1、焊接焊=火+日+干1 焊接接頭的殘余應(yīng)力焊接接頭的殘余應(yīng)力2 幾種典型的消應(yīng)力原理幾種典型的消應(yīng)力原理1 11 1 焊接接頭的特性焊接接頭的特性1 12 2 焊接殘余應(yīng)力的形成過程焊接殘余應(yīng)力的形成過程1 13 3 一般接頭的殘余應(yīng)力分布一般接頭的殘余應(yīng)力分布1 14 4 殘余應(yīng)力對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的影響殘余應(yīng)力對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的影響焊縫金屬熔合線熱影響區(qū)母材組織成分不同焊接變形與殘余應(yīng)力焊趾與咬邊11 焊接接頭的特性焊接接頭的特性焊縫焊縫金屬金屬細(xì)晶細(xì)晶區(qū)區(qū)粗大珠粗大珠光體區(qū)光體區(qū)脆性區(qū)脆性區(qū)基本基本金屬金屬粗粗晶晶區(qū)區(qū)15001200750900400強(qiáng)度強(qiáng)度塑性塑性焊接接頭的力學(xué)性能焊接接頭的力學(xué)性能

2、韌性韌性粗細(xì)晶區(qū)粗細(xì)晶區(qū)細(xì)晶細(xì)晶區(qū)區(qū)基本金屬基本金屬焊縫焊縫金屬金屬粗晶粗晶區(qū)區(qū)15004007501200 900200屈服屈服強(qiáng)度強(qiáng)度（MPa）溫度溫度600400200實(shí)際曲線實(shí)際曲線簡化曲線簡化曲線12 焊接殘余應(yīng)力的形成過程焊接殘余應(yīng)力的形成過程溫度溫度500時(shí)間時(shí)間時(shí)間時(shí)間應(yīng)力應(yīng)力MPa600-ss-s加熱膨脹受拘束產(chǎn)生溫度應(yīng)力（壓應(yīng)力）壓縮屈服變形加熱膨脹受拘束產(chǎn)生溫度應(yīng)力（壓應(yīng)力）壓縮屈服變形冷卻收宿受拘束產(chǎn)生殘余應(yīng)力（拉應(yīng)力）拉伸屈服變形冷卻收宿受拘束產(chǎn)生殘余應(yīng)力（拉應(yīng)力）拉伸屈服變形焊接方向焊接方向1100800500300250600500300200-10-8-6-4-

3、202468100200400600800溫度位置cmABCDA600500600500BCD平板堆焊的縱向應(yīng)力演變過程平板堆焊的縱向應(yīng)力演變過程-10-8-6-4-202468100200400600800溫度位置cmABCABC焊縫各截面中的縱向殘余應(yīng)力（焊縫各截面中的縱向殘余應(yīng)力（x）的分布）的分布不同長度焊縫中的縱向殘余應(yīng)力（不同長度焊縫中的縱向殘余應(yīng)力（x）的分布）的分布ss13 一般接頭的殘余應(yīng)力分布一般接頭的殘余應(yīng)力分布塑性變形帶寬塑性變形帶寬Bp筒體筒體半徑半徑R板厚板厚 由于圓筒環(huán)焊縫的半徑在焊接后縮小，由于圓筒環(huán)焊縫的半徑在焊接后縮小，焊縫比在平板上有更大的自由度，故縱向焊

4、縫比在平板上有更大的自由度，故縱向殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力xx一般比平板上的低。應(yīng)力大小一般比平板上的低。應(yīng)力大小取決于圓筒半徑取決于圓筒半徑R R、壁厚、壁厚以及塑性變形區(qū)以及塑性變形區(qū)寬度寬度bpbp。當(dāng)壁厚不變，。當(dāng)壁厚不變， x x隨隨R R的減小而降的減小而降低，隨低，隨 bp bp的減小而增加。的減小而增加。 例：例： 50mm50mm、R R700mm700mm、埋弧自動(dòng)、埋弧自動(dòng)焊，故縱向殘余應(yīng)力平均值焊，故縱向殘余應(yīng)力平均值xx124MPa124MPa。02004006008001000-0.20.00.20.40.60.8x/Ep圓筒半徑R,mmbp12bp20bp30bp40bp

