消除焊接残余应力的措施

浅谈焊接残余应力控制措施及消除方法摘要：文章主要阐述了焊接结构在焊接过程中产生的残余应力及应力的消除方法，主要说了焊接残余应力的分布、焊接残余应力施工中的控制、焊后消除焊接应力的方法。

关键词：焊接残余应力控制措施消除方法前言随着焊接技术的迅速发展，在短短的几十年中焊接已是工业技术中的重要方法之一。

如建筑钢结构、压力容器、船舶、车辆等中几乎全部用焊接代替了铆接。

部分过去一直用整铸整锻方法生产的大型毛坯也改成了焊接结构，焊接技术不仅大大减化了生产工艺，而且还降低了很多成本。

但是实际焊接中也存在不少问题，如焊接的内应力、焊接结构的变形、焊接结构的脆性断裂、焊接结构的疲劳强度等都直接影响着焊接的质量。

本文就对焊接残余应力进行具体分析。

一、焊接残余应力的分布在厚度不大（δ<15-20mm）的常规焊接结构中，残余应力基本上是双轴向的，厚度方向上的应力很小。

只有的大厚度的焊接结构中，厚度方向的应力才比较大。

焊接应力分别有焊缝方向的纵向应力、垂直焊缝方向的横向应力和厚度方向的应力。

二、焊接残余应力施工中的控制在焊接过程中采用一些简单的工艺措施往往可以调节内应力，降低残余内应力的峰值，避免在大面积内产生较大的拉应力，并使内应力分布更为合理。

这些措施不但可以降低残余应力，而且也可以降低焊接过程中的内应力。

因此有利于消除焊接裂纹。

现在把这些措施分述于后：1、采用合理的焊接顺序和方向尽量使焊缝能自由收缩，先焊收缩量比较大的焊缝。

如带盖板的双工字钢构件，应先焊盖板的对接焊缝，后焊盖板和工字钢之间的角焊缝，使对接焊缝能自由收缩，从而减少内应力。

先焊工作时受力较大的焊缝，如在工地焊接梁的接头时，应先留出一段翼缘角焊缝最后焊接，先焊受力最大的翼缘对接焊缝，然后焊接腹板对接焊缝，最后再焊接翼缘角焊缝。

这样的焊接次序可以使受力较大的翼缘焊缝预先承受压应力，而腹板则为拉应力。

翼缘角焊缝留在最后焊接，则可使腹板有一定的收缩余地，同时也可以在焊接翼缘板对接焊缝时采取反变形措施，防止产生角变形。

（2）运用三维模型装配仿真对打磨掉干涉区域后的前承力机匣和IGB机匣进行模拟装配，结果显示可实现装配；（3）实物装配IGB机匣与打磨后的前承力机匣，可顺利完成装配；（4）装配后的发动机在完成其原定试验计划后，未出现任何潜在问题。

通过三维装配仿真可有效地为设计及排故等提供有力的技术支持，节省由于设计等不合理带来的返工、时间以及其他成本的浪费。

5结语目前发动机装配分析主要是对比典型民用航空发动机装配顺序和装配路径，定性地判断整机装配性，无法准确判断实际装配情况。

通过三维仿真装配技术，在方案设计阶段，建立发动机装配仿真模型，进行三维静态、动态干涉检查，规划整机装配路径，可最大程度地暴露并提前解决装配过程存在的干涉问题，保证实际装配可行性，提高装配效率，节约成本。

