地拼装的大型普通低碳钢容器的组装焊接，其目的是为了达到部分消除残余应力和去氢。绝大多数场合是选用单一的高温回火。热处理的加热和冷却不宜过快，力求内外壁均匀。 3、焊后热处理的加热方法⑴感应加热。钢材在交变磁场中产生感应电势，因涡流和磁滞的作用使钢材发热，即感应加热。现在工程上多采用设备简单的工频感应加热。 ⑵辐射加热。辐射加热由热源把热量辐射到金属表面，再由金属表面把热量向其他方向传导。所以，辐射加热时金属内外壁温度差别大，其加热效果较感应加热为差。辐射加热常用火焰加热法、电阻炉加热法、红外线加热法。 焊后消除应力处理： 1、整体热处理：消除应力的程度主要决定于材质的成分、组织、加热温度和保温时间。低碳钢及部分低合金钢焊接构件在650度，保温20~40h，可基本消除全部残余应力。另外还有爆炸消除应力。

焊后消除应力处理

焊后消除应力处理： 1、整体热处理：消除应力的程度主要决定于材质的成分、组织、加热温度和保温时间。低碳钢及部分低合金钢焊接构件在650度，保温20~40h，可基本消除全部残余应力。 另外还有爆炸消除应力。 2、局部热处理：大型焊接结构，受加热炉的限制或要求不高时采用这种方法。可采用火焰、红外、电阻、感应等加热方式，应保持均匀加热并具有一定的加热宽度。低合金高强钢，一般在焊缝两侧各100~200mm。 3、机械拉伸、水压试验、温差拉伸、振动法等这几种方法只能消除20~50%的残余应力，前两种方法在生产上广泛应用。 焊接后进行去应力处理，有自然时效处理（时间长，去应力不彻底，）、震动时效（效率高，费用低，只能去除焊接应力的70%左右）人工加热时效（时间短费用较高，能100%去除焊接应力，同时能进行去氢处理）。 采用大型燃油退火炉，进行焊后退火处理。采用多点加热、多点温度控制方式，温控采用热电偶自动控制仪表控制加热，使炉内各部温度均匀的控制在退火温度，保证工件的退火，同时能去除焊接过程中渗入焊缝中的H原子，消除了焊接件的氢脆。 在冷热加工过程中，产生残余应力，高者在屈服极限附近。构件中的残余应力大多数表现出很大的有害作用；如降低构件的实际强度，降低疲劳极限，造成应力腐蚀和脆性断裂。并且由于残余应力的松弛，使零件产生翘曲，大大的影响了构件的尺寸精度。因此降低构件的残余应力，是十分必要的。 传统的时效方法有：热时效、振动时效、自然时效、静态过载时效、热冲击时效等。后两种方法应用较少，这里不作介绍 自然时效(NSR)是将工件长时间露天放置（一般长达六个月至一年左右），利用环境温度的季节性变化和时间效应使残余应力释放，在温度应力形成的过载下，促使残余应力发生松弛而使尺寸精度获得稳定。由于周期太长和占地面积大，仅适应长期单一品种的批量生产和效果不理想，目前应用的较少。 热时效（TSR）是将构件由室温（或不高于150℃）缓慢、均匀加热至550℃左右，保温4~8小时，再严格控制降温速度至150℃以下出炉，达到消除残余应力的目的，可以保证加工精度和防止裂纹产生。 振动时效（VSR）又称振动消除应力法，是将工件（包括铸件、锻件、焊接构件等）在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的振动处理，以振动的形式给工件施加附加应力，当附加应力与残余应力叠加后，达到或超过材料的屈服极限时，工件发生微观或宏观塑性变形，从而降低和均化工件内的残余应力，使尺寸精度获得稳定的一种方法。这种工艺具有耗能少、时间短、效果显著等特点。近年来在国内外都得到迅速发展和广泛应用。 振动时效艺具有耗能少、时间短、效果显著等特点。与热时效相比，它无需宠大的时效炉，可节省占地面积与昂贵的设备投资。因此，目前对长达几米至几十米和桥梁、船舶、化工器械的大型焊接件和重达几吨至几十吨的超重型铸件或加工精度要求较高的工件，较多地采用了振动时效。生产周期短。自然时效需经几个月的长期放置，热时效亦需经数十小时的周期方能完成，而振动时效一般只需振动数十分钟即可完成。使用方便。振动设备体积小、重量轻、便于携带。由于振动处理不受场地限制，振动装置又可携带至现场，所以这种工艺与热时效相比，使用简便，适应性较强。节约能源，降低成本。在工件共振频率下进行时效处理，耗能极少，能源消耗仅为热时效的3~5%，成本仅为热时效的8~10%。其他。振动时效操作简便，易于机械化自动化。可避免金属零件在热时效过程中产生的翘曲变形、氧化、脱碳及硬度降低等缺陷。是目前唯一能进行二次时效的方法

