浅谈焊接应力与焊接变形的关系

焊接应力和焊接变形的产生一、焊接时焊件不均匀的局部加热和冷却焊接时焊件受到不均匀的局部加热和冷却是产生焊接应力和焊接变形的最主要的原因。

应力是指物体内部单位面积上所承受的力。

由于焊接时焊件的局部被加热，从而形成了焊件上温度分布的不均匀，使焊件出现了不均匀的热膨胀。

加热的金属由于受到周围金属的阻碍，使其膨胀不能自由地实现而受到压应力，周围的金属则受到拉应力。

当被加热金属的压应力超过金属的屈服点时，就会产生缩短的塑性变形。

在焊接冷却后，由于加热的金属在加热时已产生了压缩的塑性变形，因此最后的长度要比未被加热的金属的长度短些，但在这时，周围的金属又会阻碍它的缩短，结果在被加热的焊缝金属中产生了拉应力，而在周围金属中则产生了压应力。

通常把这种在焊接加热和冷却过程中产生的应力称为热应力。

二、焊缝金属的收缩焊缝金属在凝固和冷却过程中，体积要发生收缩，由于这种收缩受到了原来未被加热部分的金属的约束，这样，在焊件中就产生了应力和变形。

通常把这种由于焊接熔池冷凝收缩所引起的应力称为凝缩应力。

在焊缝长度方向的收缩称为纵向收缩，使焊件沿焊缝长度方向缩短；在垂直于焊缝长度方向上的收缩称为横向收缩，使焊件在垂直于焊缝方向的宽度变窄。

一般焊缝金属的收缩量取决于熔化金属的数量，例如，焊接V形坡口对接接头时，由于焊缝上部宽，熔化金属多，收缩量大，所以上下收缩不一致，造成角变形。

三、焊缝金属的组织变化在焊接过程中，由于不同的焊接热循环作用，使得焊缝金属及热影响区的金相组织都要发生改变。

由于各种组织的密度不同，焊缝金属冷却下来就会发生体积的变化，而这种体积变化同样也受到周围没有组织变化的金属的约束，其结果使焊缝金属内部产生了应力。

通常把这种由于组织变化产生的应力称为组织应力。

四、焊件的刚性或约束焊件的刚性或约束限制了焊件在焊接过程中的变形。

一般说来，如果焊件在焊接时能自由地收缩，则焊后焊件的变形较大而焊接应力较小；如果焊件由于受到外力的限制或本身刚性较大，使得焊件不能自由收缩，则焊后焊件的变形较小而焊接应力较大。

浅谈焊接应⼒与变形浅谈焊接应⼒与变形在焊接⼯程中，由于焊接过程中多⽅⾯的原因，产⽣了焊接应⼒与焊接变形，⼀直是⽐较常见的现象，给⼯程质量和⼯程成本带来了不利的因素。

如何防⽌和减少焊接应⼒，将焊接变形控制在最⼩范围内，是每个焊接⼯程技术⼈员和⾼级焊⼯应该考虑的⼀个现实问题。

⼀、焊接应⼒产⽣的原因我们说存在于焊接结构中的应⼒，是在焊接过程中，焊体中产⽣的随时间（实际上是随温度）⽽变化的变形和应⼒分别称为焊接瞬时变形和焊接瞬时应⼒，焊后（冷却到⾃然温度）焊件中残留的变形和应⼒分别称为焊接残余变形和焊接残余应⼒。

