機械應力消除法在焊接殘余應力的作用范文

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摘要：焊接技術在我國工業生產中具有廣泛的應用，由于焊接工藝的質量會對工業產品的質量以及生產安全等產生很大影響，因此，各行各業對焊接結構的性能、焊接質量的要求越來越嚴格。在焊接的過程中，很容易產生焊接殘余應力，這個應力會對焊接工藝質量造成很大影響，因此必須予以消除。針對焊接過程中產生的殘余應力，本文介紹了利用機械應力進行消除的方法，實驗證明，機械應力消除法對焊接殘余應力具有消除作用，可以用于實際生產。

關鍵詞：機械應力；焊接；殘余應力；變形控制

1焊接殘余應力的概況

在工業生產中，很多零部件需要焊接技術，在焊接鋼結構焊件的過程中，由于焊接過程中所產生的熱應力、相變應力和加工應力完全超過焊件本身的屈服極限，這就會引起鋼結構焊件在焊接結束且冷卻之后，出現沒有來得及消除的焊接殘余應力[1]。焊接應力與變形問題主要產生的原因是在工人操作焊接鋼結構時，由于不均勻溫度場對焊接的影響，引發焊件局部塑性變形，同時，也會引起比容不同組織的問題。對于鋼結構焊件，在其加工生產中一旦出現焊接殘余應力，非常容易出現焊接材料產生變形翹曲的問題，如果問題比較嚴重，后期還會引發焊接部位結點開裂、應力腐蝕等諸多質量問題，這樣一來鋼結構焊接件的質量會出現很多問題，焊件本身的使用期限會縮短很多，鋼結構焊接的質量和結構功能會下降[2]。

2焊接結構殘余應力產生的因素

2.1焊接主要用于鋼結構的焊接，由于鋼結構材料本身的特點以及焊接過程中力學性的原因，會產生一定的焊接殘余應力。焊接工人在進行鋼結構焊接的過程中，進行加熱時，一旦加熱不均，焊接后鋼結構材料的溫度呈梯度開始冷卻，出現焊接殘余應力。鋼結構受熱不均勻主要包括兩方面的原因[3]，一是鋼結構零部件的材質具有多樣性，操作工人在進行焊接的過程中，由于材質的差異性，對不同的溫度會產生不同的效應，鋼結構在焊接時會產生不同的現象，材料在比熱容方面發生變化，因此，焊接部位組織結構會出現由此原因引發的變化。二是由于鋼結構材料的密度、導熱系數、熱膨脹系數等物理因素具有很大的差別，由于這些物理因素的不同也會引起對溫度的不同反應，進而鋼結構產生殘余焊接應力。

2.2由于熱源不同，在進行鋼結構焊接時，也會產生不同程度的焊接殘余應力。在焊接這一工種中，熱源也有很大的不同，不同的焊接熱源在參數和特點上具有很大的不同，特別是在溫度場這一參數上，溫度場這一參數很大程度上影響著焊接的結果[4]。現階段，焊接主要使用的能量熱源有電能、化學能、光輻射能及機械能，對于同一種材質的鋼結構而言，不同的焊接熱源回產生不同的焊接殘余應力。由于焊接工人使用不同的焊接熱源進行焊接，在焊接零件的周邊會產生不同的溫度場，由于焊接所產生的焊接殘余應力也會有一定程度的差別，焊接部件的變形程度依據不同的焊接熱源也會有所差異。在焊接的過程中，要根據部件的材質選擇合適的焊接熱源，以便于減少焊接過程中產生的鋼材變形與炸裂問題。

2.3由于其他原因引起的焊接殘余應力。在實際生產過程中，還存在很多因素會對焊接過程造成影響，進而產生焊接殘余應力。例如，焊接工人在對鋼結構進行焊接之前，通常會對鋼結構器或局部零部件材進行過軋剎等預先處理，這種處理后期會在焊接的過程中產生一定作用，增加焊接殘余應力產生的概率[5]。