控制焊接变形和焊接应力的措施

控制焊接变形和焊接应力的措施 发表时间：2018-08-20T17:16:55.787Z 来源：《电力设备》2018年第15期作者：于洪涛1 李治2 [导读] 摘要：焊接是一种特殊而又重要的加工工艺，随着焊接技术的发展，一个重要技术课题是控制焊接件的焊接变形以提高产品制造精度，使焊件焊后加工量减少或不加工即可用于精度要求高的机械产品中，因此，了解焊接应力产生机理，掌握结构件焊接变形规律，在焊接工艺中采取措施进行控制和消除，从而保证焊接质量。 (山东电力建设第三工程有限公司山东省青岛市崂山区 266100) 摘要：焊接是一种特殊而又重要的加工工艺，随着焊接技术的发展，一个重要技术课题是控制焊接件的焊接变形以提高产品制造精度，使焊件焊后加工量减少或不加工即可用于精度要求高的机械产品中，因此，了解焊接应力产生机理，掌握结构件焊接变形规律，在焊接工艺中采取措施进行控制和消除，从而保证焊接质量。本文主要探讨了焊接应力与焊接变形产生的原因及控制措施，以供参考。 关键词：控制焊接变形；焊接应力；措施 导言 在建筑工程钢结构日益发展的今天,形式各样的焊接机械、焊接方法日新月异,焊接技术和焊接质量成了一个关键的课题。但是在施工过程中,由于焊接过程产生的焊接应力和焊接变形,严重影响着工程的质量、工程的安装进度和结构承载力(即使用功能),因此,需要采用合理的焊接方法和焊接工艺加以控制。建筑工程钢结构的焊接过程实际上是在焊件局部区域加热后又冷却凝固的热过程,但由于不均匀温度场,导致焊件不均匀的膨胀和收缩,从而使焊件内部产生焊接应力而引起焊接变形。 1 焊接变形的概念 焊接变形主要是指在焊接过程中由于焊接工作而导致的焊接件变形。焊接变形的开始时间是焊接开始的一瞬间。焊接变形结束的节点是焊接结束后焊接件的温度降低到焊接初始温度。焊接变形有两种情况，第一种是焊接过程中出现的焊接变形；第二种是焊接完成后出现的焊接变形。 2 焊接应力的概念 焊接应力主要指的是焊接过程出现的焊接件内部的结构应力，同时焊接完成后焊接件内部还会产生少量的焊接应力。焊接应力的出现也是在焊接开始的时候，焊接应力会随着焊接的进行而发生变化，焊接应力的分布没有规律，会随着焊接的进行而随时发生变化。 3焊接应力与焊接变形产生的原因 由于焊接温度发生了变化使焊件热胀冷缩，从而焊件之间相互约束，故在焊缝周围就会产生互相阻碍约束的力。焊接应力当焊接应力超出弹性极限时，焊接变形不能随应力的消除而消失，就会残留在焊件里。在焊接过程中，当焊条加热融化时会引起焊缝周围局部温度过高，在熔池的高温材料会受热膨胀，在膨胀过程就会产生变形。同时，在冷却过程中，由于周围材料的限制，不能使之前发生变形的那部分材料自由收缩，这在不同程度上又会产生拉伸变形。 4焊接应力的分类 4.1接应力在焊件空间位置 一维空间应力沿着焊件—个方向作用;二维空间应力应力在—个平面内不同方向上作用;三维空间应力应力在空间所有方向上作。 4.1.2按产生应力的原因 热应力它是在焊接过程中，焊件内部温差所引起应力，随着温度的消失而消失，并且是引起热裂纹的力学原因。 相变应力焊接过程中，局部金属发生相变，相比容增大或减小而引起的应力。 塑变应力在焊接过程中，在近逢高温区的金属收到热胀冷缩受阻生产的塑性变形。 4.2焊接变形 4.2.1焊接变形特点 焊接是不均匀的加热过程，热源只集中在焊接部位，且以—定速度向前运动，局部受热膨胀金属能引起焊件在空间发生各种形态的变形，焊缝凝固和冷却发生收缩，变形是在焊接开始便产生，并随着焊接热源的移动和焊件上温度分布变化而变化。焊接变形与焊件的形状尺寸、焊缝在工件的位置、焊缝的坡口形状、材料的热物理性能以及加热条件有关。 4.2.2焊接变形的分类 焊接过程中随着时间而发生的变形称为焊接瞬间变形，工件焊完冷却后，焊件上残留的焊接变形为焊接变形，我们更注重焊接变形，它对焊件质量和使用性能产生影响。一般焊接变形分为以下几种： 4.2.2.1横向收缩变形：垂直与焊缝方向的收缩。 4.2.2.2纵向收缩变形：焊接方向的收缩。 4.2.2.3扭曲变形：焊接细长构件时，时构件绕自身轴线发生扭转。 5焊接应力、焊接变形的控制措施 5.1焊接应力的控制措施 构件焊接时产生瞬时内应力,焊接后产生应力,并同时产生变形,这是不可避免的现象。焊接变形的矫正费时费工,构件制造和安装企业首先考虑的是控制焊接变形,往往对控制焊接应力较为忽视,常用一些卡具、支撑以增加刚性来控制焊接变形,与此同时实际上是增大了焊后的应力。对于一些本身刚性较大的构件,如板厚较大,截面本身的惯性矩较大时,虽然焊接变形会较小,但却同时产生较大的焊接内应力,甚至产生焊接裂纹。因此,对于一些构件截面厚大,焊接节点复杂,拘束度大,钢材强度级别高,使用条件恶劣的重要结构要注意焊接应力的控制。控制应力的目标是降低其峰值使其均匀分布,其控制措施有以下几种:减小焊缝尺寸;减小焊接拘束度;采取合理的焊接顺序;降低焊件刚度,创造自由收缩的条件;锤击法减小焊接应力;采用抛丸机除锈。 5.2减小焊缝截面积 在得到完整、无超标缺陷焊缝的前提下,尽可能采用较小的坡口尺寸(角度和间隙)。对屈服强度345MPa以下,淬硬性不强的钢材采用较小的热输入,尽可能不预热或适当降低预热、层间温度;优先采用热输入较小的焊接方法,如CO2气体保护焊。厚板焊接时尽可能采用多层焊代替单层焊。在满足设计要求情况下,纵向加强肋和横向加强肋的焊接方法可采用间断焊接法。双面均可焊接操作时,要采用双面对称坡口,并在多

