第一篇：焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因及控制方法的總結(jié)

焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因及控制方法的總結(jié)

摘要：焊接應(yīng)力是焊接構(gòu)件產(chǎn)生裂紋和變形的主要因素，對(duì)焊接質(zhì)量影響較大。因此，理解和掌握焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因及控制方法，就顯的非常重要。本文對(duì)焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生對(duì)結(jié)構(gòu)的影響、焊接殘余應(yīng)力的預(yù)防及焊接殘余應(yīng)力的消除方法，進(jìn)行了全面的歸納和總結(jié)，為學(xué)生能更好地理解和掌握焊接殘余應(yīng)力的相關(guān)知識(shí)，起到了一定的幫助作用

關(guān)鍵詞：焊接應(yīng)力產(chǎn)生原因控制方法 焊件在焊接過(guò)程中，由于受到了不均勻的局部加熱和冷卻，使焊件產(chǎn)生了不均勻的體積膨脹和收縮，導(dǎo)致焊件內(nèi)部產(chǎn)生了焊接殘余應(yīng)力，而焊接殘余應(yīng)力又是產(chǎn)生裂紋和變形的主要因素。因此，為讓學(xué)生能夠真正理解和掌握焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因、焊接殘余應(yīng)力對(duì)焊件產(chǎn)生的影響及如何減少和消除焊接殘余應(yīng)力等內(nèi)容，幫助學(xué)生為今后從事焊接工作打下良好的理論基礎(chǔ)。下面就焊接殘余應(yīng)力的相關(guān)知識(shí)，進(jìn)行歸納和總結(jié)。

一、焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生

1、焊件在焊接過(guò)程中，其焊縫高溫區(qū)的膨脹受到了周邊低溫區(qū)的限制與擠壓，使高溫區(qū)域產(chǎn)生局部壓縮塑性變形，當(dāng)焊件在冷卻過(guò)程中，受到局部壓縮產(chǎn)生塑性變形的金屬由于不能自由收縮，而受到低溫區(qū)的拉伸，這時(shí)，焊件中就產(chǎn)生了一個(gè)與焊件加熱時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力方向相反的應(yīng)力，即焊接殘余應(yīng)力，又稱溫度應(yīng)力。

2、焊縫在高溫向低溫的冷卻過(guò)程中，焊縫金屬會(huì)發(fā)生二次相變，這種二次相變，會(huì)引起金屬材料組織的變化，從而產(chǎn)生體積的變化，在焊接接頭區(qū)域產(chǎn)生了應(yīng)力，又稱相變應(yīng)力。

3、在焊接過(guò)程中，如對(duì)焊件采用剛性固定，那么，焊接后焊件變形減少，但應(yīng)力卻增加。反之，要使焊件殘余應(yīng)力減少，其變形量就要有一定的增加。但焊接應(yīng)力與變形在一定條件下，都將影響到焊件的質(zhì)量。所以，應(yīng)力和變形要合理控制好。

4、焊接材料的屈服強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)、密度、比熱容、焊件的形狀與尺寸、焊接方法和焊接工藝等因素，對(duì)焊接殘余應(yīng)力的分布和大小都將產(chǎn)生較大的影響。

二、焊接殘余應(yīng)力對(duì)焊件結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響

1、對(duì)焊件結(jié)構(gòu)剛度產(chǎn)生的影響當(dāng)焊件某個(gè)區(qū)域所受的應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)時(shí)，這一區(qū)域部分的金屬材料就會(huì)產(chǎn)生局部塑性變形，無(wú)法再承受外載荷，從而導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的有效截面減少，使焊接結(jié)構(gòu)的剛度降低。

1）焊件中的拉伸應(yīng)力區(qū)域越大，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)剛度的影響也越大。當(dāng)卸載后，焊件殘余變形也就越大。

2）焊件的結(jié)構(gòu)受到彎曲時(shí)，如果焊縫所在區(qū)域的彎曲應(yīng)力越大，則對(duì)焊件的剛度影響也越大。

3）當(dāng)焊件的結(jié)構(gòu)上，同時(shí)存在縱向焊縫和橫向焊縫，或?qū)讣M(jìn)行火焰校正時(shí)，都有可能在相當(dāng)大的截面上產(chǎn)生拉伸應(yīng)力，會(huì)對(duì)焊件的尺寸精度和焊件的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大的影響。

2、對(duì)焊件靜載強(qiáng)度產(chǎn)生的影響對(duì)焊件靜載強(qiáng)度的影響，主要取決于焊件材料。如焊接材料具有一定的塑性變形能力，則焊接殘余應(yīng)力并不會(huì)影響焊接結(jié)構(gòu)的靜載強(qiáng)度。當(dāng)焊接材料處于脆性狀態(tài)時(shí)，則有可能會(huì)使焊件局部區(qū)域在應(yīng)力作用下，產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象，導(dǎo)致焊件結(jié)構(gòu)的破壞。

3、對(duì)疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生的影響。焊接構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度在焊件的應(yīng)力集中處受到拉伸應(yīng)力時(shí)會(huì)降低，因此，我們要從焊件的設(shè)計(jì)和工藝兩方面來(lái)考慮降低應(yīng)力集中系數(shù)，從而降低焊接殘余應(yīng)力對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響程度。

4、對(duì)焊件加工精度和尺寸穩(wěn)定性的影響。隨著機(jī)械加工中殘余應(yīng)力的平衡狀態(tài)被破壞，將會(huì)使焊件產(chǎn)生新的變形，最終導(dǎo)致加工精度下降。另外，焊后組織的不穩(wěn)定及穩(wěn)定組織在溫度升高時(shí)，都會(huì)使焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生較大的變化，導(dǎo)致焊件尺寸穩(wěn)定性的下降。

5、對(duì)應(yīng)力腐蝕開裂產(chǎn)生的影響。焊接殘余應(yīng)力的大小，直接影響應(yīng)力腐蝕開裂的時(shí)間，焊接殘余應(yīng)力越大，焊件發(fā)生應(yīng)力腐蝕的時(shí)間就越短。

三、焊接殘余應(yīng)力的減小和消除

1、焊接殘余應(yīng)力的減小措施。減少焊接殘余應(yīng)力和改善殘余應(yīng)力分布可以從設(shè)計(jì)和工藝兩個(gè)方面來(lái)考慮解決。并且，要采取設(shè)計(jì)優(yōu)先的原則，使減小焊接應(yīng)力的措施，達(dá)到事半功倍的作用。