3機械應力消除法對焊接殘余應力的方法

在工業生產中，鋼結構生產是大型機械工程生產工藝中的重要環節，對于整個機械工程來說，鋼結構的質量與性能直接關系到機械工程的成敗。鋼結構的質量與性能在一定程度上與焊接技術與質量息息相關，特別是在焊接過程中產生的焊接殘余應力，對于大型機械工程來說影響是巨大的[6]。焊接殘余應力可以引發鋼結構變形問題，能夠改變鋼結構的承載力，在強度、剛度和受壓方面的穩定性都會隨著變形而受到影響。如何消除焊接殘余應力是大型機械工程等相關行業的焊接人員要思考的重要問題，消除了焊接殘余應力可以及大地提高鋼結構的質量。下文將介紹如何采用機械應力消除法來去除焊接殘余應力的方法。為了減少大型機械工程中鋼結構焊接過程里，由于產生了焊接殘余應力而出現的變形問題，利用科學合理的方法來消除焊接殘余應力是十分重要的工藝環節。實驗表明，采用機械應力消除法可以消除焊接過程中產生的焊接殘余應力。機械應力消除法主要適用于工程中焊接殘余應力消除，主要是在焊接部分處適當施加外力，通過外力來改變由于焊接過程溫度等的原因產生的變形，減少焊接殘余應力。在實際工作中，一個機械工程是否可以采用機械應力消除法消除焊接殘余應力，可以通過以下條件進行判斷，不能一概而論，要根據現實情況進行選擇。一是機械零部件本身是否能夠采用機械應力消除法來消除焊接殘余應力；二是在對機械零部件進行施力的過程中，要根據零部件的變形情況來考慮機械應力的大小；三是要根據零部件的變形位置，科學合理的設計機械應力的施力位置、施力的時間長短、施力的大小等要素。使用機械應力消除法來消除焊接殘余應力，具體有以下幾種方式。工人使用錘子對焊件變形部分進行錘擊，錘擊的過程中要注意力度的大小、方向、時長。對于比較精細的機械部分，應當用型號較小的錘子進行輕敲，讓周圍的金屬慢慢延展，盡可能地減少焊接殘余應力。如果在采用機械應力消除法進行焊接殘余應力消除的過程中，機械零部件難以通過機械應力消除，可以適當通過加溫的方式，使得機械零部件焊接變形的部門稍微軟化，再進行機械應力消除焊接殘余應力。焊件的焊接殘余應力可以達到的最大值一般是焊件材質本身的屈服點，如果焊接工人想要全部消除焊件某一結構中的焊接殘余應力，可以將焊件加熱到屈服點等于零的溫度，再進行機械應力消除。在工業生產中，很多零部件的焊接會產生焊接殘余應力，為了消除焊接殘余應力，提高機械零件的質量和穩定性，可以采用機械應力消除法進行焊接殘余應力消除，實驗結果證明效果良好。

4總結

我國工業生產中很多的機械制造都離不開焊接技術，焊接技術是推動我國工業生產的重要力量。由于焊接工藝的質量與工業產品的質量息息相關，同時又能影響生產安全，因此，各行各業越來越重視焊接結構的性能、焊接質量。在焊接的過程中，由于焊接技巧很容易產生焊接殘余應力，這個應力會對焊接工藝質量造成很大影響，因此必須對焊接參與應力予以消除處理。針對焊接過程中產生的殘余應力，本文介紹了利用機械應力進行消除的方法，實驗證明，機械應力消除法對焊接殘余應力具有消除作用，可以用于實際生產提高焊接的質量和性能。

參考文獻：

[1]徐濟進，陳立功，倪純珍.機械應力消除法對焊接殘余應力的影響[J].機械工程學報，2009，45（9）：291-295.

[2]丁昌，湯伯歌，王三保，等.不同熱處理方法消除焊接殘余應力的研究[J].鄭州輕工業學院學報：自然科學版，2005，20（04）：71-73.

[3]林德超，史耀武，蔡洪能，等.焊縫線膨脹系數匹配對焊接殘余應力的影響規律[J].中國機械工程，1998，9（2）：74-77.

[4]解德，李美堂.爆炸法消除超厚板焊接殘余應力的工藝研究[J].鋼鐵研究，1995（2）：36-39.

[5]馬耀芳，王富林，陳懷寧，等.爆炸法消除焊接殘余應力工藝在三峽引水壓力鋼管上的應用[J].水利電力機械，2000（5）：8-12.

[6]孫少南，于敦吉，邱陽，等.焊后熱處理對反應堆壓力容器內環形件焊接殘余應力的影響[J].壓力容器，2017，34（4）：12-18.

作者:梁明 單位:聊城中通新能源汽車裝備有限公司