1、焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接應力與變形焊接應力與變形本節主要內容本節主要內容一、應力和變形的基礎知識；一、應力和變形的基礎知識；二、焊接應力與變形的幾個假定；二、焊接應力與變形的幾個假定；三、焊接應力與變形產生的原因；三、焊接應力與變形產生的原因；焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接應力與變形的產生焊接應力與變形的產生 一、應力與變形的基本知識一、應力與變形的基本知識1.1.應力應力物體單位截面上表現的內力。物體單位截面上表現的內力。分類分類熱應力熱應力應力應力內應力內應力工作應力工作應力殘

2、余應力殘余應力裝配應力裝配應力相變應力相變應力焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） 2.2.變形變形物體在外力的作用下，其內部原子的相物體在外力的作用下，其內部原子的相對位置發生變化，其宏觀表現為形狀和尺寸的變對位置發生變化，其宏觀表現為形狀和尺寸的變化。化。 分類分類 按物體變形的性質分為：按物體變形的性質分為： 按變形的拘束條件分為：按變形的拘束條件分為：彈性變形彈性變形塑性變形塑性變形自由變形自由變形非自由變形非自由變形焊接應力與變形的產生焊接應力與變形的產生 焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）自由

3、變形：自由變形：當金屬物體溫度發生變化，或發生了當金屬物體溫度發生變化，或發生了相變，其尺寸和形狀就要發生變化，如果這種變相變，其尺寸和形狀就要發生變化，如果這種變化沒有受到外界的阻礙而自由的進行。化沒有受到外界的阻礙而自由的進行。 單位長度的自由變形量：單位長度的自由變形量：010TTLLT0LLTT01TT 焊接應力與變形的產生焊接應力與變形的產生 焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）外觀變形：外觀變形：當金屬物在溫度變化過程中受到阻礙，當金屬物在溫度變化過程中受到阻礙，不能完全的自由變形，把能表現出來的這部分變不能完全的自由變形，把能表現出來的

4、這部分變形，稱為外觀變形。形，稱為外觀變形。內部變形：內部變形：把未表現出來的那部分變形，稱為內把未表現出來的那部分變形，稱為內部變形。部變形。 000LLTLLL00LL焊接應力與變形的產生焊接應力與變形的產生 焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） 焊接變形：焊接變形：由焊接而引起焊件的尺寸改變由焊接而引起焊件的尺寸改變稱為焊接變形。稱為焊接變形。 焊接變形分類：焊接變形分類：焊接瞬時變形焊接瞬時變形焊接殘余變形焊接殘余變形焊接應力與變形的產生焊接應力與變形的產生 焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）二、

5、研究焊接應力與變形的基本假定：二、研究焊接應力與變形的基本假定： （1 1）平截面假定）平截面假定 （2 2）金屬性能不變的假定）金屬性能不變的假定 是與溫度變化無關的參數是與溫度變化無關的參數 （3 3）金屬屈服點的假定）金屬屈服點的假定、bSEC焊接應力與變形的產生焊接應力與變形的產生 焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）三、焊接應力與變形產生的原因三、焊接應力與變形產生的原因 根本原因根本原因焊接過程的加熱和冷卻受到周圍冷焊接過程的加熱和冷卻受到周圍冷金屬的拘束，不能自由膨脹和收縮。金屬的拘束，不能自由膨脹和收縮。1.1.桿件的不均勻受熱桿件的

6、不均勻受熱. .焊接應力與變形的產生焊接應力與變形的產生 （1）長板條中心加熱（類）長板條中心加熱（類似于堆焊）引起的應力與似于堆焊）引起的應力與變形。變形。鋼板條中心加熱和冷卻時鋼板條中心加熱和冷卻時的應力與變形的應力與變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）（2）長板條一側加熱（相當于板邊堆焊）引起）長板條一側加熱（相當于板邊堆焊）引起的應力與變形。的應力與變形。焊接應力與變形的產生焊接應力與變形的產生 鋼板邊緣一側加熱和冷卻時的應力與變形鋼板邊緣一側加熱和冷卻時的應力與變形 焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應