［参考文献］[1]雷相波.虚拟装配的3D空间动作路径方法研究[J].电脑编程技巧与维护，2019（12）：79-80.[2]田富君，田锡天，耿俊浩，等.基于视点跟随的装配路径规划与干涉检查研究[J].中国机械工程，2011，22（15）：1810-1814.[3]邵毅，余剑峰，李原，等.基于VMap的装配路径规划研究与实现[J].西北工业大学学报，2001，19（1）：118-121.[4]SUN J K,YANG C Y,QIU H H.Assembly Process PlanningBased on Tri-dimensional Visual Platform[J].Applied Mechanics and Meterials,2014,644/645/646/647/648/649/ 650:4805-4808.[5]徐丽英.基于CATIA V5平台模型装配过程中的干涉分析[C]//大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年年会论文集，2007：161-169.[6]杨家军，苏昭群，张明丽，等.基于虚拟现实技术的机构干涉分析[J].湖北工业大学学报，2010，25（4）：1-3.[7]穆塔里夫·阿赫迈德，张年松，郑力.加工中心虚拟装配建模及装配干涉研究[J].现代制造工程，2002（9）：14-16.[8]郑轶，宁汝新，刘检华，等.交互式虚拟装配路径规划及优选方法研究[J].中国机械工程，2006，17（11）：1153-1156. [9]刘检华，宁汝新，万毕乐，等.面向虚拟装配的复杂产品装配路径规划技术研究[J].系统仿真学报，2007，19（9）：2003-2007.[10]刘检华，宁汝新，姚珺，等.面向虚拟装配的零部件精确定位技术研究[J].计算机集成制造系统，2005，11（4）：498-502.收稿日期：2018-05-17作者简介：王秋阳（1985—），女，湖北襄阳人，硕士，工程师，主管设计师，研究方向：发动机总体结构设计。