1）設(shè)計(jì)措施。（1）在保證焊件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，可適量采用沖壓結(jié)構(gòu)，以減少焊接結(jié)構(gòu)。盡量減少焊件焊縫的數(shù)量和截面尺寸。同時(shí)，焊縫不要過(guò)于集中，以防局部區(qū)域的熱輸入過(guò)大，盡量減少焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。（2）焊縫要盡量布置在最大工作應(yīng)力區(qū)以外，防止焊接殘余應(yīng)力與外部載荷產(chǎn)生的應(yīng)力疊加，影響結(jié)構(gòu)的承載能力。并盡量防止焊縫過(guò)于集中、交叉，保持較好的焊接操作性。（3）采用降低局部剛度的方法和合理的接頭形式，使焊縫能較自由的收縮，減少焊接接頭產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。（4）采取熱輸入較小和能量密度集中的焊接方法來(lái)減小焊接殘余應(yīng)力。如氬弧焊與離子弧焊等。

2）工藝措施（1）在焊接過(guò)程中，要先焊錯(cuò)開的短焊縫、收縮量較大的焊縫和受力較大的焊縫。同時(shí)，根據(jù)不同的焊件結(jié)構(gòu)采取相應(yīng)的焊接順序，這樣才能使焊縫有較大的收縮自由，保證焊縫中的殘余應(yīng)力盡可能減少，并要保證焊件的焊接殘余應(yīng)力的分布要合理。（2）在焊接拘束度較大的焊縫時(shí)，要注意降低焊縫的拘束度。例如，可采用反變形法來(lái)降低焊件的局部剛度，減少了焊縫拘束應(yīng)力。（3）采用合理的焊接工藝參數(shù)及合適的加工方法。如選用小直徑焊絲、采用較小的焊接電流及提高焊接速度等方法來(lái)控制焊接熱輸入，也可采用預(yù)熱、加熱減應(yīng)區(qū)及捶擊等方法，來(lái)減少焊縫的焊接殘余應(yīng)力。

2、焊接殘余應(yīng)力的消除措施對(duì)易發(fā)生脆性斷裂危險(xiǎn)的截面、重要的壓力容器和要保證尺寸精度、加工精度及剛度的結(jié)構(gòu)，一定要進(jìn)行消除應(yīng)力處理。具體方法如下：

1）焊件熱處理熱處理包括焊件整體高溫回火和焊件局部高溫回火。它是把焊件整體或局部加熱至600~650℃，保溫后緩慢冷卻，因加熱溫度在相變點(diǎn)以下，金屬組織末發(fā)生變化，只是其屈服點(diǎn)降低了，使內(nèi)部在殘余應(yīng)力作用下產(chǎn)生一定的塑性變形，使應(yīng)力得以消除。值的注意的是，整體加熱要注意保溫時(shí)間，局部加熱要保證有足夠的加熱寬度。

2）機(jī)械拉伸法對(duì)焊件施加載荷，使焊件壓縮變形區(qū)域被拉伸，這樣，可減少由焊接引起的局部壓縮塑性變形的量，使焊接殘余應(yīng)力降低。值的注意的是對(duì)焊件施加載荷的方向要確定。

3）溫差拉伸法對(duì)較規(guī)則焊縫和厚度不大的板殼結(jié)構(gòu)，可采用溫差拉伸法。目的是對(duì)有壓應(yīng)力的焊縫進(jìn)行拉伸，從而消除或降低焊接殘余應(yīng)力。

4）振動(dòng)法對(duì)一些重要的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的焊件，可對(duì)其在固有頻率下進(jìn)行振動(dòng)處理，以消除焊件內(nèi)的殘余應(yīng)力。此種方法應(yīng)用較廣。

四、結(jié)束語(yǔ)：焊接殘余應(yīng)力在焊接過(guò)程中極易產(chǎn)生，它對(duì)焊件的質(zhì)量危害較大，造成焊件疲勞強(qiáng)度降低，加工精度和穩(wěn)定性降低，減少了焊件的使用壽命。所以，預(yù)防和控制焊接殘余應(yīng)力非常重要，相信通過(guò)對(duì)焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生原因、控制方法和消除方法進(jìn)行分析和總結(jié)，一定會(huì)對(duì)學(xué)生理解和掌握本章內(nèi)容，起到了積極的幫助作用，為學(xué)生今后從事焊接工作打下良好的理論基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)

[1]吳金杰焊接工程師專業(yè)技能入門與精通[M]北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2009.6

第二篇：薄板焊接變形產(chǎn)生的原因及控制

薄板焊接變形產(chǎn)生的原因及控制

[摘要]焊接變形產(chǎn)生的根本原因就是焊件在焊接過(guò)程中經(jīng)受了不均勻的加熱及冷卻，但由于不均勻的溫度場(chǎng)，導(dǎo)致焊件不均勻的膨脹和收縮，從而使焊件內(nèi)部產(chǎn)生焊接應(yīng)力而引起焊接變形。由于焊接熱源對(duì)焊件的作用，在焊接結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的尺寸及形狀的變化，從而嚴(yán)重的影響了焊接質(zhì)量。對(duì)薄板焊接變形產(chǎn)生的原因進(jìn)行了論述，同時(shí)介紹了控制變形的工藝措施。

[關(guān)鍵詞]薄板焊接 焊接 應(yīng)力與變形 焊接變形控制措施

一、薄板焊接變形產(chǎn)生的原因及影響因素

薄板產(chǎn)生焊接變形的原因有很多，主要是由于自身的拘束能力不足，剛性小，抵抗彎曲變形的性能降低。薄板焊接變形具有復(fù)雜性、多元性，要成功實(shí)現(xiàn)薄板焊接變形的控制，必須了解薄板焊接變形質(zhì)量影響因素。因此，為控制變形應(yīng)采取附加措施，如點(diǎn)固焊、焊后處理等，另外在焊接過(guò)程中對(duì)焊接熱輸入的控制以及所采取的焊接方法都將對(duì)薄板變形產(chǎn)生影響，要成功實(shí)現(xiàn)薄板焊接變形的控制，首先要了解薄板的焊接變形產(chǎn)生的原因，才能有效的控制焊接變形。

（一）焊接方法對(duì)焊接變形的影響

選擇焊接方法需要考慮的是生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量，而焊接方法、焊接工藝和焊接程序顯著影響了焊接變形，因此所采用的焊接方法必須具有高的熔敷效率和盡量少的焊道，還必須具有小的熱輸入。通常用于船體焊接的方法有單面埋弧焊、雙面埋弧焊、藥芯焊絲電弧焊、惰性氣體保護(hù)焊、活性氣體保護(hù)焊等。目前薄板的激光焊拼焊在汽車工業(yè)中得到大量應(yīng)用，用于艦船的激光焊已經(jīng)開始在國(guó)外的某些大型船廠進(jìn)行試驗(yàn)研究，估計(jì)不久的將來(lái)會(huì)得到實(shí)際應(yīng)用。