7、力與變形）受拘束桿件均勻加熱、冷卻過程中的變形和應力s |1.2ttTT01t2t (3)桿件在拘束條件為均勻加熱、冷卻時皆不能自桿件在拘束條件為均勻加熱、冷卻時皆不能自由變形的變形和應力。由變形的變形和應力。焊接應力與變形的產生焊接應力與變形的產生 焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）(4)長板條非對稱加熱引起的變形和應力長板條非對稱加熱引起的變形和應力 焊接應力與變形的產生焊接應力與變形的產生 2.2.焊縫金屬的收縮。焊縫金屬的收縮。3.3.金屬組織的變化。金屬組織的變化。4.4.焊件的剛性和拘束。焊件的剛性和拘束。焊接結構制造工藝及實施（焊接應

8、力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） 本節主要內容：本節主要內容： 一、焊接變形的種類一、焊接變形的種類 二、控制焊接變形的措施二、控制焊接變形的措施 三、矯正焊接變形的措施三、矯正焊接變形的措施焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） 一、焊接變形的種類一、焊接變形的種類 焊接變形分為焊接變形分為5 5種基本變形形式：種基本變形形式：收縮變形收縮變形、角變形角變形、彎曲變形彎曲變形、波浪變形波浪變形和和扭曲變形扭曲變形。 焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應

9、力與變形）1 1收縮變形收縮變形焊件尺寸比焊前縮短的現象稱為收焊件尺寸比焊前縮短的現象稱為收 縮變形。縮變形。分為縱向縮短分為縱向縮短和和橫向縮短橫向縮短。焊焊件在焊后沿焊縫長度方間的收縮稱為件在焊后沿焊縫長度方間的收縮稱為縱向縮短縱向縮短。焊焊件在焊后垂直于焊縫方向的收縮叫件在焊后垂直于焊縫方向的收縮叫橫向縮短橫向縮短。焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）2 2角變形角變形 角變形產生的角變形產生的根本原因根本原因：由于焊縫的橫向收縮沿由于焊縫的橫向收縮沿板厚分布不均勻所致板厚分布不均勻所致。角變形的大小以變形角角變形的大小

10、以變形角進行度量。進行度量。 焊接殘余變形焊接殘余變形幾種接頭的角變形幾種接頭的角變形T T形接頭的角變形形接頭的角變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）3. 3. 彎曲變形彎曲變形 彎曲變形主要是結構上的焊縫布置不對稱或焊彎曲變形主要是結構上的焊縫布置不對稱或焊件斷面形狀不對稱，焊縫收縮引起的變形。件斷面形狀不對稱，焊縫收縮引起的變形。 彎彎曲變形的大小用撓度進行度量曲變形的大小用撓度進行度量撓度是撓度是指焊后焊件的中心軸偏離焊件原中心軸的最大距指焊后焊件的中心軸偏離焊件原中心軸的最大距離。離。焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及實施（焊接

11、應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）（1）縱向收縮引起的彎曲變形）縱向收縮引起的彎曲變形焊縫的縱向收縮引起的彎曲變形焊縫的縱向收縮引起的彎曲變形（2）橫向收縮引起的變曲變形）橫向收縮引起的變曲變形焊縫的橫向收縮引起的彎曲變形焊縫的橫向收縮引起的彎曲變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）4.4.波浪變形波浪變形 波浪變形常發生于板厚小于波浪變形常發生于板厚小于6mm的薄板焊接過程的薄板焊接過程中，又稱之為失穩變形中，又稱之為失穩變形。焊接殘余變形焊接殘余變形焊縫角變形引起的波浪變形焊縫角變形引起的波浪變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應

