Chapter 2 焊接变形与应力
Stress and reform of welding
本章重点, 1.杆件的均匀加热、冷却过程的变形与应力
2.长板条在不均匀温度场作用下的变形与应力
3.焊接残余变形
4.预防和矫正残余变形的方法
5.焊接残余应力
6.焊接残余应力的调节及消除措施
本章难点, 1.杆件的均匀加热、冷却过程的变形与应力
2.长板条在不均匀温度场作用下的变形与应力
3.焊接残余变形
4.焊接残余应力
3.1 焊接应力与变形的基本概念
1.按应力的
分布范围
2.根据结构中
的空间位置
?
?
?
?
?
围平衡的应力超微观应力：在晶格范
内相互平衡的应力微观应力：在晶粒范围
范围平衡的应力宏观应力：在整个焊接
.3
.2
.1
焊接应力产生的原因及分类 1
?
?
?
?
?
的三个方向作用三向应力：应力沿构件
的两个方向作用双向应力：应力沿构件
的一个方向作用单向应力：应力沿构件
.3
.2
.1
焊接应力产生的原因及分类 2
3.根据应力与焊
缝的相对位置
4.根据应力产生
,作用的时间
5.根据应力
形成原因
?
?
?
向与焊缝垂直横向应力：应力作用方
向与焊缝平行纵向应力：应力作用方
.2
.1
?
?
?
应力残余应力：焊后留下的
现的应力瞬时应力：焊接过程出
.2
.1
?
?
?
?
?
受阻属组织转变时体积变化组织应力：由于接头金
力变形受到拘束引起的应拘束应力：由于焊件热
均匀加热引起的应力温度应力：由于焊件不
.3
.2
.1
焊接变形产生原因及分类 1
1.自由变形,当金属物体温度发生变化，或发生了
相变，其尺寸和形状就要发生变化，如果这种变
化没有受到外界的阻碍而自由的进行。
单位长度的自由变形量,
][ 010 TTLL T ????? ?
???? ??
0L
L T
T
][ 01 TT ?
焊接变形产生原因及分类 2
2.外观变形,当金属物在温度变化过程中受到阻碍，
不能完全的自由变形，把能表现出来的这部分变
形，称为外观变形
。
3.内部变形,把未表现出来的那部分变形，称为内
部变形；
0
0
0 L
L???
TLLL ????? 0
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L?
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焊接残余变形的基本类型
?
?
?
?
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?
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?
?
?
厚度方向上的错边
度或胀不一致，所引起的长错边变形：两焊件热膨
现波浪形，在焊薄板中出波浪变形：焊后构件程
移面围绕焊缝产生的角位角变形：焊后构件的平
布置偏离焊件的形心轴弯曲变形：由于焊缝的
尺寸缩短后在垂直焊缝的方向上横向收缩变形：构件焊
尺寸缩短后在平行焊缝的方向上纵向收缩变形：构件焊
.6
.5
.4
.3
.2
.1
纵向横向收缩变形
角变形、弯曲变形和波浪变形
杆件的均匀加热和冷却过程中的变
形和应力
? 简化假定,
1,金属材料的性参数
是与温度变化无关的参数
2,金属的相变温度很高，不考虑组织应力
3,材料屈服极限与温度变化关系
?????,、、、、,bSEC
不同拘束条件下杆件均匀加热、冷
却时的变形和应力
1.杆件在无拘束条件下杆件均匀加热、冷却时的
变形和应力
杆件一端固定的自由热变形
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t
T
2.杆件在拘束条件为均匀加热、冷却
时皆不能自由变形的变形和应力
受拘束杆件均匀加热、冷却过程中的变形和应力
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t
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2.杆件在拘束条件为均匀加热、冷却
时皆不能自由变形的变形和应力
受拘束杆件均匀加热、冷却过程中的变形和应力
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T
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时皆不能自由变形的变形和应力
受拘束杆件均匀加热、冷却过程中的变形和应力
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t
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Co500
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T
3.杆件在拘束条件为加热时不能自由膨
胀，冷却时能自由收缩是的变形和应力
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3.杆件在拘束条件为加热时不能自由膨
胀，冷却时能自由收缩是的变形和应力
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3.杆件在拘束条件为加热时不能自由膨
胀，冷却时能自由收缩是的变形和应力
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Co600
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CT os 6 0 0;||3.3 m a x ?? ??
