焊接殘余應力

1、焊接剩余應力焊接剩余應力焊接過程中，工件內產生的內應力叫焊接應力。根據作用時間的不同可 分為瞬時應力和焊接剩余應力。焊后殘留在工件內的焊接應力叫焊接剩余應 力。焊接過程中，某一瞬時的焊接應力叫焊接瞬時應力，它隨時間的變化而 變化。一、焊接剩余應力的分類焊接剩余應力可根據產生原因、作用方向、作用形式及其在結構中的作 用方向來分類。（一）根據焊接剩余應力的產生原因分類根據產生原因焊接剩余應力可分為溫度應力、組織應力、拘束應力和氫 致應力。1

2、 .溫度應力溫度應力也稱為熱應力，它是在焊接過程中，由于焊接熱源在工件上的 局部加熱，使工件受熱不均勻，造成溫度分布的不均勻、各處變形不一致且 相互制約而產生的應力。它主要與工件金屬的熱物理性質、工件內的溫度分 布及材料高溫時的力學性能有關。焊接過程中溫度應力在不斷地變化，且峰 值一般都到達屈服強度，因此產生了塑性變形，焊接過程結束并冷卻后，產 生的焊接剩余應力保存下來。2 .組織應力焊接過程中由于焊接熱循環(huán)的作用引起局部金屬組織發(fā)生轉

3、變，隨著金 屬組織發(fā)生變化而出現比體積變化，這種比體積的變化受到阻礙時便產生了 應力。這種由于組織轉變而引起的內應力叫組織應力。如奧氏體分解為珠光 體進而引起比體積的增大，從而引起體積的變化，并且受到周邊金屬的約 束，同時組織的轉變也是不均勻的，因此便產生了組織應力。3 .拘束應力焊接過程往往是在結構自身拘束或外部拘束條件下進行的，它與結構形 式、剛度、自重、焊接接頭的位置、焊接順序以及夾持工裝卡具的位置及松 緊程度等因素有關。這種拘束

4、條件下的焊接，由于受到自身拘束或外部拘束 之一。下面從六個方面分析焊接應力對工件的影響。（一）對強度的影響當結構承載的剩余拉應力與工作應力疊加時，總應力提高。如果材料具 有足夠的塑性，那么產生塑性變形，當應力峰值到達屈服強度后，該區(qū)應力不 再增加而產生塑性變形，從而消耗了材料的一局部塑性。當材料的塑性耗盡 時，就會造成塑性破壞。如果在高剩余拉應力區(qū)中存在嚴重的缺陷，而工件又在低于脆性轉變溫 度下工作，那么焊接殘余應力將使靜載強度嚴重降低

5、。在循環(huán)應力的作用下，如果在應力集中 處存在著剩余拉應力，那么焊接剩余拉應力將使工件的疲勞強度降低。工件的 疲勞強度除與焊接剩余應力的大小有關外，還與工件的應力集中系數、應力 循環(huán)特征系數r=［。.和循環(huán)應力的最大值［amn］有關，其影響隨應力集中系數的降低而減弱，隨r的降低而加劇（例如對交變疲勞強度的影響大 于脈沖疲勞），隨［amk］的增加而減弱。當［am］接近于屈服強度時，焊接剩余 應力的影響逐漸消失。（二）對剛度的影響焊接剩余應力

6、與外載引起的應力相疊加，可能使工件局部提前屈服產生 塑性變形，工件的剛度會因此而降低。（三）對受壓工件穩(wěn)定性的影響焊接桿件受壓時，焊接剩余應力與外載所引起的應力相疊加，可能使桿 件局部屈服或使桿件局部失穩(wěn)，桿件的整體穩(wěn)定性將因此而降低。剩余應力 對穩(wěn)定性的影響取決于桿件的幾何形狀和內應力分布。剩余應力對非封閉截 面（如工字形截面）桿件的影響比封閉截面（如箱形截面）的影響大。（四）對加工精度的影響工件去除工夾具或焊后進行機械加工去掉一局部