焊接中防止变形和减少内应力的方法

在农机修理中焊接是非常重要的一种方法，但是如果焊接不好就会产生变形和内应力，甚至焊后的零件无法使用而报废。 一、减少内应力的方法 1．锤打和锻冶——机械法 当焊修较长的裂缝和堆焊层，需要以一端连续焊到另一端时，在焊修进行中，趁着焊缝和堆焊层在炽热的状态下，用手锤敲打，这样可以减少焊缝的收缩和减少内应力。敲打时，焊修金属温度800℃时效果最好。若温度下降，敲打力也随之减小。温度过低，在300℃左右就不允许敲打了，以免发生裂纹。锻冶方法的道理与上述基本一致，不同的是要把焊件全部加热后再敲打。 2．预热和缓冷——热力法 此种方法就是焊修前将需焊的工件放在炉内，加热到一定的温度(100～600℃)，在焊接过程中要防止加热后的工件急剧冷却。这样处理的目的是降低焊修部分温度和基体金属温度的差值，从而减少内应力。缓冷的方法是将焊接后的工件加热到600℃，放到退火炉中慢慢地冷却。3．“先破后立”法 铸铁件用普通碳素钢焊条焊接时，很容易产生裂纹，用铸铁焊条又不经济。现介绍一种“先破后立”用碳素钢焊条焊接的方法：先沿焊缝用小电流切割，注意只开槽而不切透，然后趁热焊接。由于切割时消除了裂纹周围局部应力，不会产生新裂纹，焊接效果很好。 在焊接过程中减少内应力有以上三种方法，现举例如下：铸铁泵壳裂缝的焊接。 (1)在裂缝的两端点钻止裂孔(φ10mm)，以防焊接中裂缝进一步向外扩展。 (2)用手动磨光机在裂缝的位置开坡口，坡口顶宽8～9mm，略成V字形，深32mm(此泵泵壳壁厚为40mm)，使得能够焊入电焊液。 (3)焊接为手工焊，采用φ3.2mm专用铸铁电焊条，使用直流电焊机，反接，电流为150A，实施间断焊，即每焊长15～20mm电焊缝，停等片

消除残余应力的方法

消除残余应力的方法(金属)——时效处理 消除残余应力的方法(金属)——时效处理 金属工件(铸件、锻件、焊接件)在冷热加工过程中都会产生残余应力，残余应力值高者（单位为Pa）在屈服极限附近构件中的残余应力大多数表现出很大的有害作用；如降低构件的实际强度、降低疲劳极限，造成应力腐蚀和脆性断裂，由于残余应力的松弛，使零件产生变形，大大的影响了构件的尺寸精度。因此降低和消除工件的残余应力就十分必要了，特别是在航空航天、船舶、铁路及工矿生产等应用的，由残余应力引起的疲劳失效更不容忽视。 目前的针对残余应力的不同处理方法有：自然时效方法和人工时效方法（包括热处理时效、敲击时效、振动时效、超声冲击时效） 1、自然时效——适合：热应力（铸造锻造过程中产生的残余应力）冷应力（机械加工过程中产生的残余应力）焊接应力（焊接过程中产生的应力） 自然时效是最古老的时效方法。它是把构件露天放置于室外，依靠大自然的力量，经过几个月至几年的风吹、日晒、雨淋和季节的温度变化，给构件多次造成反复的温度应力。再温度应力形成的过载下，促使残余应力发生松弛而使尺寸精度获得稳定。 自然时效降低的残余应力不大，但对工件尺寸稳定性很好，原因是工件经过长时间的放置，石墨尖端及其他线缺陷尖端附近产生应力集中，发生了塑性变形，松弛了应力，同时也强化了这部分基体，于是该处的松弛刚度也提高了，增加了这部分材质的抗变形能力，自然时效降低了少量残余应力，却提高了构件的松弛刚度，对构件的尺寸稳定性较好，方法简单易行，但生产周期长.占用场地大，不易管理，不能及时发现构件内的缺陷，已逐渐被淘汰。 2、热处理时效——适合：热应力（铸造锻造过程中产生的残余应力）冷应力（机械加工过程中产生的残余应力）焊接应力（焊接过程中产生的应力） 热时效处理是传统的消除残余应力方法。它是将构件由室温缓慢，均匀加热至550℃左右，保温4-8小时，再严格控制降温速度至150℃以下出炉。 热时效工艺要求是严格的，如要求炉内温差不大于±25℃，升温速度不大于50℃/小时，降温速度不大于20℃/小时。炉内最高温度不许超过570℃，保温时间也不易过长，如果温度高于570℃，保温时间过长，会引起石墨化，构件强度降低。如果升温速度过快，构件在升温中薄壁处升温速度比厚壁处快的多，构件各部分的温差急剧增大，会造成附加温度应力。如果附加应力与构件本身的残余应力叠加超过强度极限，就会造成构件开裂。 热时效如果降温不当，会使时效效果大为降低，甚至产生与原残余应力相同的温度应力（二次应力、应力叠加），并残留在构件中，从而破坏了已取得的热