5、50bp80筒體半徑筒體半徑R，mmx/Ep02004008006000。810000。20。40。60縱向應(yīng)力縱向應(yīng)力x引起的橫向應(yīng)力引起的橫向應(yīng)力y-+-x/3xysyy拘束條件對(duì)橫向應(yīng)力的影響拘束條件對(duì)橫向應(yīng)力的影響-125MPa240MPa230MPa280MPa125MPa85MPa420MPa厚度向厚度向應(yīng)力應(yīng)力z縱向應(yīng)力縱向應(yīng)力x橫向應(yīng)力橫向應(yīng)力y厚板焊接的三向殘余應(yīng)力厚板焊接的三向殘余應(yīng)力(10Cr2Mo)ZYX對(duì)靜強(qiáng)度的影響：對(duì)靜強(qiáng)度的影響：對(duì)塑性材料影響不明顯，但三軸拉應(yīng)力時(shí)有對(duì)塑性材料影響不明顯，但三軸拉應(yīng)力時(shí)有不利影響；不利影響；對(duì)脆性材料有不利影響。對(duì)脆性材料有不利影

6、響。對(duì)機(jī)加工精度的影響：對(duì)機(jī)加工精度的影響：由于殘余應(yīng)力的不穩(wěn)定性造成構(gòu)件的尺寸不由于殘余應(yīng)力的不穩(wěn)定性造成構(gòu)件的尺寸不穩(wěn)定。穩(wěn)定。對(duì)抗應(yīng)力腐蝕性能的影響：對(duì)抗應(yīng)力腐蝕性能的影響：有影響；與材料及作用時(shí)間相關(guān)。有影響；與材料及作用時(shí)間相關(guān)。殘余應(yīng)力對(duì)受壓桿件穩(wěn)定性的影響：殘余應(yīng)力對(duì)受壓桿件穩(wěn)定性的影響：一般影響不明顯，但對(duì)翼緣的寬度與厚度比一般影響不明顯，但對(duì)翼緣的寬度與厚度比（B/b)較大的較大的H型截面，其局部失穩(wěn)會(huì)引型截面，其局部失穩(wěn)會(huì)引起整體失穩(wěn)；殘余應(yīng)力將通過這一因素起起整體失穩(wěn)；殘余應(yīng)力將通過這一因素起作用。作用。Bb對(duì)剛度的影響：對(duì)剛度的影響：加載造成殘余應(yīng)力的釋放，對(duì)運(yùn)行的前期

7、有加載造成殘余應(yīng)力的釋放，對(duì)運(yùn)行的前期有影響。影響。PL1L2G1G2剛度剛度:G=tgP/LG1G2 對(duì)疲勞壽命的影響：對(duì)疲勞壽命的影響： 對(duì)對(duì)min/max比值較低的有影響；比值較低的有影響； 消應(yīng)力可以提高疲勞壽命；消應(yīng)力可以提高疲勞壽命； 殘余應(yīng)力在應(yīng)力集中較高時(shí)影響更大。殘余應(yīng)力在應(yīng)力集中較高時(shí)影響更大。Lg(N)d106107消應(yīng)力消應(yīng)力 整體熱處理整體熱處理 局部熱處理局部熱處理 機(jī)械拉伸、擠壓機(jī)械拉伸、擠壓 溫差拉伸、溫差控制焊接（低應(yīng)力無變形焊接）溫差拉伸、溫差控制焊接（低應(yīng)力無變形焊接） 振動(dòng)振動(dòng)* 表面沖擊（噴丸、錘擊或超聲沖擊表面沖擊（噴丸、錘擊或超聲沖擊*） 爆炸消應(yīng)