焊接低老坏问题管理措施焊接低老坏问题管理措施引言在焊接过程中，由于各种因素的影响，会出现焊接低老坏问题。

焊接低老坏是指焊接接头在使用过程中出现裂纹、断裂、脱落等现象，这不仅会影响产品的质量和性能，还可能对使用者的安全造成威胁。

为了有效管理焊接低老坏问题，本文将介绍几种常见的措施。

1. 提高操作技能焊接操作人员的技能水平直接影响着焊接接头的质量。

因此，提高操作技能是防止焊接低老坏问题的关键措施之一。

1.1 培训和认证组织焊接操作人员参加焊接技能培训和认证，提高其焊接技能水平。

培训的内容包括焊接原理、操作规范、焊接工艺参数等方面的知识。

认证可以对焊接操作人员进行评估和考核，确保其具备合格的焊接技能。

1.2 严格操作规程制定严格的焊接操作规程，明确焊接操作的步骤和要求。

操作人员必须按照规程进行操作，确保焊接接头的质量稳定和可靠。

2. 优化焊接工艺焊接工艺的选择和优化对预防焊接低老坏问题起着至关重要的作用。

2.1 材料选择选择适合的焊接材料，包括焊条、焊丝、填充金属等。

材料的质量和性能直接影响焊接接头的质量。

应根据具体的焊接要求选择合适的材料。

2.2 工艺参数对焊接工艺参数进行合理的选择和优化，包括焊接电流、电压、焊接速度等。

合理的工艺参数可以保证焊接接头的质量和可靠性。

2.3 预热和后热处理对于一些特殊材料和焊接接头，预热和后热处理是必要的。

预热可以降低焊接接头的残余应力，提高焊接接头的抗裂性能；后热处理可以消除焊接产生的残余应力，提高焊接接头的稳定性和可靠性。

3. 质量控制和检测质量控制和检测是确保焊接接头质量的重要手段。

3.1 焊接前检测在焊接前进行质量检测，包括焊接材料、设备和工艺参数等方面的检测。

确保焊接过程中的各项条件符合要求，预防潜在的问题。

3.2 焊接过程控制在焊接过程中进行质量控制，包括监控焊接工艺参数、焊接速度和焊接质量等方面。

及时发现和纠正问题，确保焊接接头的质量。

3.3 焊后检测在焊接完成后进行质量检测，包括焊接接头的外观、尺寸和力学性能等方面的检测。

控制焊接残余应力的措施1．如何利用合理的焊接顺序和方向来控制焊接残余应力1）先焊变形收缩量较大的焊缝，使基能较自由地收缩。

如一个带盖板的双工字钢构件见图14，由于对接焊缝的收缩量大于角焊缝的收缩量，所以应先焊盖板的对接焊缝1，后焊盖板和工字梁之间的角焊缝2。

2）先焊错开的短焊缝，后焊直通长焊缝。

如一拼板结构见图14b，应先焊焊缝1、2，后焊焊缝3。

如相反，则由于焊缝1、2的横向收缩受到限制，将产生很大的拉应力。

3）先焊在工作时爱力较大的焊缝，使内应力合理分布，见图14c。

在接头两端留出一段翼缘角焊缝不焊，先焊受力最大的翼缘对接焊缝1，然后再焊腹板对接焊缝2，最后焊翼缘预留的角焊缝3。

这样，焊后可使翼缘的对接焊缝承受压应力，腹板对接焊缝承受拉应力。

角焊缝留在最后焊可以保证腹板对接焊缝有一定的收缩余地，同时也有利于在焊接翼缘对接焊缝时，可以采取反变形措施来防止产生角变形。

2. 如何利用降低结构局部刚度来控制焊接残余应力？结构的刚度增加时，焊后的残余应力将显著加大。

因此，在条件许可时，焊前采取一定的工艺措施，将焊接区域的局部刚度降低，将有效地减少焊接残余应力。

如一镶块结构的焊件，由于焊缝呈封闭形刚度较大，见图15。

为减少焊接区域的局部刚度，可以将平板少量翻边（图15a），或将镶块压凹（图15b），焊接时由于焊缝能自由收缩（将平板或镶块拉平），使残余应力大为减少。

3.如何利用锤击焊缝区来控制焊接残余应力？焊接残余应力产生的根本原因是，由于焊缝在冷却过程中的纵向收缩和横向收缩，因此焊后利用小锤轻敲焊缝及其邻近区域，使金属展开，能有效地减少焊接残余应力，据测定，利用锤击法可使应力减少1/2～1/4。

进行锤击焊缝时，焊件温度应当维持在100～150℃之间或在400℃以上，避免在200～300℃之间进行，因为此时金属正处于蓝脆性阶段，若锤击焊缝容易造成断裂。

多层焊时，除第一层和最后一层焊缝外，每层都要锤击。

第一层不锤击是为了避免产生根部裂纹，最后一层焊缝通常焊得很薄，主要是为了消除由于锤击而引起的冷作硬化。

钢结构的焊接残余应力与消除方法摘要：钢结构在焊接的过程中，经常会有焊接参与应力的存在，这会对其总体的施工质量及使用质量产生一定的影响，为了消除这种焊接残余应力，要对其形成原因及影响因素进行分析，在此基础上提出相关的消除措施，本文就针对此予以简单分析。

关键词：钢结构；焊接残余应力；消除在钢结构的施工过程中，其中一种非常重要的施工工艺就是焊接，这是一个非常复杂的过程，其中涉及到力学、冶金、传热、电弧物理等各个学科的，在进行钢结构的焊接时，为了保证其焊接质量及各种使用性能参数，对其焊接残余应力的产生原因进行分析，并提出相关的消除方法是非常必要的。

一、焊接残余应力的概念在进行钢结构中的相关构件的焊接时，会产生一定的内应力即焊接应力，而这种焊接应力的作用时间的长短是有一定的区别的，按照其作用时间的长短有焊接残余应力与焊接瞬时应力的区别，焊接瞬时应力的作用会在焊接之后的短时间内消失，而另一部应力会在焊接结束之后残留于构件之中，继续作用，这种焊接应力就是焊接残余应力。

二、钢结构焊接残余应力的产生原因通过试验分析发现，产生焊接残余应力的原因是多种多样的，对其主要的产生原因进行分析，可以得出以下几点：（1）焊接方法及焊接顺序的不合理会导致焊接残余应力的出现，尤其是对于一些焊接部位较多，焊接程序复杂的构建来说，采用不同的焊接顺序进行焊接，最终产生的焊接应力也是不尽相同的。

（2）焊接工艺参数设置不合理，在构件的焊接过程中，需要综合考虑构建的结构、材质、厚度等各种因素才能进行焊接方法的选择及焊接参数的设置，否则很容易在焊接的过程中形成凹坑、气孔、裂纹等缺陷。

（3）焊缝的位置及数量分布的不合理，如果在构件的焊接过程中具有较多的封闭焊缝，并且不同焊缝的疏密程度具有较大差别，甚至出现焊缝的相互交叉，这种现象的存在，很容易导致较大焊接残余应力的产生。

（4）焊缝的接头形式、尺寸等设计不合理，焊缝尺寸的大小与焊接应力的大小有着直接的关系，并且焊接间隙、焊接坡口形式、焊接零件之间的搭接方式等都会对焊接残余应力的大小产生直接的影响。