（二）點(diǎn)固焊工藝對(duì)焊接變形的影響

電弧點(diǎn)焊不僅能保證焊接間隙而且具有一定的抗變形能力，但是要考慮點(diǎn)固焊焊點(diǎn)的數(shù)量、尺寸以及焊點(diǎn)間距。對(duì)于薄板變形來(lái)說(shuō)，不適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)固焊工藝有可能在焊接之前就產(chǎn)生相當(dāng)大的焊接殘余應(yīng)力，對(duì)隨后的焊接殘余應(yīng)力積累帶來(lái)影響。點(diǎn)焊尺寸過(guò)小，可能導(dǎo)致焊接過(guò)程中產(chǎn)生接頭開裂使焊接間隙得不到保證，如果過(guò)大，可能導(dǎo)致焊道背面未熔透而影響接頭的完整性。點(diǎn)固焊的順序、焊點(diǎn)間距的合理選擇也相當(dāng)重要，其影響結(jié)果在許多文獻(xiàn)中都有描述。

（三）裝配應(yīng)力及焊接程序的影響

應(yīng)盡量減少焊接裝配過(guò)程中引起的應(yīng)力，如果該應(yīng)力超過(guò)臨界變形應(yīng)力就可能產(chǎn)生變形。

（四）焊接尺寸對(duì)焊接殘余應(yīng)力的影響

焊接過(guò)程中的局部高溫加熱和快速冷卻在焊縫及近縫區(qū)的母材內(nèi)產(chǎn)生熱應(yīng)變和壓縮塑形應(yīng)變，進(jìn)而引起內(nèi)應(yīng)力，最終導(dǎo)致構(gòu)件的縱向撓曲變形和角變形等。當(dāng)接頭形式和焊板尺寸、材料一定時(shí)，縱向撓曲變形和撓度與總的縱向收縮應(yīng)力相關(guān)，與焊縫金屬斷面面積成正比。

（五）焊接熱輸入對(duì)薄板焊接變形的影響

焊接熱輸入對(duì)焊接殘余應(yīng)力和變形有很大的影響，所以在保證焊縫成形良好的情況下，盡可能采用小的焊接熱輸入。從而保證焊接應(yīng)力和較小的焊接變形。

（六）板厚對(duì)焊接變形的影響

隨著板厚的減小，抵抗彎曲變形的性能降低，這也是薄板焊接變形控制困難的主要原因。

二、控制變形的工藝措施

（一）焊前控制措施

（1）剛性固定法。采用設(shè)計(jì)合理的組對(duì)焊胎夾具，將焊件固定起來(lái)進(jìn)行焊接，增加其剛性，達(dá)到減小焊接變形的目的，保證裝配的幾何尺寸。當(dāng)薄板面積較大，焊縫教長(zhǎng)時(shí)，可采用壓鐵法，分別放在焊縫兩側(cè)來(lái)減小焊接變形。

（2）焊接間隙，焊件間隙不能過(guò)大，越小越好，最多不超過(guò)0.5mm，切割熔渣與剪切毛刺應(yīng)清理干凈，以減少焊接變形。

（3）焊接之前應(yīng)采用較小直徑的焊條（如E4303、直徑2.5mm）進(jìn)行點(diǎn)焊（定位焊），可增加焊件剛性，對(duì)減少焊件變形有利。

（二）焊接過(guò)程中的控制措施

焊接過(guò)程中可以從以下兩個(gè)方面調(diào)整薄板結(jié)構(gòu)的焊接變形。一是減少加熱階段產(chǎn)生的縱向塑性壓應(yīng)變。二是增大冷卻階段的縱向塑性拉應(yīng)變，在焊接過(guò)程中使用相應(yīng)夾具、強(qiáng)迫冷卻焊接區(qū)、減少焊接熱輸入或采用溫差拉伸等方法可以減小變形，在一定程度可降低殘余應(yīng)力，但很難做到消除變形或定量控制殘余應(yīng)力水平，因?yàn)檫@些方法未能從根本上解決薄板構(gòu)建焊接變形的特殊問(wèn)題――主要是焊接過(guò)程中產(chǎn)生失穩(wěn)變形。

（三）焊后控制措施

采用多點(diǎn)加熱的方法矯正薄板焊后的凹凸變形，加熱點(diǎn)直徑一般不小于15mm。加熱時(shí)，點(diǎn)與點(diǎn)的距離應(yīng)隨變形量的大小而定，一般在50―100mm之間。根據(jù)焊后熱處理消除殘余應(yīng)力機(jī)制，通過(guò)對(duì)縫隙試樣、板條及板塊試樣強(qiáng)制變形焊接后再進(jìn)行熱處理，可防止薄板焊接構(gòu)件的焊后回彈變形，穩(wěn)定構(gòu)件尺寸。

三、結(jié)論

綜上所述，薄板焊接變形與控制具有以下特點(diǎn)：

1.薄板焊接變形具有復(fù)雜性、多元性，從而嚴(yán)重影響了焊接質(zhì)量，是國(guó)內(nèi)外薄板焊接的一個(gè)技術(shù)難題。

2.要成功實(shí)現(xiàn)薄板焊接變形的控制，必須進(jìn)行薄板焊接變形影響因素的研究及控制焊接變形措施的研究。

3.雖然國(guó)內(nèi)外對(duì)薄板焊接變形的預(yù)測(cè)與控制進(jìn)行了大量研究，但是由于焊接變形控制的難度比較大，所以許多基礎(chǔ)理論及解決辦法還未搞清楚，所以有必要繼續(xù)對(duì)這一焊接難題進(jìn)行研究，為縮短與國(guó)外技術(shù)的差距奠定基礎(chǔ)。

（作者單位：中原油田采油一廠 河南省濮陽(yáng)市）

第三篇：先進(jìn)制造航空部件殘余應(yīng)力處理方法

航空部件中鋁合金殘余應(yīng)力去除方法

1.應(yīng)用背景

飛機(jī)機(jī)體材料使用情況

先進(jìn)大飛機(jī)所用的結(jié)構(gòu)材料的質(zhì)量比重

現(xiàn)代飛機(jī)使用的主要材料有鋁合金、鈦合金、合金鋼以及復(fù)合材料（碳纖維增強(qiáng)塑料、金屬纖維板材等）。盡管鈦合金和復(fù)合材料的使用比例逐年攀升，但鋁合金自身的材料性能特點(diǎn)以及成熟的金屬材料的機(jī)加工、塑性成形等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，其在航空航天工業(yè)中仍將廣泛應(yīng)用，并且不可或缺。一：殘余應(yīng)力的檢測(cè)方法： 1.X 射線衍射法

檢測(cè)原理：當(dāng)對(duì)構(gòu)成工件材料的各晶粒施加彈性應(yīng)力時(shí)，晶粒內(nèi)特定晶面之間的間距就會(huì)發(fā)生變化，對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。選用一定波長(zhǎng)的 X 射線，使其入射工件，當(dāng) X 射線入射到原子上時(shí)，即發(fā)生各向散射，而如果原子是三維規(guī)則排列，則在特定條件下，散射的 X 射線發(fā)生相互疊加增強(qiáng)的衍射現(xiàn)象，該現(xiàn)象被成為布拉格定律（Braggs law），是由英國(guó)物理學(xué)家布拉格父子于 1912 年首先推導(dǎo)出來(lái)的。