12、力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）5.5.扭曲變形扭曲變形 產生扭曲變形的原因主要是產生扭曲變形的原因主要是焊縫角變形沿焊縫長焊縫角變形沿焊縫長度方向分布不均勻。度方向分布不均勻。 一般發生在有數條平行的長焊縫的焊件上，如焊一般發生在有數條平行的長焊縫的焊件上，如焊接工形梁。扭曲變形的產生往往與焊接方向或順接工形梁。扭曲變形的產生往往與焊接方向或順序不當有關。序不當有關。焊接殘余變形焊接殘余變形工字梁的扭曲變形工字梁的扭曲變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制

13、造工藝及實施（焊接應力與變形）二、控制焊接變形的措施二、控制焊接變形的措施1. 設計措施設計措施 （1）合理地選擇焊縫合理地選擇焊縫的尺寸和形狀的尺寸和形狀（如圖）（如圖） 在保證結構承載力的在保證結構承載力的情況下情況下,盡可能采用盡可能采用較小較小的焊縫尺寸的焊縫尺寸, 減少熱輸減少熱輸入對材料性能的影響入對材料性能的影響, 并降低成本。并降低成本。焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）（2 2）合理選擇焊縫長度和合理選擇焊縫長度和數量數量 只要允許，多采用型材、只要允許，多采用型材、沖壓件；焊縫多且密集處，可沖壓件；焊縫多

14、且密集處，可以采用鑄以采用鑄焊聯合結構，就可焊聯合結構，就可以減少焊縫數量。此外，適當以減少焊縫數量。此外，適當增加壁板厚度，以減少肋板數增加壁板厚度，以減少肋板數量，或者采用壓型結構代替肋量，或者采用壓型結構代替肋板結構，都對防止薄板結構的板結構，都對防止薄板結構的變形有利。變形有利。焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）（3）合理地安排焊縫合理地安排焊縫的位置的位置 安排焊縫盡可能安排焊縫盡可能對稱與截面中性軸對稱與截面中性軸, ,或使焊縫接近中性軸或使焊縫接近中性軸, , 這對減少梁柱的撓曲這對減少梁柱的撓曲變形有良好的效

15、果。變形有良好的效果。焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）2.工藝措施工藝措施 （1 1）反變形法）反變形法 ( ( 如圖如圖) ) 焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）（2 2）留余量法）留余量法 在下料時，將零件的實際長度或寬度在下料時，將零件的實際長度或寬度尺寸比設計尺寸適當加大，以補償焊件的尺寸比設計尺寸適當加大，以補償焊件的收縮。收縮。 留余量法主要用于防止焊件的收縮變形。留余量法主要用于防止焊件的收縮變形。焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及

16、實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）（3 3）剛性固定法）剛性固定法 1 1） 將焊件固定在剛性平臺上。將焊件固定在剛性平臺上。焊接殘余變形焊接殘余變形薄板拼接時的剛性固定薄板拼接時的剛性固定焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） 2 2）將焊件組合成剛性更大或對稱的結構。）將焊件組合成剛性更大或對稱的結構。焊接殘余變形焊接殘余變形T形梁的剛性固定和反變形形梁的剛性固定和反變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） 3 3）利用焊接夾具增加結構的剛性和拘束。）利用焊接夾具增加結構的剛性

17、和拘束。焊接殘余變形焊接殘余變形對接拼板時的剛性固定對接拼板時的剛性固定焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） 4 4）利用臨時支撐增加結構的拘束。）利用臨時支撐增加結構的拘束。焊接殘余變形焊接殘余變形防護罩焊接時的臨時支撐防護罩焊接時的臨時支撐焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） （4 4） 選擇合理的裝配焊選擇合理的裝配焊接順序。接順序。裝配焊接順序對裝配焊接順序對焊接結構變形的影響很大。焊接結構變形的影響很大。 1 1）大型而復雜的焊接結構，）大型而復雜的焊接結構，只要條件允許，把它分成若只要條件允許，

