機械應力消除法對焊接殘余應力的影響

黎江勇（重慶江東機械有限責任公司，重慶　404020）

?

機械應力消除法對焊接殘余應力的影響

黎江勇
（重慶江東機械有限責任公司，重慶404020）

摘要：在大型工程中，尤其是鋼結構工程中，焊接技術處理起著至關重要的作用。但是，在焊接過程中，通常會出現殘留應力，其對整個結構會產生較大的影響，在此種情況下，需要積極采取有效的措施減少或消除殘余應力，以便減少對結構的影響，從而確保結構自身的優勢能夠充分發揮出來。通過機械應力消除法可以有效的減少焊接殘余應力，本文就機械應力消除法的相關概念進行分析，并對焊接殘余應力的分布與影響進行討論，以便探索機械應力消除法應對焊接殘余應力的措施與影響，從而有效的提高焊接技術的作用。

關鍵詞：機械應力消除法；焊接殘余應力；影響

0　引言

隨著焊接技術在日常生活與生產過程中的應用范圍不斷擴大，對焊接技術的研究越來越深入，但是針對目前焊接技術殘余應力問題還需深入研究。在焊接過程中，為了有效的減少焊接殘余應力而導致變形現象，需要采取積極有效的措施來解決，其也是焊接過程中急需要解決的問題。焊接殘余應力對焊接結構的強度、材料性能等均會帶來較大的不良影響，需要采取有效的措施減少或消除殘余應力，以便充分發揮出結構的性能與作用，從而促進焊接技術水平的提高。

1　機械應力消除法的概念

機械應力消除法指的是在焊接結構中，根據實際情況適當的增加一些外部壓力，從而可以確保焊接殘余應力與外部壓力形成一股合力，在使用機械應力消除法對焊接殘余應力進行消除的過程中，需要對工件是否能夠使用此種方法來處理進行分析。同時，還需要對工件進行科學合理的選擇，在加壓部位對其進行有效的處理。另外，還需要充分考慮到外部施壓程度與時間，需要遵循適度原則［1］。

2　焊接殘余應力的分布與影響

焊接殘余應力并不是所有都是雙軸向分布的，厚度方面的殘余應力較小，但是，對不同結構的影響也不同。

2.1縱向殘余應力

在焊接的過程中，尤其是低碳鋼與普通低合金進行焊接的時候，焊縫與其附近的縱向應力主要為拉應力，其數值能夠達到材料抗屈服能力的最大值。當焊接工件尺寸較小的時候，該應力可以忽略。但是圓筒行的工件其縱向殘余應力會存在一定的差異，其應力數值與圓筒的直徑長度具有緊密的聯系。焊縫上的殘余應力會由于其直徑長度的增加而變大，并且隨著這一趨勢的不斷增強，應力分布會越來越相似與平板時的分布規律［2］。縱向殘余應力的分布情況如圖1所示。

2.2橫向殘余應力

在焊接的過程中，橫向殘余應力主要可以當做是沿著焊縫切開的兩條鋼板縫邊緣處進行重新組合與對接的產物，焊接邊緣可以在縱向方面具有一定的收縮量，但是，在兩塊鋼板之間猶豫焊縫逐漸形成一個整體，從而就會在焊縫中間出現一定的拉應力，而焊縫兩端會出現壓應力，從而導致橫向殘余應力的產生。橫向殘余應力的分布情況如圖2所示。

2.3非自由狀態下殘余應力

當焊接工件處于非自有狀態下，該工件的變性行為會受到較大的局限性，因此，導致在這種情況下焊接的工作內部會出現較大的殘余應力，會對工件本身的性能與作用產生較大的不利影響。

2.4封閉焊縫殘余應力

在焊接加工處理的過程中，封閉式焊縫會受到較大的影響，從而會產生較大的殘余應力，其殘余應力的大小誘發因素較多，其中主要因素是焊接剛度與嵌入體本身的實際情況有著密切聯系。一般情況系，焊接剛度越大，其殘余應力越大［3］。

3　使用機械應力消除法應對焊接殘余應力的措施與影響

（1）使用機械應力消除法應對焊接殘余應力的措施。為了有效的減少焊接殘余應力的產生與不離影響，需要在設計與焊接技術兩個方面采取機械應力消除法對其進行處理。首先，需要減少焊接縫的數量，在確保結構強度的前提下，需要盡量的減少焊接縫的截面積。其次，焊接縫不得過于密集，需要避免出現交叉情況。受壓件的主要焊接縫與相鄰區域應盡量避免焊接零件，如果無法避免，焊接零件的焊縫需要穿過主要焊縫，不得在焊縫上與相鄰區域終止。再次，需要盡量使用剛性較小的接頭形式，針對管接頭方面，可以使用翻邊連接代替插入管連接，以便有效的降低約束力與殘余應力。

（2）使用機械應力消除法對焊接殘余應力的影響。機械應力消除法可以有效的降低焊縫以及相鄰區域的軸向與徑向應力，針對遠離焊縫中心的區域，其應力相對較小。在焊接的時候，焊縫金屬會受熱膨脹，并且會由于受到外圍固態金屬的束縛，從而會表現出壓應力。當其冷卻的時候，焊縫金屬會遇冷收縮，同樣會受到外圍固態金屬的束縛，焊縫與附近區域的應力會表現為拉應力。為了有效的確保結構內部應力的平衡狀態，需要將壓應力區域向焊縫中心外移動。而卸載之后，塑性變形會恢復原始狀態，可以有效的降低殘余應力，以便確保結構內部的平衡。

4　總結

在焊接工藝過程中，會不可避免的出現焊接殘余應力，針對這些殘余應力，其對焊接工件的影響較大，尤其是會對其質量與使用壽命產生較大的影響，嚴重者會出現較大的質量安全隱患，會影響到工件的性能與作用。因此，需要對其采取積極有效的措施處理。通過采用機械應力消除法可以有效的減少或消除焊接殘余應力，將工件的作用充分發揮出來，同時，可以有效的提高焊接工藝水平。

參考文獻：

［1］王旭.談機械應力消除法對焊接殘余應力的影響［J］.科技論壇，2014，32（08）:183-184.

［2］徐濟進，陳立功.$機械應力消除法對焊接殘余應力的影響［J］.機械工程學報，2013，22（12）:897-898.

［3］于桂春.機械應力消除法對焊接殘余應力的影響淺談［J］.科技通報，2013，29（17）:476-477.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.047