晶面上的 X 射線衍射

2.中子衍射法

中子衍射法同樣屬于無(wú)損檢測(cè)。其原理大致如下：利用中子衍射儀測(cè)量晶胞中的晶格之間的距離，從晶格之間距離的改變，求出彈性應(yīng)變，再根據(jù)應(yīng)變求應(yīng)力。通過(guò)平移工件的方式，使其穿過(guò)中子束，由此測(cè)得不同位置的應(yīng)變，不同位置的應(yīng)力即可求出。

布拉格散射示意圖

二．殘余應(yīng)力的消除工藝與方法

若采用上述抑制與減少鋁合金件殘余應(yīng)力產(chǎn)生的措施后仍然無(wú)法滿足有關(guān)設(shè)計(jì)要求 ,必須安排專門的消除殘余應(yīng)力工藝。下面分析各種消除鋁合金中殘余應(yīng)力的工藝方法特點(diǎn)、效果及適用場(chǎng)合。2.1 時(shí)效處理法

時(shí)效處理法是降低淬火殘余應(yīng)力的傳統(tǒng)方法。由于鋁合金材料對(duì)溫度非常敏感 ,時(shí)效溫度的提高 ,必然明顯降低強(qiáng)度指標(biāo) ,使 Mg Zn2 等強(qiáng)化相析出過(guò)多 ,產(chǎn)生過(guò)時(shí)效現(xiàn)象 ,因此 ,淬火后時(shí)效處理通常在較低溫度(小于 200～ 250℃)下進(jìn)行 , 從而使得消除去應(yīng)力的效果僅為 10% ～ 35% ,非常有限。國(guó)際上有關(guān)學(xué)者正致力于研究逆向時(shí)效法與二次時(shí)效法等先進(jìn)工藝來(lái)改進(jìn)其應(yīng)力消除效 2.2 機(jī)械拉伸法

械拉伸法消除應(yīng)力的原理是將淬火后的鋁合金板材 ,沿軋制方向施加一定量的永久拉伸塑性變形 ,使拉伸應(yīng)力與原來(lái)的淬火殘余應(yīng)力疊加后發(fā)生塑性變形 ,使殘余應(yīng)力得以緩和與釋放。有關(guān)研究結(jié)果表明 ,機(jī)械拉伸法最高可消除 90% 以上的殘余應(yīng)力。圖 1為拉伸變形量與殘余應(yīng)力消除效果的對(duì)應(yīng)關(guān)系 ,拉伸(壓縮)塑性變形量一般控制在 1.5% ～ 3.0% 為宜[ 1]。但該種方法僅適合于形狀簡(jiǎn)單的零件 ,且對(duì)拉伸前鋁合金板材的組織均勻性要求較高 ,多用于原材料生產(chǎn)廠家。

圖1 拉伸變形量對(duì) 2014-T 6與 7075-T6

殘余應(yīng)力消除效果的影響(44.5mm)

2.3 深冷處理法

Quench)與冷熱循環(huán)法(Cy clic Treatm ent)兩種。

其中深冷急熱法是將含有殘余應(yīng)力的零件浸入-196℃的液氮中深冷 ,待內(nèi)外溫度均勻后又迅速地用熱蒸汽噴射 ,通過(guò)急熱與急冷產(chǎn)生方向相反的熱應(yīng)力 ,借此抵消原來(lái)的殘余應(yīng)力場(chǎng)。有關(guān)研究表明 ,在選擇合適的工藝參數(shù)條件下 ,深冷急熱法可降低高達(dá) 84% 的殘余應(yīng)力。圖 2表示不同深冷處理工藝對(duì)應(yīng)的 2014-T 6鋁合金淬火殘余應(yīng)力消除效果[6 ]。有關(guān)研究進(jìn)一步證實(shí) ,深冷處理時(shí)冷熱溫差愈大 ,加熱速率愈快 ,應(yīng)力消除效果愈好。相對(duì)而言 ,冷熱循環(huán)法是指在慢速交換條件下在低溫液氮與高溫液體之間進(jìn)行冷熱交換 ,適合于內(nèi)含線膨脹系數(shù)差別很大金相組織的鋁合金。

深冷處理的最大優(yōu)點(diǎn)是在有效消除殘余應(yīng)力的同時(shí) ,可改善材料的強(qiáng)度、硬度、耐磨性與組織穩(wěn)定性。由于深冷處理對(duì)零件的尺寸與形狀沒(méi)有限制 ,因此適合于形狀復(fù)雜的模鍛件與鑄件。在切削加工前進(jìn)行深冷處理還可明顯改善鋁合金加工時(shí)易產(chǎn)生的嚴(yán)重加工變形傾向 ,提高材料的組織穩(wěn)定性。然而 ,深冷處理的局限性也顯而易見 ,它只能消除熱處理溫度梯度產(chǎn)生的殘余應(yīng)力 ,而不能有效消除機(jī)械加工、冷成形等不均勻塑性變形產(chǎn)生的殘余應(yīng)力 ,對(duì)焊接殘余應(yīng)力的消除效果也不佳。

圖 2 不同深冷處理工藝消除殘余應(yīng)力的效果

2.4 振動(dòng)消除法

振動(dòng)消除殘余應(yīng)力法的工作原理是用便攜式強(qiáng)力激振器 ,使金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)狀態(tài) ,從而產(chǎn)生如同機(jī)械加載時(shí)的彈性變形 ,使零件內(nèi)某些部位的殘余應(yīng)力與振動(dòng)載荷疊加后 ,超過(guò)材料的屈服應(yīng)力引起塑性應(yīng)變 ,從而引起內(nèi)應(yīng)力的降低和重新分布?，F(xiàn)有的相關(guān)研究指出 ,當(dāng)鋁合金在剛剛進(jìn)行了淬火后的不穩(wěn)定狀態(tài)(0～ 2小時(shí)內(nèi))進(jìn)行振動(dòng)消除 ,效果最佳 ,殘余應(yīng)力最大可降低 50% ～ 70%;若在淬火后放置 360小時(shí)進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效后測(cè)試 , 殘余應(yīng)力只能消除 10% ～ 20% [8 ]。

振動(dòng)消除應(yīng)力(V SR)技術(shù)具有高效節(jié)能 ,工藝簡(jiǎn)單方便 ,適用性強(qiáng)等特點(diǎn) ,對(duì)零件沒(méi)有形狀與尺寸限制 ,尤其適合于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件 ,是一種很有發(fā)展前途的工藝方法。另外 ,經(jīng)過(guò)振動(dòng)時(shí)效后的鋁合金構(gòu)件具有良好的尺寸穩(wěn)定性 ,在后續(xù)的機(jī)械加工中不易產(chǎn)生加工變形。但目前對(duì)振動(dòng)時(shí)效工藝的機(jī)理還不充分 ,國(guó)內(nèi)外對(duì)它應(yīng)用于航空鋁合金結(jié)構(gòu)件中的適宜性也存在爭(zhēng)議。2.5 模冷壓法