焊接应力和变形的产生及其消除

焊接应力和变形的产生及其消除

焊接变形的基本形式有收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等。焊接过程中，对焊件进行不均匀加热和冷却，是产生焊接应力和变形的根本原因。 减少焊接应力与变形的工艺措施主要有： 一、预留收缩变形量 根据理论计算和实践经验，在焊件备料及加工时预先考虑收缩余量，以便焊 后工件达到所要求的形状、尺寸。 二、反变形法 根据理论计算和实践经验，预先估计结构焊焊接件变形的方向和大小，然后在焊接装配时给予一个方向相反、大小相等的预置变形，以抵消焊后产生的变形。 三、刚性固定法 焊接时将焊件加以刚性固定，焊后待焊件冷却到室温后再去掉刚性固定，可有效防止角变形和波浪变形。此方法会增大焊接应力，只适用于塑性较好的低碳钢结构。 四、选择合理的焊接顺序 尽量使焊缝自由收缩。焊接焊缝较多的结构件时，应先焊错开的短焊缝，再焊直通长焊缝，以防在焊缝交接处产生裂纹。如果焊缝较长，可采用逐步退焊法和跳焊法，使温度分布较均匀，从而减少了焊接应力和变形合理的装配和焊接顺序。具体如下： 1）先焊收缩量大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝； 2）焊缝较长的焊件可以采用分中对称焊法、跳焊法，分段逐步退焊法。交替焊法； 3）焊件焊接时要先将所焊接的焊缝都点固后，再统一焊接。能够提高焊接焊件的刚度，点焊固定后在进行焊接，其将增加焊接结构的刚度的部件先焊，使结构具有抵抗变形的足够刚度； 4）具有对称焊缝的焊件最好成双的对称焊接使各焊道引起的变形相互抵消；

5）焊件焊缝不对称时要先焊接焊缝少的一侧。； 6）采用对称与中和轴的焊接和由中间向两侧焊接都有利于抵抗焊接变形。 7）在焊接结构中，当钢板拼接时，同时存在着横向的端接焊缝和纵向的边接焊缝。应该先焊接端接焊缝再焊接边接焊缝。 8）在焊接箱体时，同时存在着对接和角接焊缝时，首先尽量焊接对接焊缝，然后焊接角焊缝。 9）十字接头和丁字接头焊接时，应该正确采取焊接顺序，避免焊接应力集中，以保证焊缝获得良好的焊接质量。对称与中轴的焊缝，应由内向外进行对称焊接。 10）焊接操作时，减少焊接时的热输入，（如：降低电流、加快焊接速度、）。 10-1）焊接操作时，减少熔敷金属量（焊接时采用小坡口、减少焊缝宽度、焊接角焊时减少焊缝尺寸）。 10-2)逐步退焊法，常用于较短裂纹的焊缝。施焊前把焊缝分成适当的小段，标明次序，进行后退焊补。焊缝边缘区段的焊补，从裂纹的终端向中心方向进行，其它各区段接首尾相接的方法进行 五、锤击焊缝法在焊缝的冷却过程中，用圆头小锤均匀迅速地锤击焊缝，使金属产生塑性延伸变形，抵消一部分焊接收缩变形，从而减小焊接应力和变形。 六、加热“减应区”法 1）焊接前，在焊接部位附近区域(称减应区)进行加热使之伸长，焊后冷却时，与焊缝一起收缩，可有效减小焊接应力和变形。 2）焊接后，在焊接部位附近区域进行加热，同样可减少焊接应力和变形。 七、焊前预热和焊后缓冷预热的目的是减少焊缝区与焊件其他部分的温差，降低焊缝区的冷却速度，使焊件能较均匀地冷却下来，从而减少焊接应力与变形。在温差相较不大的情况下可称为冷焊。 八．合理的焊接工艺方法，采用焊接热源比较集中的焊接方法进行焊接可降低焊接变形。如CO2气体保护焊，埋弧焊等