这些应⼒和由于应⼒产⽣的焊体变形对焊件的质量是有很⼤影响的，它直接影响了焊接结构的制造外观尺⼨和内在质量，也影响到焊接结构的使⽤性能，并且减少使⽤寿命。

焊接应⼒和焊接变形产⽣的原因是多⽅⾯因素造成的。

如果概括为⼀句话就是在焊接过程中不均匀的加热和冷却作⽤在各种材料和结构上，表现出的受⼒状态和形状的效应。

⼆、焊接应⼒的种类存在于焊接结构中的应⼒，按其产⽣的原因和性质可简单分为五类。

1、热应⼒焊接过程中不均匀加热和不均匀冷却⽽产⽣的热应⼒，它是焊接中最常见的焊接应⼒。

2、拘束应⼒焊接过程中主要是结构本⾝或外加拘束作⽤⽽产⽣的应⼒。

3、相变应⼒焊接过程中在焊缝接头及热影响区产⽣不均匀的⾦属组织转变⽽引起的应⼒。

这种应⼒产⽣于碳当量较多或焊接⼯艺不当时。

4、氢应⼒焊接后，在焊接接头区域由于扩散氢聚集在显微缺陷处⽽引起的局部应⼒。

例如，空⽓湿度较⼤或焊条烘烤温度不够等原因⽽引起含氢量⼤量产⽣时。

5、焊接残余应⼒焊接以后存在于结构内的应⼒，尤其在焊接压⼒容器、球形储罐等⼯程中，焊接后会产⽣⼤量的焊接残余应⼒。

各种焊接应⼒的⼤⼩和分布都与焊接材料、钢材的性质、焊接⼯艺⽅法、热输⼊、焊接⼯艺参数、焊接装配顺序及焊⼯的操作⽅法有密切的关系，同时结构本⾝的形状及外加拘束度、焊接环境等条件也是有关的。