模冷壓法是在一個(gè)特制的精整模具中 ,通過(guò)嚴(yán)格控制的限量冷整形來(lái)消除復(fù)雜形狀鋁合金模鍛件中的殘余應(yīng)力 [5 ]。事實(shí)上“模壓”這種叫法不夠確切 ,因?yàn)槠渲饕饔脵C(jī)理是使鋁合金模鍛件的局部材料受“拉伸”或者“壓縮”作用。當(dāng)精整模具壓下時(shí) ,精整凸模嵌入到鋁合金模鍛件端面、緣(筋)條的拔模斜度上(如圖 3),實(shí)際上使模鍛件的腹板部分產(chǎn)生“拉伸”作用。因此 ,該種方法是調(diào)整而不是消除零件的整體應(yīng)力水平,它使鋁合金模鍛件上某些部位的殘余應(yīng)力得到釋放的同時(shí) , 有可能使其他部位的殘余應(yīng)力增大。另外 ,鑒于鋁合金模鍛件本來(lái)就已存在很大的殘余應(yīng)力 ,模壓變形量過(guò)大將可能引起冷作硬化、裂紋和斷裂;而變形過(guò)小則使應(yīng)力消除效果不佳 ,因此需要精確控制。

圖 3 受模具冷壓作用的模鍛件剖面 結(jié)論

本文中從抑制殘余應(yīng)力的產(chǎn)生和釋放兩個(gè)方面 ,討論了消除鋁合金構(gòu)件殘余應(yīng)力的若干技術(shù)方法的特點(diǎn)、效果與適用場(chǎng)合。

鋁合金淬火速度愈快 ,固溶強(qiáng)化效果愈好 ,產(chǎn)生的殘余應(yīng)力也愈大;采用熱水淬火或噴霧淬火 , 雖可有效減少鋁合金的殘余應(yīng)力 ,但同時(shí)也使其機(jī)械性能有所下降。而采用 U CON-A, AQ251等

有機(jī)介質(zhì)淬火 ,同時(shí)兼顧了獲得較佳機(jī)械性能與減少殘余應(yīng)力的目的。另外減小淬火前零件厚度也是抑制殘余應(yīng)力的有效手段。

在現(xiàn)有殘余應(yīng)力消除工藝與方法中 ,無(wú)論哪一種工藝方法均不能完全消除殘余應(yīng)力 ,因此抑制淬火殘余應(yīng)力的產(chǎn)生是解決問(wèn)題的上策。其中拉伸法、深冷法和振動(dòng)法效果較理想 ,低溫退火法與模冷壓法效果相對(duì)較差。但拉伸法僅適合于形狀簡(jiǎn)單的航空結(jié)構(gòu)件 ,而深冷法和振動(dòng)法可適合于形狀復(fù)雜的零件。上述各種應(yīng)力消除工藝在固溶處理后的不穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行處理效果最好。

第四篇：焊接質(zhì)量控制方法

白車身焊接質(zhì)量控制方法

在汽車生產(chǎn)的四大工藝沖壓、焊接、涂裝和總裝中，焊接工藝起著承上啟下的作用，焊接質(zhì)量的好壞，不但對(duì)車身的安全性有密切的關(guān)系，同時(shí)對(duì)車身內(nèi)外飾件的裝配和車身外觀質(zhì)量等方面都起著至關(guān)重要的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一輛白車身焊點(diǎn)數(shù)量將達(dá)到5300～5600個(gè)，因此做好電阻點(diǎn)焊焊接強(qiáng)度的控制，對(duì)保證焊接質(zhì)量起著非常重要的作用。

為保證白車身的焊接質(zhì)量，必須要建立起相應(yīng)的質(zhì)量保證體系。如前期焊接質(zhì)量策劃、焊接過(guò)程監(jiān)控和焊后檢驗(yàn)等手段。前期焊接質(zhì)量策劃主要包括焊接設(shè)備的選型、焊接工藝方法的評(píng)定和檢驗(yàn)項(xiàng)目的確定。焊接過(guò)程監(jiān)控則主要是利用計(jì)算技術(shù)對(duì)電阻點(diǎn)焊過(guò)程的焊接參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。監(jiān)控信息必須與焊接質(zhì)量有密切的關(guān)系，呈一定的函數(shù)關(guān)系并有期望的準(zhǔn)確度；信噪比要足夠高，信號(hào)再現(xiàn)性好，檢測(cè)手段易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)[1]。

目前常用的監(jiān)控方式有：①溫度監(jiān)控；②超聲波信號(hào)監(jiān)控；③聲發(fā)射監(jiān)控；④點(diǎn)阻焊接參數(shù)監(jiān)控；⑤焊點(diǎn)熱膨脹監(jiān)控[2]。其中對(duì)電阻點(diǎn)焊焊接參數(shù)監(jiān)控方式有恒流控制法、恒壓控制法和恒功率控制法等。但由于過(guò)程監(jiān)控需要使用大量在線計(jì)算，除對(duì)計(jì)算機(jī)硬件要求較高外，日常維護(hù)花費(fèi)也較大。

目前，生產(chǎn)中應(yīng)用普遍還是對(duì)焊接工藝裝備的日常工藝參數(shù)監(jiān)控的方法。焊后檢驗(yàn)主要包括無(wú)損檢測(cè)、破壞性檢測(cè)和非破壞性檢測(cè)等。下面簡(jiǎn)單說(shuō)一下日常焊接工藝參數(shù)監(jiān)控方法和焊后檢驗(yàn)。

焊接工藝參數(shù)的日常監(jiān)控

在前期焊接質(zhì)量策劃中，控制計(jì)劃規(guī)定對(duì)產(chǎn)品性能和產(chǎn)品質(zhì)量有影響的各項(xiàng)焊接工藝參數(shù)有：焊接電流、焊接時(shí)間和電極壓力等。

首先由焊接車間每月末編制下個(gè)月的測(cè)量計(jì)劃，編制完成后交工藝部和品質(zhì)部進(jìn)行審核，審核無(wú)異議后，由品質(zhì)部安排人員實(shí)施檢測(cè)計(jì)劃，在檢測(cè)過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)異常狀況，焊接車間應(yīng)進(jìn)行產(chǎn)品追溯排查，同時(shí)通知工藝人員進(jìn)行參數(shù)確認(rèn)工作，調(diào)整輸入?yún)?shù)后，再進(jìn)行產(chǎn)品試焊，確認(rèn)調(diào)試后焊接質(zhì)量，直到符合標(biāo)準(zhǔn)要求為止，并將修改后焊接參數(shù)進(jìn)行保存。其中對(duì)關(guān)鍵工位的檢測(cè)頻次做到1次/周，普通焊接工位為1次/2周。焊后檢驗(yàn)