18、把它分成若干個結構簡單的部件，單獨干個結構簡單的部件，單獨進行焊接，然后再總裝成整進行焊接，然后再總裝成整體。體。 2 2）正在施焊的焊縫應晝靠）正在施焊的焊縫應晝靠近結構截面的中性軸。近結構截面的中性軸。焊接殘余變形焊接殘余變形主梁裝配焊接主梁裝配焊接焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） 3 3）對于焊縫非對稱布置的結構，裝配焊接時應先）對于焊縫非對稱布置的結構，裝配焊接時應先焊焊縫少的一側。焊焊縫少的一側。壓力機壓型上模的焊接順序壓力機壓型上模的焊接順序焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應

19、力與變形）4 4）焊縫對稱布置的結構，應由偶數焊工對稱地施焊。）焊縫對稱布置的結構，應由偶數焊工對稱地施焊。焊接殘余變形焊接殘余變形圓筒體對接焊縫焊接順序圓筒體對接焊縫焊接順序焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） 5 5）長焊縫（）長焊縫（1m1m以上）焊接時，可采用下圖所示的以上）焊接時，可采用下圖所示的方向和順序進行焊接，以減小其焊后的收縮變形。方向和順序進行焊接，以減小其焊后的收縮變形。焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） （5 5）合理地選擇焊接方法和焊接工藝參數）合理地選擇

20、焊接方法和焊接工藝參數焊接殘余變形焊接殘余變形非對稱截面結構的焊接非對稱截面結構的焊接焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） （6 6）熱平衡法）熱平衡法 采用熱平衡法防止焊接變形采用熱平衡法防止焊接變形 焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） （7 7）散熱法）散熱法 散熱法示意圖散熱法示意圖焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）三、矯三、矯正焊接變形的措施正焊接變形的措施 1. 手工矯正法手工矯正法 2. 機機械矯正法

21、械矯正法 用機械方法矯正變形的原理就用機械方法矯正變形的原理就是將縮短的尺寸拉長，使之與是將縮短的尺寸拉長，使之與較長的部分相適應，從而恢復較長的部分相適應，從而恢復到原來的尺寸，或達到技術條到原來的尺寸，或達到技術條件對幾何尺寸的要求。件對幾何尺寸的要求。 機械矯正法會使金屬材料因冷機械矯正法會使金屬材料因冷作硬化而變脆，并產生附加應作硬化而變脆，并產生附加應力，因此一般適用于變形不大力，因此一般適用于變形不大的小型結構件。的小型結構件。焊接殘余變形焊接殘余變形機械矯正法矯正梁的彎曲變形機械矯正法矯正梁的彎曲變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）

22、 3.火焰加熱矯火焰加熱矯正法正法 火焰矯正的原理與機械矯正相反，它是通過局部加熱并火焰矯正的原理與機械矯正相反，它是通過局部加熱并隨之快冷，使焊件伸長的部位縮短，達到矯正變形的目隨之快冷，使焊件伸長的部位縮短，達到矯正變形的目的。的。 火焰加熱的方式有點狀加熱、線狀加熱和三角形加熱。火焰加熱的方式有點狀加熱、線狀加熱和三角形加熱。 此此法一般使用的是氣焊炬，不需專門設備。操作簡單方法一般使用的是氣焊炬，不需專門設備。操作簡單方便，機動靈活，可以在大型復雜結構上進行矯正。便，機動靈活，可以在大型復雜結構上進行矯正。焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝

23、及實施（焊接應力與變形）（2 2）線狀加熱）線狀加熱 （1 1）點狀加熱）點狀加熱 焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） （3 3）三角形加熱）三角形加熱 工字梁彎曲變形的火焰矯正工字梁彎曲變形的火焰矯正火焰加熱矯正焊接變形的取決于下列三個因素：火焰加熱矯正焊接變形的取決于下列三個因素： （1 1）加熱方式）加熱方式 （2 2）加熱位置）加熱位置 （3 3）加熱溫度和加熱區的面積）加熱溫度和加熱區的面積焊接殘余變形焊接殘余變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接殘余應力焊接殘余應

