焊接应力产生原因及去应力方法

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，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。

焊接应力集中产生的原因
焊接应力集中产生的原因有以下几个：
1. 焊接过程中的热应力：焊接时，焊缝周围会发生瞬时的加热和快速冷却，导致焊缝区域出现热应力。

由于焊接瞬时温度变化大，热应力也会集中在焊缝周围的细小区域上。

2. 结构变形引起的机械应力：焊接过程中，金属结构会经历热膨胀和快速冷却的过程，导致结构变形。

这些变形会引起机械应力的集中，尤其是在焊缝附近。

3. 材料的残余应力：焊接完成后，由于金属的瞬时热胀冷缩以及变形，会在焊接区域产生残余应力。

这些应力会集中在焊缝附近，导致焊后应力集中。

4. 焊接接头的几何形状：焊接接头的几何形状也是影响应力集中的因素之一。

例如，焊缝的形状、厚度变化、形状不规则等都会导致应力在局部区域集中。

焊接应力的集中会导致焊接接头的强度减小，并可能引起裂纹的产生和扩展。

为了减少焊接应力集中，可以采取一些措施，如合理设计焊接接头的几何形状、采用适当的焊接工艺、预热和后热处理等。

（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。

焊接应力的消除方法一、什么是焊接应力焊接应力，是焊接构件由于焊接而产生的应力。

焊接过程中焊件中产生的内应力和焊接热过程引起的焊件的形状和尺寸变化。

焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。

当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时，焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形；焊接温度场消失后的应力和变形称为残余焊接应力和变形。

在没有外力作用的条件下，焊接应力在焊件内部是平衡的。

焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观。

二、焊接应力的危害焊接残余应力对焊件有 6个方面的影响：①对强度的影响：如果在高残余拉应力区中存在严重的缺陷，而焊件又在低于脆性转变温度下工作，则焊接残余应力将使静载强度降低。

在循环应力作用下，如果在应力集中处存在着残余拉应力，则焊接残余拉应力将使焊件的疲劳强度降低。

焊件的疲劳强度除与残余应力的大小有关外，还与焊件的应力集中系数应力循环特征系数[6][min]/[6][max]和循环应力的最大值[6][max]有关其影响随应力集中系数的降低而减弱，随[6][min]/[6][max]的降低而加剧，随[6][max]的增加而减弱。

当[6][max]接近于屈服强度时，残余应力的影响逐渐消失。

②对刚度的影响：焊接残余应力与外载引起的应力相叠加，可能使焊件局部提前屈服产生塑性变形。

焊件的刚度会因此而降低。

③对受压焊件稳定性的影响：焊接杆件受压时，焊接残余应力与外载所引起的应力相叠加，可能使杆件局部屈服或使杆件局部失稳，杆件的整体稳定性将因此而降低。

残余应力对稳定性的影响取决于杆件的几何形状和内应力分布。

残余应力对非封闭截面（如工字形截面）杆件的影响比封闭截面（如箱形截面）的影响大。

④对加工精度的影响：焊接残余应力的存在对焊件的加工精度有不同程度的影响。

焊件的刚度越小，加工量越大，对精度的影响也越大。

⑤对尺寸稳定性的影响：焊接残余应力随时间发生一定的变化，焊件的尺寸也随之变化。

焊接应力的消除方法1、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收缩，因此，焊后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，利用锤击法可使残余应力减少1/2~1/4。

锤击焊缝时，构件温度应当维持在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。

2、利用振动法来消除焊接残余应力构件承受变载荷应力达到一定数值，经过多次循环加载后，结构中的残余应力逐渐降低，即利用振动的方法可以消除部分焊接残余应力。

一种大型焊件使用振动器消除应力的装置。

振动法的优点是设备简单、成本低，时间比较短，没有高温回火时的氧化问题，已在生产上得到一定应用。

3、利用“加热减应区法”来控制焊接残余应力焊接时，加热那些阻碍焊接区自由伸缩的部位，使之与焊接区同时膨胀和同时收缩，就能减小焊接应力，这种方法称为“加热减应区法”，加热的部位就称之为“减应区”。