焊接后檢驗(yàn)主要包括焊點(diǎn)強(qiáng)度質(zhì)量檢驗(yàn)和焊點(diǎn)外觀質(zhì)量保證。

3.1 焊點(diǎn)強(qiáng)度質(zhì)量檢測(cè)。焊后檢驗(yàn)分為破壞性檢驗(yàn)和非破壞性檢驗(yàn)。破壞性檢驗(yàn)是對(duì)需要檢測(cè)的焊點(diǎn)進(jìn)行破壞檢測(cè)的方式。非破壞性檢測(cè)主要是由生產(chǎn)線各工位對(duì)可鏨焊點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)的方法。通常非破壞性檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單的焊接缺陷，如虛焊、弱焊等。非破壞性檢測(cè)一般安排5次/班，首次規(guī)定在開班正式生產(chǎn)前進(jìn)行，并將檢測(cè)的試片保存。在生產(chǎn)過(guò)程中每間隔一定時(shí)間，再安排余下的檢測(cè)試驗(yàn)。如果發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量不合格的焊點(diǎn)應(yīng)立即采取措施進(jìn)行控制，并對(duì)前序的產(chǎn)品進(jìn)行追溯。

破壞性檢測(cè)是對(duì)整個(gè)車身焊點(diǎn)進(jìn)行逐一檢查，比較全面，可以發(fā)現(xiàn)所有不合格的焊點(diǎn)。但是，經(jīng)破壞性檢測(cè)后的車身只能做報(bào)廢處理，且抽樣頻率較低，不利于問(wèn)題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。

目前對(duì)焊點(diǎn)強(qiáng)度的檢測(cè)正向無(wú)損檢測(cè)方式發(fā)展，無(wú)損檢測(cè)就是在不損害或不影響被檢測(cè)對(duì)象使用性能的前提下，通過(guò)射線、超聲波、紅外線和電磁等物理方法對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)的方法。其原理主要是通過(guò)利用物質(zhì)的聲、光、電和磁場(chǎng)效應(yīng)，對(duì)被檢測(cè)對(duì)象中是否存在缺陷進(jìn)行判斷，同時(shí)還能對(duì)缺陷的大小、位置等信息進(jìn)行采集。由于無(wú)損檢測(cè)具有非破壞性，操作方便、快捷等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中。

3.2 焊點(diǎn)外觀質(zhì)量保證。對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行的外觀檢查。焊點(diǎn)外觀缺陷主要有：焊點(diǎn)扭曲、焊點(diǎn)壓痕過(guò)深、燒穿、未焊透和毛刺飛濺等。根據(jù)焊點(diǎn)在車身所處的區(qū)域確定焊點(diǎn)外觀質(zhì)量等級(jí)。整車焊點(diǎn)外觀等級(jí)分為3級(jí)，每級(jí)允許存在的焊點(diǎn)外觀缺陷的數(shù)量和嚴(yán)重程度有所差別。

根據(jù)對(duì)焊點(diǎn)強(qiáng)度檢測(cè)和外觀質(zhì)量的檢查，可以計(jì)算出被檢車身焊點(diǎn)的質(zhì)量水平值（NQST）。以此可以衡量和控制車身焊點(diǎn)強(qiáng)度質(zhì)量。NQST（焊點(diǎn)質(zhì)量水平）值=缺陷焊點(diǎn)數(shù)/總焊點(diǎn)數(shù)x100%[3]。NQST完成后，應(yīng)及時(shí)組織相關(guān)部門召開NQST分析會(huì)，將焊點(diǎn)的缺陷問(wèn)題進(jìn)行分類并劃分責(zé)任部門，各責(zé)任部門按照PDCA（plan計(jì)劃，do執(zhí)行，check檢查，action行動(dòng)，又叫質(zhì)量環(huán)）模式對(duì)問(wèn)題進(jìn)行整改，并進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的改進(jìn)和整改措施的執(zhí)行，會(huì)不斷降低NQST的值，提升車身焊點(diǎn)綜合質(zhì)量。結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)建立和實(shí)施焊接質(zhì)量保證體系，做好對(duì)焊接前質(zhì)量策劃、焊接過(guò)程中焊接參數(shù)的監(jiān)控和焊后質(zhì)量的檢驗(yàn)工作，能有效的保證白車身焊接質(zhì)量，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)水平。

第五篇：焊接殘余變形預(yù)防和控制(周尚諭)[小編推薦]

焊接殘余變形的預(yù)防和控制

周尚諭

（華東交通大學(xué)

材料加工工程，江西 南昌 330013）

摘要：焊接殘余變形可以從設(shè)計(jì)和工藝兩個(gè)方面來(lái)解決。而設(shè)計(jì)上如果考慮的比較周到，注意減少焊接變形，往往比單獨(dú)從工藝上來(lái)解決問(wèn)題要方便的多。相反，如果設(shè)計(jì)考慮不周，則往往會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)許多額外的工序，大大延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品的成本。因此，我們應(yīng)該充分了解內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因和形成變形的基本規(guī)律，以控制或減小焊接應(yīng)力和變形的危害。

關(guān)鍵詞：焊接；殘余變形；焊接結(jié)構(gòu)；預(yù)防；控制

The prevention and the control welds the

remaining distortion

ZHOU Shang-yu(East China jiaotong university，jiangxi nanchang 330013）

Abstract：Welds the remaining distortion to be possible solves from the design and the craft two aspects.But designs, if considers to be quite thorough, the attention reduction welding deformation, often compared to alone solves many which from the craft the question must facilitate.On the contrary, if design consideration not week, will then often bring many extra working procedures to the production, will lengthen the production cycle greatly, will enhance the product the cost.Therefore, we should understand fully the internal stress produces the reason and forms the distortion the basic rule, controls or reduces the welding stress and the distortion harm.Key word：Welding;Remaining distortion;Welding structure;Prevention;Control 1 引言

焊接技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用的歷史并不長(zhǎng)，但它的發(fā)展卻是非常迅速的。短短的幾十年中，焊接已在許多工業(yè)部門的金屬結(jié)構(gòu)中，如建筑鋼結(jié)構(gòu)，船體，鐵道車輛，壓力容器中幾乎全部取代了鉚接。不僅如此，在機(jī)械制造領(lǐng)域，過(guò)去的整鑄整緞方法生產(chǎn)的大型毛坯改成了焊接結(jié)構(gòu)，大大簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，降低了成本[1]。然而，焊接結(jié)構(gòu)不可避免的會(huì)產(chǎn)生很多的缺陷，其中，焊接殘余變形是焊接結(jié)構(gòu)不可避免的缺點(diǎn)之一，它的存在造成了焊接結(jié)構(gòu)形狀變異、尺寸精度下降和承載能力降低，并在工作載荷作用下引起附加彎矩應(yīng)力和應(yīng)力集中，是造成焊接結(jié)構(gòu)早期失效的主要原因，也是造成焊接接頭疲勞強(qiáng)度下降的原因之一。人們采取了許多工藝方法來(lái)預(yù)防和控制焊接殘余變形[2-4]，如，反變形方法、剛性固定法、合理選擇焊接順序、限制焊接線能量等，也經(jīng)常采用理論計(jì)算來(lái)評(píng)估焊接變形叫，這為改善焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量提供了保障。2 預(yù)防焊接結(jié)構(gòu)變形的措施