24、力 本節主要內容：本節主要內容： 一、焊接殘余應力的分類；一、焊接殘余應力的分類； 二、焊接殘余應力的分布；二、焊接殘余應力的分布； 三、焊接殘余應力對焊接接頭的影響；三、焊接殘余應力對焊接接頭的影響； 四、減小焊接殘余應力的措施；四、減小焊接殘余應力的措施； 五、消除殘余應力的措施；五、消除殘余應力的措施； 六、焊接殘余應力的測定方法。六、焊接殘余應力的測定方法。焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） 概念概念如果不均勻的溫度場所造成的內如果不均勻的溫度場所造成的內應力達到材料的屈服極限，使構件局部發應力達到材料的屈服極限，使構件局部發生塑性變形（加

25、熱桿件中將出現壓縮塑性生塑性變形（加熱桿件中將出現壓縮塑性變形），當溫度恢復均勻后，產生的內應變形），當溫度恢復均勻后，產生的內應力會殘留在物體里。故稱之為殘余應力。力會殘留在物體里。故稱之為殘余應力。焊接殘余應力焊接殘余應力焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）一、焊接殘余應力的分類：一、焊接殘余應力的分類：1.2.3.宏觀應力：在整個焊接范圍平衡的應力微觀應力：在晶粒范圍內相互平衡的應力超微觀應力：在晶格范圍平衡的應力 按應力的分布按應力的分布范圍范圍 根據結構中的根據結構中的空間位置空間位置的三個方向作用三向應力：應力沿構件的兩個方向作用雙向應力

26、：應力沿構件的一個方向作用單向應力：應力沿構件. 3. 2. 1焊接殘余應力焊接殘余應力焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）根據應力與焊根據應力與焊 縫的相對位置縫的相對位置根據應力產生根據應力產生 作用的時間作用的時間根據應力根據應力 形成原因形成原因 向與焊縫垂直橫向應力：應力作用方向與焊縫平行縱向應力：應力作用方. 2. 1應力殘余應力：焊后留下的現的應力瞬時應力：焊接過程出. 2. 1受阻屬組織轉變時體積變化組織應力：由于接頭金力變形受到拘束引起的應拘束應力：由于焊件熱均勻加熱引起的應力溫度應力：由于焊件不. 3. 2. 1焊接殘余應力焊接殘

27、余應力焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）二、焊接殘余應力的分布二、焊接殘余應力的分布 1. 1. 縱向殘余應力縱向殘余應力 的分布的分布焊接殘余應力焊接殘余應力x對接接頭對接接頭 在焊縫橫截面上的分布在焊縫橫截面上的分布x焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）2. 2. 橫向殘余應力橫向殘余應力 分布分布由縱向焊接應力引起的由縱向焊接應力引起的橫向應力分布橫向應力分布不同焊接方向時不同焊接方向時橫向應力分布橫向應力分布焊接殘余應力焊接殘余應力y（1 1）焊接及其附近塑性變）焊接及其附近塑性變形區的縱向收縮引

28、起的橫向形區的縱向收縮引起的橫向應力應力y（2 2） 橫向收縮年引起的橫向收縮年引起的機工向應力機工向應力 y焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）3. 3. 厚板焊接接頭中的殘余應力分布厚板焊接接頭中的殘余應力分布 厚板（大于厚板（大于20mm）焊接接頭中存在三微的殘余應力。）焊接接頭中存在三微的殘余應力。厚板焊接接頭中的殘余應力分布厚板焊接接頭中的殘余應力分布焊接殘余應力焊接殘余應力焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）4.4.在拘束狀態下焊接的殘余應力在拘束狀態下焊接的殘余應力 由于焊接時的焊縫收縮會受到

29、拘束力的制約，產生由于焊接時的焊縫收縮會受到拘束力的制約，產生相應的內應力，將和自由狀態下焊接相似的橫向（縱向）相應的內應力，將和自由狀態下焊接相似的橫向（縱向）應力疊加應力疊加。在拘束狀態下焊接的殘余應力在拘束狀態下焊接的殘余應力焊接殘余應力焊接殘余應力焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）5.5.在封閉焊縫中殘余應力的分布：在封閉焊縫中殘余應力的分布：焊接殘余應力焊接殘余應力焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） 1. 1.對靜載強度的影響對靜載強度的影響 只要材料有足夠的延性，能夠進行塑性變形，只要材料有