防止和减少焊接残余变形与应力的措施随着现代制造业的发展，焊接在各行各业中扮演着至关重要的角色。

无论是航空航天、汽车制造还是建筑工程，在这些领域中，焊接都是不可或缺的连接工艺。

然而，随之而来的焊接残余变形与应力问题也愈加引起人们的关注。

焊接过程中产生的残余变形与应力，不仅会影响工件的外观质量，还可能引发裂纹和变形等问题，严重影响其使用性能和寿命。

如何有效地预防和减少焊接残余变形与应力，成为了焊接工艺中的重要课题。

1.选材：材料的选择对于焊接残余变形和应力的控制至关重要。

在焊接过程中，通常会选择具有较高熔点和较小线膨胀系数的材料，以减少焊接时热影响区的热变形；还应根据实际情况选择合适的填充材料。

2.焊接方式：合理选择焊接方式是减少焊接残余变形和应力的关键。

一般来说，采用低热输入、低变形的焊接方式，例如脉冲焊、激光焊等，能够有效降低焊接工件的残余变形和应力。

3.焊接顺序：合理规划焊接顺序也是减少残余变形和应力的重要手段。

通常情况下，应该首先焊接边缘，然后逐渐向内焊接，以减少焊接区域的热输入，降低残余变形和应力。

4.预热和后热处理：在一些情况下，通过预热和后热处理也能有效减少焊接残余变形和应力。

预热能够降低材料的硬度，减少焊接残余应力；后热处理则能够通过回火或退火处理，消除残余应力，提高焊接接头的韧性和稳定性。

5.夹具和辅助装置：采用合理的夹具和辅助装置也能有效减少焊接残余变形和应力。

夹具的设计应在尽量避免约束工件的能够保证焊接接头的稳固性；而辅助装置则可以提供额外的支撑，减少工件在焊接过程中的变形。

总结回顾：在焊接工艺中，预防和减少焊接残余变形与应力是至关重要的。

通过合理选材、焊接方式、焊接顺序、预热和后热处理、夹具和辅助装置等措施，可以有效控制焊接过程中的残余变形和应力，保证焊接接头的质量和稳定性。

个人观点：作为焊接工艺的重要环节，防止和减少焊接残余变形与应力对于提高焊接接头的质量和稳定性至关重要。

焊接残余应力的产生原因及控制方法的总结摘要：焊接应力是焊接构件产生裂纹和变形的主要因素，对焊接质量影响较大。

因此，理解和掌握焊接残余应力的产生原因及控制方法，就显的非常重要。

本文对焊接残余应力的产生对结构的影响、焊接残余应力的预防及焊接残余应力的消除方法，进行了全面的归纳和总结，为学生能更好地理解和掌握焊接残余应力的相关知识，起到了一定的帮助作用关键词：焊接应力产生原因控制方法焊件在焊接过程中，由于受到了不均匀的局部加热和冷却，使焊件产生了不均匀的体积膨胀和收缩，导致焊件内部产生了焊接残余应力，而焊接残余应力又是产生裂纹和变形的主要因素。

因此，为让学生能够真正理解和掌握焊接残余应力产生的原因、焊接残余应力对焊件产生的影响及如何减少和消除焊接残余应力等内容，帮助学生为今后从事焊接工作打下良好的理论基础。

下面就焊接残余应力的相关知识，进行归纳和总结。

一、焊接残余应力的产生1、焊件在焊接过程中，其焊缝高温区的膨胀受到了周边低温区的限制与挤压，使高温区域产生局部压缩塑性变形，当焊件在冷却过程中，受到局部压缩产生塑性变形的金属由于不能自由收缩，而受到低温区的拉伸，这时，焊件中就产生了一个与焊件加热时产生的应力方向相反的应力，即焊接残余应力，又称温度应力。

2、焊缝在高温向低温的冷却过程中，焊缝金属会发生二次相变，这种二次相变，会引起金属材料组织的变化，从而产生体积的变化，在焊接接头区域产生了应力，又称相变应力。

3、在焊接过程中，如对焊件采用刚性固定，那么，焊接后焊件变形减少，但应力却增加。

反之，要使焊件残余应力减少，其变形量就要有一定的增加。

但焊接应力与变形在一定条件下，都将影响到焊件的质量。

所以，应力和变形要合理控制好。

4、焊接材料的屈服强度、导热系数、线膨胀系数、密度、比热容、焊件的形状与尺寸、焊接方法和焊接工艺等因素，对焊接残余应力的分布和大小都将产生较大的影响。

二、焊接残余应力对焊件结构产生的影响1、对焊件结构刚度产生的影响当焊件某个区域所受的应力达到屈服点时，这一区域部分的金属材料就会产生局部塑性变形，无法再承受外载荷，从而导致焊接结构的有效截面减少，使焊接结构的刚度降低。