2.1設(shè)計(jì)措施

預(yù)防焊接變形的措施：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)合理的選擇縫尺寸和形式

a)對(duì)于板厚的對(duì)接接頭：多采用X型焊縫；厚度更大的采用U型、雙U型、窄間隙深坡口焊縫。

b)保證承載能力的情況下，盡可能減少焊縫，但也不要太小，太小的焊縫，冷卻速度過(guò)大，容易產(chǎn)生一系列焊接缺陷。

c)對(duì)于受力較大的T/十字型接頭，在保證相同強(qiáng)度條件下，采用開坡口的焊縫可以比一般焊縫減少焊縫金屬。

d)當(dāng)計(jì)算確定T型接頭焊縫時(shí)，采用雙面角焊縫代替單面角焊縫。e)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)盡可能使R多數(shù)焊縫可以自動(dòng)焊，薄板焊用CO2氣體保護(hù)焊代替手工焊或氣焊，用接觸點(diǎn)焊代替熔化焊。

(2)盡量減少不必要的焊縫。

(3)合理的安排焊縫的位置，安排焊縫盡可能對(duì)稱于截面中性軸。a)焊縫接近斷面中性軸，可以減小焊縫所引起的撓曲。b)由于橫向收縮量通常要比縱向收縮量明顯，應(yīng)取焊縫布置于平行于最小變形方向。

c)夾具盡可能不影響薄板因焊縫而失穩(wěn)。d)夾具不影響焊后結(jié)構(gòu)尺寸。2.2工藝措施(1)反變形法

這是生產(chǎn)中最常用的方法。為了抵消焊接殘余變形，焊前預(yù)先使焊件向焊接變形相反的方向變形。V形坡口對(duì)接焊中，均采用了反變形法來(lái)控制焊后的殘余角變形，例如工字梁焊后產(chǎn)生的角變形，可在焊前預(yù)先將翼板制成反變形，然后焊接以抵消焊后變形。

(2)剛性固定法

這種情況是在沒(méi)有反變形的情況下，焊前對(duì)焊件采取外加剛性約束，使焊件在焊接時(shí)不能自由變形。例如把薄板焊件固定在平臺(tái)上，然后再焊接就能很好的控制焊接變形。

(3)選擇合理的裝配焊接順序

采用不同的裝配和焊接順序，會(huì)產(chǎn)生不同的變形效果。如工字梁的焊接，采用兩種不同的裝焊順序，產(chǎn)生的變形效果不同。如果先焊接成丁字形，然后再裝配另一塊翼板。在焊接丁字形結(jié)構(gòu)時(shí)，由于焊縫分布在中性軸的下方，焊后將產(chǎn)生較大的上拱彎曲變形，即使另一塊翼板焊后會(huì)產(chǎn)生的反向彎曲變形，也難以抵消原來(lái)產(chǎn)生的變形，最后工字梁將形成上拱彎曲變形。第二種先整體裝配成工字梁，然后再進(jìn)行焊接，此時(shí)梁的剛性增加，再采用對(duì)稱、分段的焊接順序，焊后上拱彎曲變形就小得多。這是先總裝后焊接的控制結(jié)構(gòu)焊后變形的工藝措施[5]。

對(duì)于不能一次總裝成型的焊接結(jié)構(gòu)，采用分步總裝，逐步克服[6]。同樣能起到適當(dāng)控制結(jié)構(gòu)的殘余變形。如制作一個(gè)中間帶有若干個(gè)隔板的箱形封閉式梁，在總裝工藝中不能一次成型，只有分兩步走：先制成一個(gè)“?”形梁, 然后再在上方蓋上蓋板, 即形成一個(gè)“口”形的箱梁。在第一步總裝過(guò)程中, 采取合理的焊接方向和焊接順序等方法, 以求最大限度地減少結(jié)構(gòu)的彎曲變形。這樣, 到工藝結(jié)束, 工件的殘余變形仍然很小, 一般不需再處理就能達(dá)到結(jié)構(gòu)要求。

(4)合理選擇焊接方法和規(guī)范

1)對(duì)稱焊接。如果焊接結(jié)構(gòu)的焊縫是對(duì)稱布置的，應(yīng)該采用對(duì)稱焊接。這時(shí)應(yīng)注意焊接順序，采用分段、跳焊的對(duì)稱焊接，通過(guò)先后焊縫的熔敷量來(lái)控制變形量，效果很好。

2)不對(duì)稱焊縫。如果焊接結(jié)構(gòu)的焊縫是不對(duì)稱布置的，采用先焊焊縫少的一側(cè)，使后焊的焊縫產(chǎn)生的變形足以抵消先前的變形，以使總的變形減小。

3)采用不同的焊接順序。結(jié)構(gòu)中若是長(zhǎng)焊縫，采用連續(xù)的直通焊，將會(huì)造成較大的變形，在實(shí)踐中常采用分段退焊法、分中段退焊法、跳焊法和交替焊法不同的焊接順序來(lái)控制變形[5]。

同時(shí)保證選用線能量低的焊接方法。(5)散熱法

用強(qiáng)迫冷卻的方法將焊接區(qū)的熱量帶走，使受熱面積大為減少，從而達(dá)到減小變形的目的。應(yīng)該注意，散熱法不適應(yīng)誶硬傾向大材料。3 矯正焊接變形的方法

(1)機(jī)械矯正法

利用外力使構(gòu)件產(chǎn)生與焊接變向相反的塑性變形，使兩者相互抵消。例如用加壓機(jī)構(gòu)來(lái)矯正工字型梁的焊接變形。

(2)利用機(jī)械拉伸法來(lái)消除焊接殘余應(yīng)力

產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力的根本原因是焊件焊后產(chǎn)生了壓縮殘余塑性變形。因此，焊后對(duì)焊件進(jìn)行加載拉伸，產(chǎn)生拉伸塑性變形，它的方向和壓縮殘余變形相反，結(jié)果使壓縮殘余變形小，因而焊件中的焊接殘余應(yīng)力亦隨之同步減小。

機(jī)械拉伸消除應(yīng)力法對(duì)于一些焊后需要進(jìn)行液壓試驗(yàn)的焊接容器特別有意義，因?yàn)橐簤涸囼?yàn)時(shí)容器所承受的試驗(yàn)壓力均大于容器的工作壓力，例如鋼制壓力容器其試驗(yàn)壓力為容器工作壓力的1.25 倍，所以容器在進(jìn)行液壓試驗(yàn)的同時(shí)，對(duì)容器材料進(jìn)行了一次相當(dāng)于機(jī)械拉伸的膨脹，從而通過(guò)液壓試驗(yàn)，消除了部分焊接殘余應(yīng)力。