30、足夠的延性，能夠進行塑性變形，內應力的存在不影響構件的承載能力，對強度內應力的存在不影響構件的承載能力，對強度無影響。無影響。 如果材料處于脆性狀態時，應力達到強度極如果材料處于脆性狀態時，應力達到強度極限時，構件將發生局部破壞，最后導致構件斷限時，構件將發生局部破壞，最后導致構件斷裂。裂。 三、焊接殘余應力對焊接接頭的影響三、焊接殘余應力對焊接接頭的影響焊接殘余應力焊接殘余應力焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） 2.2.殘余應力對疲勞強度的影響殘余應力對疲勞強度的影響 在疲勞節段專門進行講解。在疲勞節段專門進行講解。 3.3.殘余應力對機械加工精

31、度的影響殘余應力對機械加工精度的影響 機械加工后，原內應力的平衡打破，機械加工后，原內應力的平衡打破，工件將產生變形。工件將產生變形。 焊接殘余應力焊接殘余應力機械加工引起內應力釋放和變形機械加工引起內應力釋放和變形焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） 4.4.殘余應力對受壓桿件的影響殘余應力對受壓桿件的影響 波浪變形是構件由于內應力產生構件局部失穩波浪變形是構件由于內應力產生構件局部失穩造成。造成。 當桿件的長細比當桿件的長細比（大于（大于150),150),失穩臨界應力失穩臨界應力本來就低本來就低, ,或內應力較低時或內應力較低時, ,外載應力與

32、殘余應力外載應力與殘余應力之和在失穩之前未達到屈服極限之和在失穩之前未達到屈服極限, ,殘余應力對穩定殘余應力對穩定性不會產生影響。性不會產生影響。焊接殘余應力焊接殘余應力焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） 當桿件的當桿件的較小較小( (小于小于30),30),相對偏心又不大相對偏心又不大（小于（小于0.10.1），其失穩臨界應力主要取決于桿件的全），其失穩臨界應力主要取決于桿件的全面屈服，內應力也不致產生影響。面屈服，內應力也不致產生影響。 對翼緣寬厚比較大的對翼緣寬厚比較大的H H型截面，壓縮殘余應力型截面，壓縮殘余應力將降低翼緣的局部穩定性。

33、將降低翼緣的局部穩定性。 局部失穩可能造成桿件整體失穩。局部失穩可能造成桿件整體失穩。焊接殘余應力焊接殘余應力焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） 5.5.殘余應力殘余應力1 1對剛度的影響對剛度的影響 構件中存在與外力方向一致的殘余應力構件中存在與外力方向一致的殘余應力1 1 ，而而1 1數值又達到屈服極限，則在外力作用下，剛數值又達到屈服極限，則在外力作用下，剛度將降低，而且卸載后構件的原尺寸也不能復員。度將降低，而且卸載后構件的原尺寸也不能復員。 6.6.殘余應力對應力腐蝕（開裂）的影響殘余應力對應力腐蝕（開裂）的影響 焊接接頭區域往往比其他部

34、位的腐蝕速度快，焊接接頭區域往往比其他部位的腐蝕速度快，就是因為該區域存在著較大的焊接殘余應力。就是因為該區域存在著較大的焊接殘余應力。 在拉應力和腐蝕介質共同的作用下引起材料在拉應力和腐蝕介質共同的作用下引起材料產生腐蝕的現象稱為應力腐蝕。產生腐蝕的現象稱為應力腐蝕。焊接殘余應力焊接殘余應力焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）四、減小焊接殘余應力的措施四、減小焊接殘余應力的措施 1.1.設計措施設計措施: :設計上減小焊接應力的設計上減小焊接應力的核心核心：正確布置焊縫，正確布置焊縫，以避免應力疊加。以避免應力疊加。 1 1）盡量減少結構上焊縫的數