焊接残余应力和焊接变形对钢结构的影响以及消除和调整的措施摘要：焊接残余应力和焊接变形是钢结构产生变形和开裂的主要原因。

本文以焊接残余应力和焊接变形为对象，分别讨论了残余应力对钢结构刚度、静力强度、疲劳强度、应力腐蚀等的影响，促使结构发生脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀开裂、低温变脆等以及造成的焊接变形的种类。

应采取措施对焊接残余应力和焊接变形加以消除和调整。

关键词：钢结构焊接残余应力焊接变形钢结构是钢材通过一定的设计方法做成构件，构件再通过一定的连接方式连接成的整体结构承力体系或传力体系。

连接方式及其质量优劣直接影响钢结构的工作性能。

焊接连接是目前钢结构最主要的连接方式。

但在焊接过程中，在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部的裂缝一旦发生，就容易扩展到整体。

一、焊接残余应力钢材的焊接是一个不均匀的加热和冷却的过程。

在施焊时，焊缝及其附近区域的温度很高，而临近区域温度则急剧的下降，导致不均匀的温度场。

不均匀的温度场产生不均匀的膨胀，温度低的区域膨胀量小限制了高温度区域钢材的膨胀。

当焊接温度场消失后，构件内部产生应力，这种应力称为焊接残余应力。

（一）焊接残余应力对钢结构的影响1.对钢结构刚度的影响焊接残余应力使构件的有效截面减小，丧失进一步承受外载的能力。

焊接残余应力的存在还会增大结构的变形，降低结构的刚度。

2.对静力强度的影响由于焊接应力的自相平衡，使受压区和受拉区的面积相等。

构件全截面达到屈服强度所承受的外力与无焊接应力的轴心受拉构件全截面达到屈服强度时的应力相等，因此不影响静力强度。

3.对疲劳强度的影响残余应力的存在使应力循环发生偏移。

这种偏移，只改变其平均值，不改变其幅值。

当应力循环的平均值增加时，其极限幅值就降低，反之则提高。

4.对应力腐蚀开裂的影响应力腐蚀开裂是拉伸残余应力和化学腐蚀作用下产生裂纹的现象，在一定材料和介质的组合下发生。

焊接残余应力的消除方法焊接残余应力是焊接技术带来的一个几乎无法避免的缺陷，其危害众所周知。

当焊接造成的残余应力会影响结构安全运行时，还需设法消除焊接残余应力，改善焊接接头的塑性和韧性，以提高焊件结构性能。

一、焊接的应力与应变：在接过程中，由于焊接件产生温度梯度，接头组织和性能的不均匀，就会在焊件内产生应力和应变。

焊后残留在焊件内的焊接应力就是焊接残余应力，它是没有外载荷作用时就存在的应力。

二、焊接残余应力的危害：焊接残余应力与外载荷产生的应力叠加，局部区域应力过高，使结构承载能力下降，引起裂纹和变形，使焊件形状和尺寸发生变化，需要进行矫形。

变形过大会因无法矫形而报废甚至导致结构失效。

三、减少焊接残余应力和变形的措施：①设计②焊接工艺如：➢尽量减少焊接接头数量➢相邻焊缝间应保持足够的间距➢尽可能避免交叉，避免出现十字焊缝➢焊缝不要布置在高应力区➢焊前预热等等四、焊后残余应力的消除方法消除焊接残余应力的方法有：热处理、锤击、振动法和预载法等。

1、热处理消除法焊后热处理是一种消除焊接残余应力常用的方法。

工程上我们主要用退火处理，退火温度越高、保温时间越长，消除焊接残余应力的效果就越好。

但是温度过高，使工件表面氧化比较严重，组织可能发生转变，影响工件的使用性能，存在弊端。

蠕变应力松弛理论为热处理消除焊接残余应力提供了另一条思路，工件在较低温度时会发生蠕变，材料内部的残余应力会因应力松弛而得到释放，只要保温时间足够长，理论上残余应力可完全消除。