焊接应⼒往往综合叠加出现。

焊接变形和应力分析研究一、引言焊接是一种加工工艺，广泛应用于现代制造业中。

在焊接过程中，常常会出现变形和应力等问题，严重影响焊接质量和结构性能。

因此，研究焊接变形和应力分析，可以帮助解决焊接过程中的一系列问题，提高焊接质量和工艺效率。

二、焊接变形分析焊接变形是指焊接过程中由于热力学效应和热应力引起的结构内部和表面的形状、尺寸、位置等的变化。

焊接变形是焊接过程中的一个困难和矛盾，它不仅影响焊接质量，而且与加工、装配、使用和维护等各个环节都有密切关系。

1. 焊接变形的原因1.1 焊接过程热力学效应的影响焊接过程中，当电弧抵达材料时，电流和热流密度很高，使得焊接池的表面温度迅速达到熔点以上。

随着热输入的不断增加，熔体的深度也会增加。

在热输入过程中，熔池表面的液态金属因为表面张力的作用形成一个球形，从而引起了表面张力的变形。

1.2 焊接过程中热应力的影响焊接过程中，熔池和周围的基材因为温度的改变而发生膨胀和收缩，从而出现热应力。

由于基体的热应力是由非均匀变形引起的，所以其变形程度与焊接过程中的热输入大小、焊接电流的强度、焊接速度等因素都有关系。

2. 焊接变形的类型在焊接过程中，焊接件的变形有两个方面，分别是内部变形和外部变形。

内部变形是指焊接件在达到平衡状态后，由于形变结束而引起的内部变形现象。

外部变形是指焊接件在被约束时，由于外力作用而引起的趋势变化。

三、焊接应力分析焊接应力是指焊接过程中由于热力学效应和热应力引起的结构内部和表面的应力变化。

焊接应力是焊接件的重要性能指标之一，其大小和分布直接影响到焊接件的长期使用性能和安全性。

因此，研究焊接应力分析，对于提高焊接质量和结构强度具有重要意义。

1. 焊接应力的产生原因焊接应力的产生源于焊接过程中发生的热力学效应和热应力过程。

热力学效应包括热膨胀、热应力和热变形等现象，热应力包括几何约束应力和内部应力。

这两个因素共同作用导致了焊接应力的产生。

2. 焊接应力的类型焊接应力分为内部应力和几何约束应力两种类型。

焊接应力和变形影响因素分析焊接应力和变形是焊接过程中不可避免的问题，对于焊接工艺和焊接接头的质量有着重要的影响。

本文将从焊接应力和变形的定义和影响因素入手，分析其对焊接质量的影响，并提出几种常用的控制焊接应力和变形的方法。

焊接应力是指焊接过程中产生的应力，包括热应力和残余应力。

热应力是由于焊接过程中产生的温度差引起的，而残余应力是由于焊缝冷却后产生的体积变化不一致引起的。

焊接变形指的是焊接过程中工件的形状发生改变。

焊接应力和变形的主要影响因素包括焊接材料的热膨胀系数、焊接过程中的热输入、焊接接头的几何形状和尺寸、焊接顺序等。

焊接材料的热膨胀系数是影响焊接应力和变形的重要因素之一。

不同材料的热膨胀系数不同，当焊接材料之间存在温度差时，就会产生应力。

一般来说，焊接接头的应力和变形与焊材的热膨胀系数成正比，因此在设计焊接接头时要考虑到材料的热膨胀系数，以减小应力和变形的产生。

焊接过程中的热输入也是影响焊接应力和变形的重要因素之一。

在焊接过程中，热输入的大小直接影响到焊接接头的温度分布和热量分布。

当热输入较大时，焊接接头受热均匀，产生的应力和变形较小；而当热输入较小时，焊接接头受热不均匀，可能产生较大的应力和变形。

因此，合理控制焊接过程中的热输入是减小焊接应力和变形的关键。

焊接接头的几何形状和尺寸也会影响焊接应力和变形的产生。

一般来说，焊接接头的表面积越大，焊接应力和变形越大。

因此，设计焊接接头时应考虑到减小焊接接头的表面积，以减少焊接应力和变形的产生。

焊接的顺序也会对焊接应力和变形产生影响。

一般来说，焊接时应从中心向两端均匀进行，避免集中焊接导致应力集中和变形集中。

此外，还应根据焊接接头的形状和特点，确定合适的焊接顺序，以减小应力和变形的产生。

为了控制焊接应力和变形，常用的方法包括预应力焊接、焊接变形补偿和焊接过程监测与控制等。

预应力焊接是通过给焊接材料施加预应力来减小焊接应力和变形的方法。

焊接变形补偿是通过在设计焊接结构时采用特殊形状和尺寸，以使其在焊接后的变形能够补偿焊接应力和变形。

焊接变形的原因及控制方法焊接变形是指焊接过程中产生的结构形状、尺寸和应力的改变。

变形对于焊接结构的质量和使用寿命都具有重要影响，因此需要采取控制措施来减少焊接变形。

1.熔融区的体积收缩：在焊接中，熔融区的温度升高，熔化的金属液体会发生体积收缩。

当焊接过程中发生多次的局部加热和熔化，熔融区收缩现象将会导致焊接件变形。

2.焊接应力：焊接过程中形成的焊接应力是导致焊缝及周边材料变形的重要原因。

焊接引起的应力主要有热应力和残余应力两种。

3.材料的热物理性质差异：焊接过程中，不同材料的热膨胀系数和热传导系数的差异也会导致焊件变形。