利用“加热减应区法”减小焊接应力，关键在于正确选择“减应区”的部位，总的原则是选择那些阻碍焊接区自由膨胀和伸缩的部位。

必须注意，焊接区本身绝不能作为减应区的部位，因为那时焊接应力非但不减小，相反还会增加。

实际操作时，检验减应区的部位是否选择正确，可用气体火焰在该处加热一下，若焊接缝隙处张开，则表示选择正确。

4、利用降低结构局部刚来控制焊接残余应力构件的刚度增加时，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，能有效地降低焊接残余应力。

例如，一圆形封头补焊时，需加一塞块。

因封头较厚又是封闭焊缝，所以焊接应力很大，焊后在焊缝中经常发现裂纹。

今在靠近焊缝处开两圈缓和槽，降低了接头处的局部刚度，使焊接应力大为降低，有效地防止了裂纹。

焊后去应力退火方案引言：在金属焊接过程中，由于热量的集中和迅速冷却，会导致焊接区域产生应力。

这些应力可能会影响焊接件的性能和稳定性。

为了消除这些应力并提高焊接件的质量，一种常用的方法是进行焊后去应力退火。

本文将介绍焊后去应力退火的方案和步骤。

一、退火原理退火是通过加热和冷却的过程改变材料的晶体结构和内部应力状态，从而达到去除应力、提高材料的塑性和韧性的目的。

焊后去应力退火是在焊接完成后，对焊接区域进行加热再冷却处理，使焊接件的内部结构重新组织，达到消除应力的效果。

二、焊后去应力退火的步骤1. 清洁焊接件表面：在进行焊后去应力退火之前，首先需要将焊接件的表面清洁干净，确保无油污、灰尘等杂质。

这可以通过使用溶剂或清洁剂进行擦拭和清洗来完成。

2. 加热焊接区域：将焊接件放入退火炉中，进行加热处理。

退火温度的选择应根据焊接材料的种类和厚度来确定。

一般情况下，退火温度应低于材料的熔点，以避免材料的再熔化。

3. 保持温度和时间：在达到退火温度后，需要将焊接件保持在退火温度下一定的时间。

这个时间称为保温时间，其长短也需要根据焊接材料的种类和厚度来确定。

4. 冷却焊接件：在保温时间结束后，将焊接件从退火炉中取出，进行自然冷却或其他冷却方式。

这一步骤的目的是使焊接件的温度逐渐降低，从而使其内部结构得以稳定。

5. 检查焊后退火效果：在完成焊后去应力退火后，需要对焊接件进行检查，以确保退火效果的达到。

可以通过金相显微镜、硬度计等仪器来观察和测试焊接区域的晶粒结构和硬度等性能指标。

三、焊后去应力退火的注意事项1. 退火温度的选择应根据焊接材料的种类和厚度来确定，需要避免过高或过低的温度对材料造成不良影响。

2. 保温时间的长短应根据焊接材料的种类和厚度来确定，过短的保温时间可能无法达到退火效果，过长的保温时间则可能导致材料的再结晶。

3. 冷却方式的选择应根据焊接件的材料和尺寸来确定，可以采用自然冷却、水淬或风冷等方式。

4. 检查焊后退火效果时，需要确保检测仪器的准确性和可靠性，以避免误判。

焊接件去应力退火工艺焊接件是一种常见的加工零件，其制作过程中会产生应力。

为了降低或消除这些应力，常采用应力退火工艺。

本文将就焊接件去应力退火工艺进行详细介绍。

一、应力退火的概念和目的应力退火是指通过加热和冷却的过程，使焊接件内部的应力得到缓解和消除的工艺。

焊接件在焊接过程中会受到热变形、残余应力等影响，而应力退火则可以使焊接件恢复到正常状态，提高其性能和使用寿命。

二、应力退火的工艺步骤1. 温度升高阶段：将焊接件加热到一定温度，使其达到退火温度区间。

