机械应力消除法对焊接残余应力的影响建议

张浩++秦敏

[摘 要]随着工业技术的不断进步，钢结构对焊接的要求也在不断的提升，焊接水平的高低对施工质量有极大的影响。通常，焊接后的残余应力会严重影响焊接质量，从而造成工程质量的整体质量降低。所以消除焊接残余应力是技术人员的一项重要工作，本文主要就机械应力消除法对焊接残余应力的影响进行了分析并且提出了相应的建议，希望能够为相关工作者提供一定的参考借鉴。

[关键词]机械应力消除法；焊接；残余应力；影响建议

中图分类号：TB446 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0308-01

机械工程的发展使焊接中存在的变形问题不断减少，选用科学的方式进行焊接应力的处理能够更进一步降低焊接残余应力的影响。其不仅会影响焊接质量，还会极大降低金属结构的承载能力，造成受压稳定性、金属强度等性能的降低。此外，技工精度也会受到相应的影响。在实际施工过程中，机械应力消除法是较为常用的残余应力消除手段，通过这种方法能够有效降低残余应力对工程整体水平的影响，进而确保焊接工程的精度和水平。

一、简述机械应力消除法

机械应力消除法是较为常见的焊接应力消除手段，这种方式主要是通过外部压力的施加来对残余应力进行抵消，使外部力和残余应力形成合力，进而降低残余应力对焊接工作的影响。在实际应用中，要对三方面进行详细的考量：首先，根据工件的实际情况合理判断残余应力的消除方式，如果机械应力消除法不符合工件要求，那么要改用其他应力消除手段；其次，要进行合理的工件施压处理；最后，外部施压的时间、施压位置、施压大小都要根据工件的具体情况进行分析。由此可见，在具体施工过程中，机械应力消除法要根据不同的情况进行操作。下图为焊接应力和变形图。由图可以看出，不同的变形其表现形式差异很大，因此，分析机械应力的种类可以从其变形形状得出，进而找出对应的消除方法。

图1 焊接应力和变形图

a、收缩变形；b、角变形；c、弯曲变形；d、扭曲变形；e、波浪变形

二、采用机械应力消除法进行焊接残余应力消除的具体方式

（一）残余应力在结构上的分布

焊接残余应力在结构上主要有四种分布情况：第一种，纵向残余应力。通常出现这种残余应力的材料为低碳钢或者普通合金钢材料，由于焊缝周边会产生纵向应力，这种应力为拉应力，如超越材料的屈服极限将致使变形。进行圆筒形焊接时，要根据圆筒的大小、直径等多个方面分析纵向应力的分布，不同的材料会出现不同的分布情况，焊接人员必须根据具体的分布情况进行合理焊接，避免由于焊接方法选择错误而导致焊接失效，或是焊接质量下降；第二种，横向残余应力。所谓横向残余应力，就是两块钢板在焊接处进行了二次焊接，進而导致纵向出现不定量的收缩，然而受到焊接影响，两块钢板无法分离，进而产生拉应力以及压应力，这都是横向残余应力，是比较难以消除的应力，需要技术人员在工作中积累经验，尽量减小该类应力；第三种，非自由状态下的残余应力。如果焊接件没有处在自由状态，那么变形行为也会根据焊接件的状况受到影响。这种情况下必然产生一些内应力，这种内应力就是非自由状态下的残余应力；第四种，封闭焊接时出现的内应力。封闭焊接是一种常见的焊接情况，这种焊接方式会对焊接缝产生一定的约束，出现的残余应力较大。封闭条件下，内应力的产生受到焊接拘束度以及嵌入体的影响，通常情况下，拘束度和内应力成正比。

此外，残余应力还存在两方面的延伸影响，分别是：对结构强度以及工件稳定性的影响；对构件脆性断裂的影响。在机械应力消除法的实际应用中，残余应力会与承载负荷产生力的相互叠加，进而导致构件强度出现变化。残余应力的存在会使载荷面积的分布受到影响，因此，如果构件局部出现压塑性变形的情况，构件的稳定性会受到巨大的影响。由此可见残余应力的分布情况会对构件的稳定性产生巨大的影响，在进行焊接和残余应力处理的过程中要合理考虑构件的稳定性，避免焊接质量受到影响；根据实际操作，构件的内部结构会在很大程度上影响脆性断裂情况的产生，如果其内部结构存在问题，断裂情况就非常容易出现。所以，在进行断裂问题处理时，要对残余应力进行合理的分析和处理，将其影响降到最低。

（二）机械应力消除法的具体应用措施

采用机械应力消除法消除焊接残余应力的具体应用措施主要有三方面：首先，在进行焊接之前对焊接件进行合理的分析和考量，根据焊接件的实际情况和焊接试验的结果选择科学合理的焊接手段，在焊接过程中尽可能减少残余应力的产生。以焊接件的整体结构不受影响为施工基础，尽可能降低焊缝的出现数量、缩小焊缝的尺寸。在实际焊接的过程中可以运用反变形法来减少变形，进而降低焊接残余应力；其次，要根据实际施工情况和焊接件的要求进行具体的分析，不仅要考虑元件的尺寸、结构、用途还要对工作条件等多个方面进行分析，参考各方面的数据来判断是否要进行焊接残余应力的消除以及消除方式是否选用机械应力消除法；最后，根据实际情况分析决定选择机械消除法进行残余应力消除后，要确保操作的正确可靠。此外，在残余应力处理结束后，要对处理效果进行审查和分析，确保处理工作有效完成，从而从根本上确保焊接工程的质量和水平。若是发现残余应力并没有完全得以处理，应当对其进行二次处理。

结语

综上所述，工件焊接工作结束后，产生相应的残余应力。焊接残余应力的产生会在很大程度上影响焊接的质量和水平，进而导致构件的寿命极大的缩减。因此，加强消除焊接残余应力是必不可少的。通常，我们可以采用机械应力处理法对焊接残余应力进行处理，这种处理方式能够在一定程度上保障焊接质量，不过焊接技术人员也要根据具体的情况进行具体分析和操作。

参考文献

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