焊接应力与变形

焊接应力和变形. 教学目的：了解应力和变形的概念、产生原因；了解焊接变形的种类；掌握预防和减小焊接应力和变形的措施。 教学重点：预防和减小焊接应力和变形的措施 教学难点：应力和变形的概念、产生原因 教学课时：16课时 第一节应力和变形的概念 一、变形 钢结构构件或节点在焊接过程中，局部区域受到很强的高温作用，在此不均匀的加热和冷却过程中产生的变形称为焊接变形。 二、应力 焊接后冷却时，焊缝与焊缝附近的钢材不能自由收缩，由此约束而产生的应力称为焊接应力。 三、应力形成 两块钢板上施焊时，产生不均匀的温度场，焊缝附近温度高达1600 C，其邻近区域温度较低，且冷却很快。冷却时钢材收缩，冷却慢的区域收缩受到限制，从而产生拉应力，冷却快的区域受到压应力。 四、焊接应力的分类 1.根据焊接应力在空间的位置 单向应力、双向应力、三向应力。 2.根据焊接应力发生和互相平衡所在的范围大小 第一类应力、第二类应力、第三类应力。 3.根据焊接应力在焊缝中的方向不同 纵向应力、横向应力、厚度方向应力 第二节焊接应力和变形的产生原因 焊件进行局部的、不均匀的加热是产生焊接应力和变形的原因。 一、金属棒的均匀加热和冷却 金属棒在均匀加热时，产生过压缩塑性变形，则冷却后必定产生缩短变形。 二、纵向焊接应力和变形

焊接时，在电弧热的作用下，使金属局部达到熔化温度，但离电弧较远处的金属温度则较低，这样焊件就出现了不均匀的膨胀。沿焊缝轴线方向尺寸的缩短。 三、横向焊接应力和变形 焊件在于海峰轴线垂直的方向上，焊缝及热影响区金属在加热过程中也受到压应力，发生压缩塑性变形，在冷却后则存在着残余应力和变形，称为横向焊接应力和变形。 四、影响焊接应力和变形的因素 影响焊接应力和变形的因素主要包括以下几点：焊接规范、焊缝尺寸、焊缝在结构中位置的布置、焊缝分段和焊接方向、焊接程序、焊接结构的刚性以及层数。 第三节焊接变形的种类 一、纵向变形 指平行于焊缝方向的变形。多层焊比单层焊的变形量小。 二、横向变形 指垂直于焊缝方向的变形。角焊缝和对接焊缝焊后都会引起横向变形，同时，与焊接方法有关。 三、弯曲变形 T型梁焊接后，由于焊缝布置不对称，焊缝多的一面收缩量大，引起的工件弯曲。 四、角变形 由于V型坡口对接焊焊缝布置不对称，造成焊缝上下横向收缩量不均匀而引起的变形。 五、扭曲变形 由于焊接过程中焊接顺序和焊接方向不合理引起的工件扭曲，又称为螺旋形变形，多出现在工字梁的焊接加工过程中。 六、波浪变形 这种变形易发生在波板焊接过程中。是由于焊缝收缩使薄板局部引起较大的压应力而失去稳定性，焊后使构件成波浪形。 第四节预防和减小焊接应力和变形的措施 一、从结构设计方面的预防措施 1、尽量减少焊缝数量。

焊接应力与变形试题

第一章焊接应力和变形 一、判断题（在题末括号内，对的画√，错的画×） 1、焊接接头在焊接热循环过程中，形成拉伸应力应变，并随温度降低而降低。（） 2、焊缝的纵向收缩量，随焊缝的长度、焊缝熔敷金属截面积的增加而增加，随焊件截面积的增加而减小。（） 3、同样厚度的焊件，一次就填满焊缝时产生的纵向收缩量比多层焊大。（） 4、横向收缩量随焊接热输入的提高而增加，随板厚的增加而减小。（） 5、挠度f 是指焊件在焊后的中心轴偏离焊件原始中心轴的最大距离。（） 6、焊缝纵向收缩量随焊缝及其两侧的压缩塑性变形区的面积和焊件长度的增加而增加。（） 7、焊接对接接头的横向收缩量比较大。（） 8、当焊缝不在焊件截面中性轴上时，只有纵向收缩才能引起挠曲变形。（） 9、同样的板厚和坡口形式，多层焊要比单层焊角变形大，焊接层数越多，角变形越大。（） 10、不同的焊接顺序焊后将产生不同的变形量，如焊缝不对称时，应先焊焊缝少的一侧，这样可以减小整个焊件的焊接变形。（） 11、火焰校正角变形时，采用正面线状热源，背面跟踪水冷的效果最好。（） 12、火焰校正横向收缩变形时，采用正面线状热源加热，同时再配以正面跟踪水冷的效果最好。（） 13、采用火焰加热与水冷却联合校正时，要在受加热的钢材没失去红热态前浇水。（） 14、角焊缝的纵向收缩量，与角焊缝横截面积有关，与焊接接头总横截面无关。（） 15、铝比钢的导热率和线膨胀系数大，所以，铝的横向收缩量也较大。（） 16、角焊缝与对接焊缝相比，其横向收缩量大。（） 17、角变形是焊接过程中焊接区内沿板材厚度方向不均匀的纵向收缩而引起的回转变形（）