在低温消除焊接残余应力时，材料的组织和性能变化甚微，几乎不影响材料的使用性能，而且低温处理材料表面的氧化和脱碳也比较小，这就可以在材料的力学性能和组织基本不变的情况下达到降低材料焊接残余应力的目的。

2、锤击消除法焊后采用带小圆头面的手锤锤击焊缝及近缝区，使焊缝及近缝区的金属得到延展变形，用来补偿或抵消焊接时所产生的压缩塑性变形，使焊接残余应力降低。

锤击时要掌握好打击力量，保持均匀、适度，避免因打击力量过大造成加工硬化或将焊缝锤裂。

消除焊接残余应力的四种方法杨延功焦启林【摘要】：正1.高温回火法消除焊接残余应力的高温回火分整体和局部两种方式。

(1)整体高温回火。

将整个焊件放在炉中加热到一定温度,然后保温一段时间再冷却。

同一种材料,回火温度越高、时间越长,残余应力消除得越彻底。

通过整体高温回火可消除80%～【关键词】：消除焊接残余应力高温回火温差拉伸消除残余应力消除应力回火温度液压试验机械拉伸法焊接结构具体方法【分类号】：TG407【正文快照】：1.高温回火法消除焊接残余应力的高温回火分整体和局部两种方式。

川整体高温回火。

将整个焊件放在炉中加热到一定温度，然后保温一段时间再冷却。

同一种材料，回火温度越高、时间越长，残余应力消除得越彻底。

通过整体高温回火可消除80%- 90%的残余应力，这是生产中应用最广1、自然时效2、热时效3、振动时效（目前用的最多的一种）振动时效的实质是以共振的形式给工件施加附加动应力，当附加动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部的残余应力，并使其尺寸精度达到稳定。

残余应力产生及消除方法残余应力产生：工件经机械加工后，其表面层都存在残余应力。

残余压应力可提高工件表面的耐磨性和受拉应力时的疲劳强度，残余拉应力的作用正好相反。

若拉应力值超过工件材料的疲劳强度极限时，则使工件表面产生裂纹，加速工件的损坏。

引起残余应力的原因有以下三个方面：( 一)冷塑性变形引起的残余应力在切削力作用下，已加工表面受到强烈的冷塑性变形，其中以刀具后刀面对已加工表面的挤压和摩擦产生的塑性变形最为突出，此时基体金属受到影响而处于弹性变形状态。

切削力除去后，基体金属趋向恢复，但受到已产生塑性变形的表面层的限制，恢复不到原状，因而在表面层产生残余压应力。

( 二)热塑性变形引起的残余应力工件加工表面在切削热作用下产生热膨胀，此时基体金属温度较低，因此表层金属产生热压应力。

当切削过程结束时，表面温度下降较快，故收缩变形大于里层，由于表层变形受到基体金属的限制，故而产生残余拉应力。

工艺与装备109焊接应力对构件的危害及消除王斌(山东临工工程机械有限公司，临沂276024)摘要：本文分析焊接应力存在对构件产生的危害，并提出有效消除措施。

关键词：焊接构件焊接应力危害消除策略引言在焊接构件时，势必会产生相应的焊接应力，这一应 力使普遍存在且不能彻底避免，如瞬时应力、残余应力等。

该应力会对焊接构件造成影响，进而导致焊接构件出现断 裂事故，想要避免焊件断裂事故的发生，需要找出有效的 消除策略，更好地提升构件整体质量和承载水平。

1焊接残余应力的构成机理构件在焊接过程中产生的焊接应力十分复杂，这是因 为构件自身的力学、物理等性能会随着温度变化而变化，简单来说就是不均匀温度场的变化，而温度场会随着焊接 构件外观、焊接工艺等诸多参数的变化而发生改变，从某 种程度上来说，不同构件的焊接应力存在明显差别。

例如，横截面积相等的金属构件会在不同的固定状态下发生不同 的变化，如图1所示。

不完全自由变形H11L〇无任何自由变形图1同等加热条件下不同固定状态金属构件的变化加热温度条件相同时，构件在不同固定状态下会发生 自由变形、不完全自由变形、无任何变形三种情况，这是 因为固定状态不同构件受热长度发生变化而产生不同的压 应力，通过公式ALT=aLG(T「T〇)、Er=ALT/L〇=c c(T「TQ)可计 算出变形率，即可在此基础上确定构件的焊接应力，奠定 焊接构件应力分析与消除的基础。

