焊接殘余應(yīng)力

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

2、 .溫度應(yīng)力溫度應(yīng)力也稱為熱應(yīng)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(chǎn)生的應(yīng)力。它主要與工件金屬的熱物理性質(zhì)、工件內(nèi)的溫度分 布及材料高溫時的力學(xué)性能有關(guān)。焊接過程中溫度應(yīng)力在不斷地變化，且峰 值一般都到達屈服強度，因此產(chǎn)生了塑性變形，焊接過程結(jié)束并冷卻后，產(chǎn) 生的焊接剩余應(yīng)力保存下來。2 .組織應(yīng)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(zhuǎn)

3、變，隨著金 屬組織發(fā)生變化而出現(xiàn)比體積變化，這種比體積的變化受到阻礙時便產(chǎn)生了 應(yīng)力。這種由于組織轉(zhuǎn)變而引起的內(nèi)應(yīng)力叫組織應(yīng)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(zhuǎn)變也是不均勻的，因此便產(chǎn)生了組織應(yīng)力。3 .拘束應(yīng)力焊接過程往往是在結(jié)構(gòu)自身拘束或外部拘束條件下進行的，它與結(jié)構(gòu)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(guān)。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(yīng)力對工件的影響。（一）對強度的影響當結(jié)構(gòu)承載的剩余拉應(yīng)力與工作應(yīng)力疊加時，總應(yīng)力提高。如果材料具 有足夠的塑性，那么產(chǎn)生塑性變形，當應(yīng)力峰值到達屈服強度后，該區(qū)應(yīng)力不 再增加而產(chǎn)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(yīng)力區(qū)中存在嚴重的缺陷，而工件又在低于脆性轉(zhuǎn)變溫 度下工作，那么焊接殘余應(yīng)力將使靜載強度嚴重降低

5、。在循環(huán)應(yīng)力的作用下，如果在應(yīng)力集中 處存在著剩余拉應(yīng)力，那么焊接剩余拉應(yīng)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(yīng)力的大小有關(guān)外，還與工件的應(yīng)力集中系數(shù)、應(yīng)力 循環(huán)特征系數(shù)r=［。.和循環(huán)應(yīng)力的最大值［amn］有關(guān)，其影響隨應(yīng)力集中系數(shù)的降低而減弱，隨r的降低而加?。ɡ鐚蛔兤趶姸鹊挠绊懘?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(yīng)力的影響逐漸消失。（二）對剛度的影響焊接剩余應(yīng)力

6、與外載引起的應(yīng)力相疊加，可能使工件局部提前屈服產(chǎn)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(yīng)力與外載所引起的應(yīng)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(yīng)力 對穩(wěn)定性的影響取決于桿件的幾何形狀和內(nèi)應(yīng)力分布。剩余應(yīng)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