18、角变形是由于坡口形状不对称，是纵向收缩在厚度方向上分布不均匀造成的。（） 19、坡口角度对角变形影响很大。（） 20、焊缝截面形状对角变形量的影响不大。（） 21、T型接头角焊缝所引起的角变形，主要取决于焊角尺寸大小，与焊件厚度无关。（） 22、偏离焊件截面中性轴的纵向焊缝，只能引起焊件的纵向收缩，不会引起弯曲变形。（） 23、工字梁的弯曲变形，与焊件的长度成正比，与焊缝距中性轴的偏心距成反比。（） 24、工字梁的弯曲变形，与焊件截面惯性距成正比，与材料的弹性模量成反比。（） 25、为减小波浪变形，可采取措施：降低焊接压应力和降低临界应力。（） 26、焊前装配不良，在焊接过程中会产生错边变形。（） 27、焊接接头两侧金属受热不平衡是产生错边的主要原因。（） 28、扭曲变形是由于焊件装配不良，施焊顺序或方向不当，使焊缝纵向或横向收缩变形或角变形产生不均匀、不对称而引起的。（） 29、焊缝在焊件中的不对称布置，容易引起角变形。（） 30、焊接接头重心与焊件截面重心不重合，容易引起角变形。（） 31、焊缝在焊件中的对称布置，不仅引起收缩变形，而且还引起角变形。（） 32、焊件抵抗弯曲变形的刚性主要取决焊件的截面积。（） 33、非对称布置的焊缝，应先焊焊缝长的一侧，后焊焊缝短的一侧。（） 34、焊接过程中采用的热输入越大，产生的热压缩塑性变形也越大，焊接变形也大。（） 35、焊件坡口尺寸越大，填充金属越多，变形就越大。（） 36、1m 以上的长焊缝，采用从中心向两端焊或逐段跳焊，焊后变形最小。（） 37、采用间断角焊缝代替连续角焊缝，可显著的减小纵向弯曲变形。（） 38、园筒体纵向焊缝横向收缩引起的直径误差，可通过预留收缩余量法加以克服。

焊接应力产生的原因及处理方法

1．焊接应力的分类 焊接过程是一个先局部加热，然后再冷却的过程。焊件在焊接时产生的变形称为热变形，焊件冷却后产生的变形称为焊接残余变形，这时焊件中的应力称为焊接残余应力。焊接应力包括沿焊缝长度方向的纵向焊接应力，垂直于焊缝长度方向的横向焊接应力和沿厚度方向的焊接应力。 2．焊接残余应力对结构性能的影响 （1）对结构静力强度的影响：焊接应力不影响结构的静力强度。 （2）对结构刚度的影响：焊接残余应力降低结构的刚度。 （3）对受压构件承载力的影响：焊接残余应力降低受压构件的承载力。（4）对低温冷脆的影响：增加钢材在低温下的脆断倾向。 （5）对疲劳强度的影响：焊接残余应力对结构的疲劳强度有明显不利影响。焊接变形的基本形式有收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等。 焊接过程中，对焊件进行不均匀加热和冷却，是产生焊接应力和变形的根本 原因。 减少焊接应力与变形的工艺措施主要有： 一、预留收缩变形量。根据理论计算和实践经验，在焊件备料及加工时预先考 虑收缩余量， 以便焊后工件达到所要求的形状、尺寸。 二、反变形法。根据理论计算和实践经验，预先估计结构焊接变形的方向和大小，然后在焊接装配时给予一个方向相反、大小相等的预置变形，以抵消焊后产生的变形。 三、刚性固定法。焊接时将焊件加以刚性固定，焊后待焊件冷却到室温后再去掉刚性固定，可有效防止角变形和波浪变形。此方法会增大焊接应力，只适用于塑性较好的低碳钢结构。 四、选择合理的焊接顺序。尽量使焊缝自由收缩。焊接焊缝较多的结构件时，应先焊错开的短焊缝，再焊直通长焊缝，以防在焊缝交接处产生裂纹。如果焊缝较长，可采用逐步退焊法和跳焊法，使温度分布较均匀，从而减少了焊接应力和变形。 五、锤击焊缝法。在焊缝的冷却过程中，用圆头小锤均匀迅速地锤击焊缝，使金属产生塑性延伸变形，抵消一部分焊接收缩变形，从而减小焊接应力和变形。 六、加热“减应区”法。焊接前，在焊接部位附近区域(称为减应区)进行加热使之伸长，焊后冷却时，加热区与焊缝一起收缩，可有效减小焊接应力和变形。 七、焊前预热和焊后缓冷。预热的目的是减少焊缝区与焊件其他部分的温差，降低焊缝区的冷却速度，使焊件能较均匀地冷却下来，从而减少焊接应力与变形。焊后消除应力处理： 1、整体热处理：消除应力的程度主要决定于材质的成分、组织、加热温度和 保温时间。低碳钢及部分低合金钢焊接构件在650度，保温20~40h，可基本