35、量和焊縫尺寸。）盡量減少結構上焊縫的數量和焊縫尺寸。 2 2）避免焊縫過分集中，焊縫間應保持足夠的距離。）避免焊縫過分集中，焊縫間應保持足夠的距離。焊接殘余應力焊接殘余應力 3 3）采用剛性較小的接頭形式。）采用剛性較小的接頭形式。容器接管焊接容器接管焊接減小接頭的剛性措施減小接頭的剛性措施焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）帶蓋板的雙工字梁結構焊接順序帶蓋板的雙工字梁結構焊接順序 2. 2. 工藝措施工藝措施1 1） 采用合理的裝配焊接順序和方向。采用合理的裝配焊接順序和方向。 在一個平面上的焊縫，焊接時，應保證焊縫在一個平面上的焊縫，焊接時，應保

36、證焊縫的縱向和橫向收縮均能比較自由。的縱向和橫向收縮均能比較自由。拼接焊縫合理的裝配焊接順序拼接焊縫合理的裝配焊接順序 收縮量最大的焊縫應先焊。收縮量最大的焊縫應先焊。焊接殘余應力焊接殘余應力焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形） 工作時受力最大的焊縫應先焊。工作時受力最大的焊縫應先焊。焊接殘余應力焊接殘余應力對接工字梁的焊接順序對接工字梁的焊接順序 平面交叉焊縫焊接時，在焊縫的交叉點易產生較大平面交叉焊縫焊接時，在焊縫的交叉點易產生較大的焊接應力。的焊接應力。平面交叉焊縫的焊接順序平面交叉焊縫的焊接順序焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構

37、制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接殘余應力焊接殘余應力 對接焊縫與角焊縫交叉的結構。對接焊縫與角焊縫交叉的結構。2 2）預熱法。）預熱法。3 3）冷焊法。）冷焊法。4 4）降低焊縫的拘束度。）降低焊縫的拘束度。降低局部剛度減少內應力降低局部剛度減少內應力焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接殘余應力焊接殘余應力 5 5）加熱）加熱“減應區減應區”法。法。加熱加熱“減應區減應區”法示意圖法示意圖焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）五、消除殘余應力的措施五、消除殘余應力的措施 扭曲共振法彎曲共振法殘余應力的

38、交變應力來消除部分振動法：利用振動產生機械拉伸法熱）兩側壓應力區域局部加熱塑性法（在焊接接頭織與性能）高溫回火（改變金相組. 2. 1. 4. 3. 2. 1注：振動法的優點，從應力消除效果看，振動法比用同注：振動法的優點，從應力消除效果看，振動法比用同樣大小的靜載拉伸效果好，且具有設備簡單，價廉，樣大小的靜載拉伸效果好，且具有設備簡單，價廉，處理成本低，時間短，無高溫回火的金屬氧化問題等處理成本低，時間短，無高溫回火的金屬氧化問題等優點。優點。焊接殘余應力焊接殘余應力焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）六、焊接殘余應力的測定六、焊接殘余應力的測定

39、1.1.應力測定方法的分類應力測定方法的分類按其對結構的是否破壞來分按其對結構的是否破壞來分 按測試原理分按測試原理分無損法半破壞法全破壞法. 3. 2. 1射線法應力釋放法X. 2. 1焊接殘余應力焊接殘余應力焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）應力釋放法應力釋放法原理原理：利用構件在機加工后應力部分釋放，：利用構件在機加工后應力部分釋放，回產生變形來重新分布應力來達到平衡，回產生變形來重新分布應力來達到平衡，利用應力應變關系來求出應力。屬于此法利用應力應變關系來求出應力。屬于此法的的有切條法，車削法，刨削法，套孔法，有切條法，車削法，刨削法，套孔法，小孔法小孔法。焊接殘余應力焊接殘余應力焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）焊接結構制造工藝及實施（焊接應力與變形）1.1.切條法切條法：