(3)利用錘擊焊縫區(qū)來(lái)控制焊接殘余變形

焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的根本原因是由于焊縫在冷卻過(guò)程中的縱向收縮和橫向收縮，因此焊后利用小錘輕敲焊縫及其鄰近區(qū)域，使金屬展開，能有效減少焊接殘余應(yīng)力，利用錘擊法可使應(yīng)力減少1/2～1/4。進(jìn)行錘擊焊縫時(shí)，焊件溫度應(yīng)當(dāng)維持在100 ℃～150 ℃之間或在400 ℃以上，避免在200 ℃～350 ℃之間進(jìn)行，因?yàn)榇藭r(shí)金屬正處于藍(lán)脆性階段，若錘擊焊縫容易造成斷裂[7]。

多層焊時(shí)，除第一層和最后一層焊縫外，每層都要錘擊。第一層不錘擊是為了避免產(chǎn)生根部裂紋，最后一層焊縫通常焊得很薄，主要是為了消除由于錘擊而引起的冷作硬化。

(4)利用火焰法控制焊接殘余變形

利用火焰對(duì)焊件進(jìn)行局部加熱時(shí)產(chǎn)生的塑性變形, 使較長(zhǎng)的金屬在冷卻后收縮, 以達(dá)到矯正變形的目的稱為火焰加熱矯正法。火焰加熱矯正法矯正焊件殘余變形時(shí)要注意以下事項(xiàng)[7]：

①加熱用火焰通常采用氧乙炔焰，火焰性質(zhì)為中性焰，如果要求加熱深度小時(shí)，可采用氧化焰。

②對(duì)于低碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼，加熱溫度為600 ℃～800 ℃，此時(shí)焊件呈櫻紅色。

③火焰加熱的方式有點(diǎn)狀、線狀和三角形三種，其中三角形加熱適用于厚度大、剛性強(qiáng)的焊件。

④加熱部分應(yīng)該是焊件變形的突出處，不能是凹處，否則變形將越矯越嚴(yán)重。⑤矯正薄板結(jié)構(gòu)的變形時(shí)，為了提高矯正效果，可以在火焰加熱的同時(shí)用水急冷，這種方法稱為水火矯正法。對(duì)于厚度較大而又比較重要的構(gòu)件或者淬硬傾向較大的鋼材，不可采用水火矯正法。

⑥夏天室外矯正，應(yīng)考慮到日照的影響。因?yàn)橹形缜宄康募訜嵝Ч粯?。⑦薄板變形的矯正過(guò)程中，可同時(shí)使用木錘進(jìn)行錘擊，以加速矯正效果?；鹧娉尚位旧喜捎镁€狀加熱，按照按照工藝方法的不同可分為三種：(1)不用水冷的火焰加熱，簡(jiǎn)稱空冷。(2)采用正面跟蹤水冷的火焰加熱法，簡(jiǎn)稱正冷。(3)采用背面跟蹤水冷的火焰加熱法，簡(jiǎn)稱背冷。

三種線狀加熱方法具有不同的特點(diǎn)：(1)角變形效果以背冷最大，空冷次之，正冷最小。(2)橫向收縮效果一背冷最大，正冷次之，空冷最小。4發(fā)展趨勢(shì)

隨著技術(shù)和工藝的進(jìn)一步發(fā)展，現(xiàn)在我們又提出了許多更進(jìn)一步的能夠減少和改善殘余變形的工藝方法。這些工藝以及一些還未提出的工藝的宗旨都是為了盡量降低焊接殘余變形以及對(duì)不引起殘余變形的追求。以盡可能簡(jiǎn)明的設(shè)計(jì)，盡可能少的工藝，盡可能短的焊接焊縫，更加自動(dòng)化、智能化的操作，減少焊接對(duì)于工件變形的影響。

下面介紹幾種新的調(diào)整和控制焊接殘余變形的方法。

預(yù)拉伸法[8]：這種方法是機(jī)械拉伸法的擴(kuò)展。在平板對(duì)接焊之前，在焊縫兩側(cè)對(duì)平板施加一個(gè)與焊接方向平行的拉伸載荷，使平板在受載的情況下進(jìn)行焊接。這種方法由于預(yù)先施加拉伸載荷，在焊接熱輸入的作用下，焊縫附近的材料較早處于屈服狀態(tài)，使平板焊縫在塑形狀態(tài)下被拉伸延展，因此可以抑制平板的縱向收縮變形。并且焊后去除拉伸載荷，平板內(nèi)的縱向殘余應(yīng)力可以降低，其降低幅度與與拉伸載荷相當(dāng)。

焊時(shí)溫差拉伸：這種方法是焊后溫差拉伸法的擴(kuò)展。平板對(duì)接焊時(shí)，采用專門的工裝夾具，在焊縫下方放置一個(gè)空腔內(nèi)通以冷卻水的銅墊板，在焊縫兩側(cè)用電加熱帶加熱，這樣就會(huì)在焊縫附近造成一個(gè)馬鞍形的溫度場(chǎng)。在這種條件下進(jìn)行焊接，馬鞍形溫度場(chǎng)的高溫區(qū)(焊縫兩側(cè))膨脹，會(huì)對(duì)溫度相對(duì)較低的焊縫區(qū)施加拉伸作用，使焊縫的縱向收縮得到抑制，因此可以降低殘余應(yīng)力和減小變形。

隨焊激冷法：又稱為逆焊接加熱法，是利用與焊接加熱過(guò)程相反的方法，采用冷卻介質(zhì)使焊接區(qū)獲得比相鄰區(qū)域(母材)更低的負(fù)溫度，在冷卻過(guò)程中，焊接區(qū)由于受到周圍金屬的拉伸而產(chǎn)生伸張塑性變形，從而抵消焊接過(guò)程中形成的壓縮塑性變相，達(dá)到消除殘余應(yīng)力的目的。5結(jié)語(yǔ)

焊接技術(shù)的發(fā)展隨著技術(shù)的革新，會(huì)越來(lái)越先進(jìn)，國(guó)外的同行在機(jī)械制造業(yè)確實(shí)要相對(duì)國(guó)內(nèi)發(fā)展的更加精細(xì)，我們要學(xué)會(huì)“拿來(lái)主義”，同國(guó)外同行多交流，盡量減少自己走彎路的可能，同時(shí)要在借鑒的基礎(chǔ)之上，發(fā)展和創(chuàng)新。相信中國(guó)的焊接技術(shù)會(huì)逐步的走向世界先進(jìn)行列乃至領(lǐng)先世界同行業(yè)。參考文獻(xiàn)

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