如何控制焊接应力和变形

如何控制焊接应力和变形- - 摘要:为有效控制钢结构因焊件的不均匀膨胀和收缩而造成的焊接变形,就焊接变形和焊接应力的各种影响因素进行分析,提出了相应的控制措施。 在建筑钢结构发展如火如荼的今天,形式各异的焊接机械、焊接方法日新月异,焊接技术成了一个关键的课题。但在施工过程中,由于焊接产生的焊接残余应力和残余变形,严重影响着工程的质量、安装进度和结构承载力(即使用功能),因而,急需采用合理的方法予以控制。 钢结构的焊接过程实际上是在焊件局部区域加热后又冷却凝固的热过程,但由于不均匀温度场,导致焊件不均匀的膨胀和收缩,从而使焊件内部产生焊接应力而引起焊接变形。常见的焊接应力有:1)纵向应力;2)横向应力;3)厚度方向应力。常见的焊接变形有:1)纵向收缩变形;2)横向收缩变形;3)角变形;4)弯曲变形;5)扭曲变形;6)波浪变形。针对这些不同种类的焊接变形和应力分布,追溯根源,具体进行研究控制。1焊接变形的控制措施 全面分析各因素对焊接变形的影响,掌握其影响规律,即可采取合理的控制措施。 1.1焊缝截面积的影响 焊缝截面积是指熔合线范围内的金属面积。焊缝面积越大,冷却时收缩引起的塑性变形量越大,焊缝面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的,而且是起主要的影响,因此,在板厚相同时,坡口尺寸越大,收缩变形越大。 1.2焊接热输入的影响 一般情况下,热输入大时,加热的高温区范围大,冷却速度慢,使接头塑性变形区增大。 1.3焊接方法的影响 多种焊接方法的热输入差别较大,在建筑钢结构焊接常用的几种焊接方法中,除电渣以外,埋弧焊热 输入最大,在其他条件如焊缝断面积等相同情况下,收缩变形最大,手工电弧焊居中,ＣＯ2气体保护焊最小。 1.4接头形式的影响 在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方面等因素条件相同时,不同的接头形式对纵向、横向、角变形量有不同的影响。常用的焊缝形式有堆焊、角焊、对接焊。 1)表面堆焊时,焊缝金属的横向变形不但受到纵横向母材的约束,而且加热只限于工件表面一定深度 而使焊缝的收缩同时受到板厚、深度、母材方面的约束,因此,变形相对较小。 2)Ｔ形角接接头和搭接接头时,其焊缝横向收缩情况与堆焊相似,其横向收缩值与角焊缝面积成正比,与板厚成反比。 3)对接接头在单道(层)焊的情况下,其焊缝横向收缩比堆焊和角焊大,在单面焊时坡口角度大,板厚上、下收缩量差别大,因而角变形较大。 双面焊时情况有所不同,随着坡口角度和间隙的减小,横向收缩减小,同时角变形也减小。 1.5焊接层数的影响 1)横向收缩:在对接接头多层焊接时,第一层焊缝的横向收缩符合对接焊的一般条件和变形规律,第 一层以后相当于无间隙对接焊,接近于盖面焊道时与堆焊的条件和变形规律相似,因此,收缩变形相对较小。

焊接残余应力与变形

焊接残余应力和焊接变形 焊接残余应力（welding residual stresses）简称焊接应力，有沿焊缝长度方向的纵向焊接应力，垂直于焊缝长度方向的横向焊接应力和沿厚度方向的焊接应力。 1、纵向焊接应力 焊接过程是一个不均匀加热和冷却的过程。在施焊时，焊件上产生不均匀的温度场，焊缝及其附近温度最高，可达1600℃以上，而邻近区域温度则急剧下降。不均匀的温度场产生不均匀的膨胀。温度高的钢材膨胀大，但受到两侧温度较低、膨胀量较小的钢材所限制，产生了热塑性压缩。焊缝冷却时，被塑性压缩的焊缝区趋向于缩短，但受到两侧钢材限制而产生纵向拉应力。在低碳钢和低合金钢中，这种拉应力经常达到钢材的屈服强度。焊接应力是一种无荷载作用下的内应力，因此会在焊件内部自相平衡，这就必然在距焊缝稍远区段内产生压应力 2、横向焊接应力 横向焊接应力产生的原因有二：一是由于焊缝纵向收缩，使两块钢板趋向于形成反方向的弯曲变形，但实际上焊缝将两块钢板连成整体，不能分开，于是两块板的中间产生横向拉应力，而两端则产生压应力。二是由于先焊的焊缝已经凝固，会阻止后焊焊缝在横向自由膨胀，使其发生横向塑性压缩变形。当焊缝冷却时，后焊焊缝的