3.长板条（长宽比 >>4~5）在不均匀
温度场作用下变形和应力
? 假定,
? 1.单向应力
? 2.线热源，厚度方向上温度是均匀的
? 3.截面保持平面
长板条在中心加热引起的纵向收缩
变形和应力
长板条非对称加热引起的变形和应力
长板条冷却后产生的残余应力和变形
? 残余应力的分
布是：焊缝及
近焊缝区域受
到拉应力，常
达以后随远离
焊缝依次是压
应力，拉应力，
形成三个正负
相间的应力分
布区。
4.焊接残余变形
纵向收缩变形及产生的弯曲变形
? 纵向收缩变形结论
?
?
?
?
?
长度的增大而增大焊缝绝对收缩量随焊缝
横截面面积成反比焊缝纵向收缩量与工件
积成正比线能量或主作用区的面焊缝纵向收缩量与焊接
.3
.2
.1
纵向收缩量的计算
1.单层焊的纵向收缩量,
F— 构件截面积
L— 构件长度
--焊缝截面积
2.多层焊的收缩量,
F
LFKL H ???? 1
HF
焊接方法 CO2焊 埋弧焊 手工焊
材料 低碳钢 低碳钢 奥氏体钢
K1 0.043 0.071~0.076 0.048~0.057 0.076
nK
F
LFKK
L
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H
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12
层数??
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n
E
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纵向引起弯曲变形结论
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?
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?
?
反比与构件的截面惯性矩成
的距离成正比与焊缝偏离板条形心轴
积成正比与焊接线能量或堆焊面
.3
.2
.1
横向收缩变形及其产生的挠曲变形
固定的刚性系数
钢板厚度
焊接线能量
大小为横向收缩变形
得到通过热变形计算和实验
??
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L
L
q
q
B
B
对
接
接
头
横
向
变
形
的
实
验
数
据
丁
字
接
头
及
搭
接
接
头
横
向
收
缩
横向收缩变形结论
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?
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?
?
?
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变形小横板上的热能量越小，丁字接头：立板越厚，
越大，横向收缩小角焊缝：板越厚，刚度
坡口角度的增大而增大随焊丝金属量，板厚和
自动焊手工焊变形量：气焊
.4
.3
.2
.1
横向引起弯曲变形
横向引起弯曲
变形与焊缝到
焊件形心的距
离成正比
角变形
1.焊缝横向收缩
引起的弯曲角
变形
2.焊缝金属收缩
引起的倾斜角
变形
对
接
接
头
角
变
形
丁
字
接
头
和
搭
接
接
头
的
角
变
形
波浪变形
? 原因,薄板在承受压
应力，当其中的压应
力达到 -临界应力，薄
板将出现波浪变形失
去承载能力，称之为
失稳。
22
2
2
][][]1[12 BABEkcr ????? ?????
错边变形
原因,主要是
焊接过程中对
接边的热量不
平衡，装配不
善会造成错边
5.预防和矫正焊接残余变形的方法
1.合理设计, 1.选
用对称截面的
结构，焊缝布
置对称，在设
计时，安排焊
缝尽可能使焊
缝对称于截面
的中性轴
1.合理设计
2.合理的选择焊缝的尺寸和形式,在保证结构的承载
能力的条件下，尽量采用较小的焊缝尺寸
3.尽可能减少焊缝的数量,用型钢代替钢板，用断续
焊代替连续焊
2.工艺措施
1,正确的确定装配、焊接顺序
? 不正确的装配次序：工字构件，
先丁字，然后在装另一块盖板，
焊后仍有较大的挠度
? 丁字
? 工字
? 正确应该是，先点固成工字，
然后焊接，注意次序
L
L
EJ
LePf
8
2
2,1
???
I
I
EJ
LePf
8
2
4,3
???
2.工艺措施
2.选择适当的施焊次序和方向
原则,
?
?
?
?
?