2焊接应力出现原因以及实际分布大量的理论与实践表明，在构件焊接期间出现焊接残 余应力是因为焊接这一工艺自身的实际特性以及焊接构件 接头设计的不合理等。

2.1焊缝尺寸与接头形式的设计不合理焊缝的尺寸会对焊接应力的大小造成直接的影响，所 以受热面积越大就会使焊接完成后残余应力增加&]。

一般 情况下，构件间的搭接方式主要有坡口型式、接头间隙、焊缝余髙等，因此一旦存在不科学、合理之处，都会对焊 接应力造成影响。

2.2焊缝数量及其布局的不科学如果构件在焊接期间焊缝疏密度不均匀或出现相互交 叉等现象，或封闭性的焊缝过多，都会在一定程度上造成 构件挠度变形及残余应力的出现。

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。

浅析消除焊接残余应力的焊接措施摘要：构件焊接时产生瞬时应力，焊后产生残余应力，并同时产生残余变形，这是客观规律。

本文就此客观规律，分析如何消除焊接残余应力的焊接措施。

关键词：焊接应力；应力变形；焊接措施。

Abstract ：Instantaneous stress formed during welding components, the generation after welding residual stress, and also produce the residual deformation, this is the objective law based on this objective law, analyzes how to eliminate the residual stress welding welding measures关键词：The welding stress; Stress deformation; Welding measures构件焊接时产生瞬时应力，焊后产生残余应力，并同时产生残余变形，这是客观规律。

一般我们在制作过程中重视的是控制变形，往往采取措施来增大被焊构件的刚性，以求减小变形，而忽略与此同时所增加的瞬时应力与焊接残余应力。

工程主体结构中，大部分构件均属刚性大、板材厚的构件，虽然残余变形相对较小，但同时会产生巨大的拉应力，甚至导致裂纹。

在未产生裂纹的情况下，残余应力在结构受载时内力均匀化的过程中往往导致构件失稳、变形甚至破坏。

因此焊接应力的控制与消除在工程制作过程中显得十分重要。

应优先于构件的残余变形给予考虑。

尽管采取一些焊接措施来控制焊接应力，但因工程构件的特殊性，焊接完工后依然存在相当大的应力，为此有必要从以下几个方面来采取措施，进一步消除构件残余应力。

对于钢结构常用的应力消减方法主要有热时效法、VSR振动时效法、超声冲击与锤击、冲砂除锈法和加热减应区法五种，具体介绍如下：1.VSR振动时效法振动时效的原理就是给被时效处理的工件施加一个与其固有谐振频率相一致的周期激振力，使其产生共振，从而使工件获得一定的振动能量，使工件内部产生微观的塑性变形，从而使造成残余应力的歪曲晶格被渐渐地恢复平衡状态，晶粒内部的位错逐渐滑移并重新缠绕钉扎，使得残余应力得以被消除和均化。

焊接残余应力产生原因分析及消除方法摘要：焊接应力即是在焊接结构时由于焊接而产生的内应力，它可以依据产生作用的时间被分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。

所谓焊接瞬时应力是指在焊接的过程中某一个焊接瞬时产生的焊接应力，它是会跟着时间的变化而发生变化的，而在焊接之后，某一个受到焊接的焊件内还残留的焊接应力被称为焊接残余应力。