8、力爆炸消應(yīng)力 焊趾重熔焊趾重熔* 振動(dòng)調(diào)制焊接振動(dòng)調(diào)制焊接* 采用低溫相變焊材采用低溫相變焊材*21：振動(dòng)時(shí)效：振動(dòng)時(shí)效參數(shù)：激振力、激振點(diǎn)、支撐點(diǎn)、激振時(shí)間和激振頻率22：振動(dòng)調(diào)制焊接振動(dòng)調(diào)制焊接 試驗(yàn)設(shè)計(jì)激振器激振器電渣焊電渣焊機(jī)頭機(jī)頭試板試板彈性減彈性減振基礎(chǔ)振基礎(chǔ)振動(dòng)測振動(dòng)測量系統(tǒng)量系統(tǒng)振動(dòng)調(diào)振動(dòng)調(diào)制主機(jī)制主機(jī)data0 data2 data1 0.3g時(shí)的基礎(chǔ)振型焊縫中心data1 data2 data0 0.6g時(shí)的基礎(chǔ)振型焊縫中心焊縫中心溫度溫度測量測量現(xiàn)場現(xiàn)場側(cè)彎試驗(yàn)合格率側(cè)彎試驗(yàn)合格率側(cè)彎試驗(yàn)合格率側(cè)彎試驗(yàn)合格率北京電視塔立柱北京電視塔立柱電渣焊冒孔測點(diǎn)電渣焊冒孔測點(diǎn)23：超

9、聲表面沖擊：超聲表面沖擊對(duì)電渣焊冒孔的沖擊對(duì)電渣焊冒孔的沖擊對(duì)比測點(diǎn)的布置對(duì)比測點(diǎn)的布置未沖擊測點(diǎn)未沖擊測點(diǎn)原位置原位置沖擊后測點(diǎn)沖擊后測點(diǎn)2淺打磨淺打磨沖擊后測點(diǎn)沖擊后測點(diǎn)1深打磨深打磨全焊縫表面全焊縫表面沖擊區(qū)沖擊區(qū)焊趾焊趾沖擊區(qū)沖擊區(qū)原始焊縫原始焊縫對(duì)比區(qū)對(duì)比區(qū)對(duì)埋弧焊焊縫的沖擊對(duì)埋弧焊焊縫的沖擊不同焊接工藝的殘余應(yīng)力比較不同焊接工藝的殘余應(yīng)力比較電渣焊沖擊前后應(yīng)力的比較電渣焊沖擊前后應(yīng)力的比較全熔透埋弧焊沖擊前后的應(yīng)力比較全熔透埋弧焊沖擊前后的應(yīng)力比較非熔透埋弧焊沖擊前后應(yīng)力比較非熔透埋弧焊沖擊前后應(yīng)力比較 超聲沖擊法對(duì)殘余應(yīng)力在分布速度的影響超聲沖擊法對(duì)殘余應(yīng)力在分布速度的影響051

10、015-600-400-2000200400Data: Data2_BModel: ExpDec1 Equation: y = A1*exp(-x/t1) + y0 Weighting:yNo weighting Chi2/DoF= 4350.3175R2= 0.97202 y0314.31938? 1.81631A1-891.20959? 7.96746t11.46063? .26324殘余 應(yīng)力（MPa)測量深度（mm) 測量值 回歸 曲 線殘余 應(yīng)力峰值下降20的交點(diǎn)（4.4,271)(1.5,0)24：焊趾重熔：焊趾重熔TIG重熔重熔TIG重熔的殘余應(yīng)力重熔的殘余應(yīng)力X射線法測定射線法測定25：應(yīng)用低溫相變焊條的焊接殘余應(yīng)力：應(yīng)用低溫相變焊條的焊接殘余應(yīng)力（Low Transformation Temperature