为了控制焊接变形，可以采取以下方法：1.合理设计焊接结构：通过合理设计焊接结构，可以减轻焊接变形产生的程度。

例如，在设计焊接结构时可以采用对称组织，增加长交叉焊缝间的连接来减轻焊接变形。

2.使用焊接工艺参数：调整焊接工艺参数，如焊接速度、焊接电流和电压等，可以减少焊接变形。

例如，在焊接速度控制方面，可以采用逆向焊接、速度波动焊接和脉冲焊接等方法来减少焊接变形。

3.采用预应力：对焊接材料进行预应力处理可以减少焊接变形的产生，常见的方法有热拉伸和压力留置法。

4.使用夹具和支撑物：采用夹具和支撑物对焊接结构进行支撑和固定，可以减少焊接变形的产生。

夹具可以限制材料的收缩和变形，支撑物能够提供必要的支撑力和刚度。

5.控制焊接热输入：通过控制焊接热输入来减少焊接变形。

可以采用分段焊接、小电流多道焊、局部加热等方法来降低焊接区域的温度梯度。

总之，焊接变形是焊接过程中难以避免的问题，但通过合理的设计和控制参数的调整，可以有效减少焊接变形的产生，提高焊接结构的质量和可靠性。

焊接应力与变形产生的原因及对策
焊接过程中，由于焊接热量的作用，会引起材料的膨胀和收缩，从而产生应力和变形。

这些应力和变形会影响焊接件的尺寸精度、强度和耐久性，甚至导致焊接件出现裂纹和变形失效。

造成焊接应力和变形的原因主要有以下几个方面：
1. 热应力：焊接过程中，由于焊接热量的作用，使得焊接区域的温度急剧升高，从而引起材料的扩张和收缩。

这种温度差异会产生热应力，导致焊接件发生变形和应力。

2. 冷却应力：焊接完成后，焊接件会迅速冷却，冷却速度过快会导致焊接件表面和内部温度梯度过大，产生冷却应力，进而引起应力和变形。

3. 材料不匹配：焊接材料的热膨胀系数、熔点、硬度等物理性质不同，容易导致焊接区域产生应力和变形。

4. 焊接结构设计不合理：焊接结构设计不合理，如焊接位置不当、焊接接头不够强壮等，容易导致应力集中和变形。

针对焊接应力和变形的问题，可以采取以下对策：
1. 控制焊接热量：采用合适的焊接参数，控制焊接热源的大小和位置，以减少焊接区域的温度梯度，从而降低应力和变形。

2. 加强冷却措施：在焊接完成后，采取适当的冷却措施，如缓慢冷却、局部加热等，以减少焊接件的冷却速度，从而降低冷却应力。

3. 选择合适的焊接材料：选择合适的焊接材料，如选择热膨胀
系数和熔点相似的材料，可以减少焊接区域的应力和变形。

4. 优化焊接结构设计：优化焊接结构设计，加强焊接部位的加强设计，采用适当的焊接方式和焊接技术，可以减少应力集中和变形。

总之，采取合适的对策，可以有效地控制焊接应力和变形，提高焊接件的质量和性能。

浅析焊接应力与焊接变形产生的原因及控制措施摘要：随着社会不断地进步，对于高新科技的精密性要求越来越严格，焊接也慢慢被逐步要求现代化、大型化等多种趋势发展，而传统意义的焊接中会产生多种很难规避的质量问题，如何发展采取措施减小金属在焊接过程中不产生焊接应力和焊接变形，在现实中具有非常重要的意义。

关键词：焊接应力；变形：原因；控制中图分类号：tg404 文献标识码：a1焊接应力与焊接变形产生的原因1.1焊接应力产生的原因焊接应力产生的主要原因是因为在焊接过程中局部会产生高温引起形状或尺寸的变化，焊缝的内应力和母材压应力数值平衡，焊接口也冷却到原始温度后，这时候应力状态就叫做焊接应力。

1.2焊接的不均匀受热焊接过程中是向母材焊口之间加热，目的是为了让焊材局部产生高温使得母材部分融化粘合在一起，从而完成焊接的过程。

所以让焊材局部产生高温，使得其不均匀受热是焊接的第一步。

对母材进行不均匀加热，在其持续加热的过程中，只要达到母材的熔点温度，就会构件就会产生可塑性变形，一般情况下，粘合冷却后就会产生一定的焊接残余应力。

而在其中个别过程中，由于不均匀受热，焊件的变形方向和焊后的变形方向是相反的，在其中焊件的应力一般分布是不均匀的，一旦完成整个焊接后，焊口附近的残余应力一般是属于拉应力。

1.3焊接变形产生的原因在焊接过程中是把母材的焊口局部加热到高温状态，导致焊材材质上温度不均匀，并且焊接热循环的过程中会使得组织内部发生转变，体积变化的过程中会受到体积并未发生变化时的阻碍，这样焊接口就会产生变形，这就是焊接变形产生的主要原因。

1.4金属组织的变化一般焊接过程中持续把母材局部温度加热，金属内部的体积组织状态也就会发生变化，金属为固体状态时成键作用是金属阳离子与其他自由电子之间会有相互作用，并无分子间的作用力，所以其物理属性和化学属性均取决于金属键，在焊接过程中局部持续加热，焊口部分金属熔化，金属键产生断裂。

当焊缝金属重新冷却后，由于它与母材金属之间是紧密联系的，而焊缝金属并不能自由重新收缩成熔化前的形状，由此也会产生焊接应力和变形。