关键词：焊接残余应力；原因；消除方法1产生焊接残余应力的原因之所以会产生焊接残余应力，主要是由于焊件在焊接的过程中所受到的加热是不均匀的。

按照焊接残余应力的发生来源，可将焊接残余应力分为直接应力、间接应力和组织应力三种。

（1）直接的焊接应力是焊接残余应力所产生的最主要的原因，它是受到不均匀的加热和冷却之后所产生的，根据加热和冷却时的温度梯度而发生变化。

（2）间接的焊接应力则是焊件由于焊前的加工状况造成的应力。

焊件在受到轧制和拉拔时会产生一定的残余应力。

间接的残余应力如果在某一种场合下叠加到焊接的残余应力上去，焊件受到焊接发生变形，也会将其影响附加到焊接残余应力上去。

而且，焊件一旦受到外来的某一种约束，产生相应的附加应力，也属于间接应力的范畴。

（3）组织应力也就是由相变造成的比容变化而产生的应力，它的产生是由于焊件的组织发生了变化。

虽说组织应力会由于含碳量和材料其他成分的不同而产生差异，但我们一般都会将其所产生的影响进行分析研究。

2焊接残余应力控制方法2.1焊接结构焊接是产生焊接残余应力的根本原因，减少焊缝数量和尺寸能有效减少焊接量，通过控制焊接量可有效减少应力。

在同等焊接强度下，焊缝尺寸较小的，其焊接残余应力较小。

应尽量避免多条焊缝在同一部位集中，焊缝距离过近时，焊缝间会产生耦合，形成复杂残余应力场，焊缝间距离一般应大于3倍板厚且不小于100mm。

应尽量采用刚度较小的焊接接头形式，其结构拘束度小，能够通过变形释放焊接应力，残余应力较小。

2.2焊接工艺结构组件拆分、焊前预热、焊接参数设置、焊接顺序等对焊接应力影响较大。

消除焊接应力六种方法
焊接应力是由于热膨胀和收缩导致的应力，会导致工件变形和裂纹。

为了避免这种情况，需要采取以下六种方法来消除焊接应力。

1. 预热法：在焊接前对工件进行预热，以减少温度梯度，从而减少应力的产生。

2. 后热处理法：在焊接后对工件进行调质、退火等热处理，以消除残余应力。

3. 应力释放法：通过切割、磨削等方法，消除局部应力集中的区域，从而达到释放应力的目的。

4. 机械加工法：通过切割、磨削等机械加工方法，减小工件的尺寸，从而消除应力。

5. 退火法：将工件加热到一定温度，保持一段时间，然后缓慢冷却，以消除应力。

6. 震动法：将工件进行机械震动，以消除残余应力。

焊接过程中的变形与残余应力分析引言：焊接是一种常见的金属连接工艺，广泛应用于制造业和建筑工程中。

然而，在焊接过程中，由于高温和冷却过程中的热收缩，会导致焊接件发生变形和残余应力。

本文将探讨焊接过程中的变形和残余应力产生的原因，并介绍一些常见的分析方法和解决方案。

一、焊接过程中的变形1.1 焊接热源对金属的影响焊接过程中，焊接热源的加热会引起焊接件的温度升高，导致焊接件发生热膨胀。

当焊接完成后，焊接件冷却时，会发生热收缩。

这种热膨胀和热收缩会导致焊接件发生变形。

1.2 焊接过程中的应力分布焊接过程中，焊接热源引起的温度变化会导致焊接件内部产生应力。

这些应力会导致焊接件发生变形。

特别是在焊接过程中，焊接件的不同部位会受到不同的应力作用，从而引起焊接件的变形。

二、焊接过程中的残余应力2.1 焊接残余应力的形成机制焊接过程中，焊接件在冷却过程中会发生热收缩，但由于焊接件与周围环境的约束，无法自由收缩。

这导致焊接件内部产生残余应力。

残余应力的大小和分布会影响焊接件的性能和使用寿命。

2.2 焊接残余应力对焊接件的影响焊接残余应力会导致焊接件发生变形、裂纹和变脆等问题。

残余应力还会降低焊接件的疲劳寿命和承载能力。

因此，对焊接残余应力进行分析和控制是确保焊接质量的重要环节。

三、焊接过程中变形与残余应力的分析方法3.1 数值模拟方法数值模拟方法是一种常用的分析焊接过程中变形和残余应力的方法。

通过建立焊接过程的数学模型，可以模拟焊接过程中的温度场和应力场。

这种方法可以预测焊接件的变形和残余应力，并优化焊接工艺参数。

3.2 实验方法实验方法是另一种常用的分析焊接过程中变形和残余应力的方法。

通过测量焊接件的变形和残余应力，可以了解焊接过程中的变形和残余应力分布。

实验方法可以验证数值模拟结果的准确性，并为焊接工艺的优化提供参考。

四、焊接过程中变形与残余应力的解决方案4.1 焊接变形的解决方案为了减少焊接变形，可以采取以下措施：- 优化焊接工艺参数，如焊接速度和焊接顺序，以减小热输入和热影响区域。