2. 保温阶段：保持焊接件在退火温度区间内一定时间，使内部的应力得到缓解和消除。

3. 温度降低阶段：将焊接件从退火温度区间内冷却至室温，终止退火过程。

三、应力退火的影响因素1. 温度：退火温度的选择直接影响焊接件的应力退火效果。

过高的温度可能导致组织粗化、形状变化等问题，而过低的温度则可能无法达到退火效果。

2. 保温时间：保温时间的长短与焊接件的厚度、材料等因素有关。

一般情况下，焊接件的保温时间应根据实际情况进行合理调整。

3. 冷却速度：退火后焊接件的冷却速度也会对其性能产生影响。

过快的冷却速度可能导致应力重新积累，而过慢的冷却速度则可能导致退火效果不佳。

四、应力退火的效果评估应力退火后的焊接件可以通过以下几个方面来评估其退火效果：1. 组织结构：观察焊接件的显微组织结构，如晶粒尺寸、晶界分布等，来判断应力退火的效果。

2. 力学性能：通过对焊接件进行拉伸、硬度等力学性能测试，来评估退火后的性能变化。

3. 形状和尺寸：退火后焊接件的形状和尺寸是否发生变化，是否达到要求的设计要求。

五、应力退火的注意事项1. 焊接件在进行应力退火前应进行充分的清洁，以避免杂质的影响。

2. 选择合适的退火温度和时间，避免温度过高或保温时间过长导致不必要的损失。

3. 控制好焊接件的冷却速度，避免过快或过慢的冷却速度对退火效果造成影响。

4. 对于大型或复杂的焊接件，应根据实际情况进行分段退火，以确保退火效果的一致性。

焊接应力产生的原因及处理方法焊接是一种常见的金属连接方法，常用于制造业和修复工程中。

然而，焊接过程中产生的焊接应力却是一个常见的问题，可能导致焊接结构的变形、开裂甚至破坏。

了解和处理焊接应力是非常重要的。

一、焊接应力的原因1. 温度梯度引起的收缩应力：焊接过程中，焊接区域会受到短时间内的高温冲击，而周围区域的金属温度则较低。

这样的温度梯度将导致焊接区域产生热收缩，而周围区域则保持相对稳定，从而引起焊接应力。

2. 相变引起的体积变化：在焊接过程中，金属的结构可能发生相变，如固态相变或晶体结构重排。

这些相变往往伴随着体积的变化，从而引起焊接区域的应力。

3. 材料匹配问题：如果焊接材料与基材存在差异，如化学成分、热膨胀系数等方面的不匹配，焊接过程中可能会引起应力。

4. 焊接变形的限制：焊接过程中，由于局部加热和相变的影响，金属可能发生形状变化。

而焊接变形的限制，如约束或夹具，会阻碍焊接结构的自由变形，从而产生应力。

5. 焊接过程参数的选择：焊接过程中的工艺参数选择不当，例如焊接速度、电弧电流或电压等方面的选择错误，可能导致焊接区域过热或冷却不充分，进而产生焊接应力。

二、焊接应力的处理方法1. 预热和后热处理：预热焊接材料可以减少焊接区域的温度梯度，从而降低焊接应力的产生。

后热处理可以通过对焊接结构进行加热和冷却的控制，缓解或消除焊接应力。

2. 选择合适的焊接材料：选择合适的焊接材料，包括焊丝、焊条和填充材料，可以减少焊接区域与基材之间的差异，从而降低焊接应力。

3. 使用轻量化结构设计：在焊接结构的设计过程中，考虑减少焊接材料的使用量，避免产生不必要的焊接应力。

4. 控制焊接过程参数：通过合理选择焊接速度、电流、电压等参数，控制焊接过程的热输入和冷却速度，从而降低焊接应力的产生。

5. 合理约束和夹具设计：在焊接过程中，合理约束和夹具的设计可以防止过大的焊接变形，减少焊接应力的产生。

三、对焊接应力的个人观点和理解焊接应力是焊接过程中的一个常见问题，对于确保焊接结构的长期稳定和性能的发挥至关重要。