收缩受到已凝固的焊缝限制而产生横向拉应力，而先焊部分则产生横向压应力，在最后施焊的末端的焊缝中必然产生拉应力。焊缝的横向应力是上述两种应力合成的结果。 3、厚度方向的焊接应力 在厚钢板的焊接连接中，焊缝需要多层施焊。因此，除有纵向和横向焊接应力σx、σy外，还存在着沿钢板厚度方向的焊接应力σz。在最后冷却的焊缝中部，这三种应力形成同号三向拉应力，将大大降低连接的塑性。 3.4.2 焊接应力和变形对结构工作性能的影响 一、焊接应力的影响 1、对结构静力强度的影响 对在常温下工作并具有一定塑性的钢材，在静荷载作用下，焊接应力是不会影响结构强度的。设轴心受拉构件在受荷前（N=0）截面上就存在纵向焊接应力。在轴心力N作用下，截面bt部分的焊接拉应力已达屈服点fy，应力不再增加，如果钢材具有一定的塑性，拉力N就仅由受压的弹性区承担。两侧受压区应力由原来受压逐渐变为受拉，最后应力也达到屈服点fy，这时全截面应力都达到fy 2、对结构刚度的影响 构件上的焊接应力会降低结构的刚度。由于截面的bt部分的拉应力已达fy，这部分的刚度为零，则具有所示残余应力的拉杆的抗

消除焊接件应力的工厂方法

消除焊接件应力的工厂方法 所谓工厂方法，就是立刻见效并且投资很小，极其具备操作性的方法。 某些焊接件，完工后存在极大应力。比如，使用油压机压配合装配的工件，铸钢件，铸铁冷焊件。 消除应力的方法： 1.日光暴晒！在夏天，如果产品不急于赶工，这是个最省钱的办法。头天晚上把工件拖到露天，当中午2点太阳最毒辣的时候，立刻施焊。然后让日光暴晒15天，应力得到基本消除。适用于16Mn之类的结构件和铸钢件，不过弟兄们可就太辛苦啦，需事先预备水壶若干，诸葛行军散少许···，在此先行道乏。 2.敲击！首先用高速钢(报废钻头改，但不是所有钻头都是高速钢的，事先必须查明)磨削一个尖头锤，然后敲击焊缝，标准是每平方厘米至少15点，要敲出坑，切实产生强制变形，才有效果。否则没用。弟兄们偷懒不得啊！此法适用于结构钢件。铸钢件敲击不要太狠了，铸铁件更要轻敲，但点数要增加一倍。 3.使用30度窄坡口！一般坡口都是60度，操作方便，但是焊接时间长，填充金属多，变形大，自然焊接应力就大。使用窄坡口，不仅降低成本(焊条和焊丝价格比钢板贵至少2倍)，提高操作速度(弟兄们对于高效率的工艺从来都是欢迎的)，而且极大地降低应力。除了薄板和特厚板，都适用。就是对弟兄们的操作技能提出更高要求。只要抓住一条，焊枪摆动时，坡口两端要停留时间足够(其实不超过0.3秒)，看到坡口边缘已经熔化并且液态金属产生波纹才向另一侧摆动，就不会产生未熔合。焊道层间打磨时要把熔渣除尽，X光检测保证条条焊缝都是I级片，一个缺陷都不会有。接头要采用冷接法，事先把接头磨削成斜坡状，又美观质量又好。 4.强制加热！如果构件能够预热，后热，应力都能减小。但是，一个拳头大的铸铁件用507焊条热焊都要两把气割枪加热，稍微大一点的铸件就无法有效加热，也就不能用507焊条热焊，而冷焊应力是比较大的。怎么办？作一个10孔加热头就行了。就像猪八戒那个耙子一样。用20号气焊枪一把，其实气割枪火力更大，别用气割枪啊！回火爆炸了不负责啊！把喷嘴取下，用紫铜棒加工一个10孔加热头，图纸回头我上传过来，现在在王霸里边，然后对要焊接的铸件加热，火焰厉害得多！此法适用于铸铁，铸钢件。 心得]铸件、锻件、焊接件残余应力的产生和时效方法 铸件、锻件、焊接件残余应力的产生和时效方法 金属构件(铸件、锻件、焊接件)在冷热加工过程中产生残余应力，高者在屈服极限附近构件中的残余应力大多数表现出很大的有害作用；如降低构件的实际强度、降低疲劳极限，造成应力腐蚀和脆性断裂，由于残余应力的松弛，使零件产生变形，大大的影响了构件的尺寸精度。因此降低和消除构件的残余应力就十分必要了。 一、残余应力的产生 1.铸造应力的产生 (1)热应力 铸件各部分的薄厚是不一样的，如机床床身导轨部分很厚，侧壁.筋板部分较薄，其横向端面如图一所示。铸后，薄壁部分冷却速度快收缩大，而厚壁部分，冷却速度慢，收缩的小。薄壁部分的收缩受到厚壁部分的阻碍，所以薄壁部分受拉力，厚壁部分受压力。因纵向收缩差大，因而产生的拉压也大。这时铸件的温度高，薄厚壁都处于塑性状态，其压应力使厚壁部分变粗，拉应力使薄壁部分变薄，拉压应力，随塑性变形而消失。 铸件逐渐冷却，当薄壁部分进入弹性状态而厚壁部分仍处于塑性时，压应力使厚壁部分产生塑