翻转辅助时间的交替焊，尽可能增加截面对称的构件应对称
最后焊，对构件变形影响大的先焊离构件形心轴近的
缝时，先焊少的一侧当结构形心轴两侧有焊
.3
.2
.1
反变形法
? 定义,构件在焊前预制成与
变形方向相反的变形，这种
方法可以防止弯曲变形，和
角变形。
刚性固定法
? 在无反变形的情况下，将
构件加以固定来限制焊接
变形，（在焊法兰盘上），
防止角变形和波浪变形较
好
合理的选择焊接的方法和焊接规范
? 选择线能量较低的焊
接方法，采用多层焊
代替单层焊
矫正残余变形的方法
1.机械矫正法,将变形的构
件中的尺寸较短的部分
通过机械力作用，使之
产生塑性延展变形，而
恢复和达到形状的要求，
可以利用螺旋、气动、
液压的器具来加外力
矫正残余变形的方法
2.火焰矫正法,利用
火焰加热时产生的
局部压缩变形使较
长部分在冷却后缩
短来消除变形（不
适用于具有晶间腐
蚀倾向的不锈钢和
淬硬倾向较大的钢
材）
6.焊接残余应力
焊接残余应力分布
?
?
?
?
?
：厚度方向上的应力
力：垂直焊缝方向上的应
：焊缝方向上的应力
Z
Y
X
?
?
?
.3
.2
.1
1.纵向应力 的分布
X?
1.纵向应力 的分布
X?
横向应力的分布
?
?
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?
?
?
?
?
?
?
?
?
分段倒退焊
端向中间焊从中间向两端焊或从两
的直通焊从焊缝的一端到另一端
焊接顺序引起的
力纵向收缩引起的横向应
.3
.2
.1
.2
.1
'
Y
?
横向应力的分布
另一端的直通焊
从焊缝的一端到
从两端向中间焊
从中间向两端焊或
横向应力的分布
倒退焊
分段
厚板中的残余应力分布
封闭焊缝中的残余应力分布
组织应力 [相变应力 ]
焊接残余应力的影响
1,对静载强度的影响
2,对机械加工精度的影响
原因：焊件在不经过焊后消应力处理，内部存在着
相互平衡的应力，当进行机械加工时，如切削
掉焊件的一部分承受残余应力金属，则焊件会
重新变形（二次变形）以使残余应力重新分布
来保持平衡，焊件不断的切削，就会不断的变
形，加工精度难以保证
?
?
?
?
?
，材料发生局部破坏至应力峰值不断增加，直
产生应力的均匀化过程脆性材料，构件不可能
性变形能力，无影响塑性材料，有足够的塑
b?
.2
.1
焊接残余应力的影响
3 对疲劳强度的影响 （研究不够充
分）
4 对应力腐蚀的影响
原因：拉应力和介质、腐蚀共同作
用下产生裂纹的一种现象，拉应
力越大，发生应力腐蚀开裂的时
间越早。
5 对结构刚度的影响
结论：在静载下，焊件经过一次
加载，卸载后，以后再次加载，
只要其大小不超过前一次，残余
应力不再起作用，外载也不影响
焊件内部残余应力的分布
7.焊接残余应力的调节及消除措施
1.调节残余应力的措施
1.1设计措施,
设计上减小焊接应力
的核心是正确布置
焊缝，以避免应力
叠加
设计原则
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
减小应力集中
面突变处，应力最严重的区域和断焊缝尽量不布置在工作
式采用刚性较小的接头形
尽量避免三轴交叉焊缝
离为容器上相邻焊缝最小距
合相关要求相邻焊缝最小距离要符焊缝不止应避免集中，
尺寸和长度下，尽量减少焊缝截面在保证结构强度的前提
.5
.4
.3
100
3
.2
.1
mm
t
工艺措施
工艺原则
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
焊接时预热和跟踪加热
锤击或碾压焊缝
的自由度反变形法来增加焊缝处
的焊缝时，可采用刚性较大、自由度较小在焊接封闭焊缝后其他
然后在焊直通的长焊缝
开的短焊缝在拼板时，应先拼焊错
焊缝先焊工作时受力较大的
先焊收缩量较大的焊缝
方向采用合理的焊接顺序和
.4
.3
.2
.3
.2
.1
.1
消除残余应力的措施
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
扭曲共振法
弯曲共振法
残余应力的交变应力来消除部分振动法：利用振动产生
机械拉伸法
热）两侧压应力区域局部加热塑性法（在焊接接头
织与性能）高温回火（改变金相组
.2
.1
.4
.3
.2
.1
注：振动法的优点，从应力消除效果看，振动法比用同样大
小的静载拉伸效果好，且具有设备简单，价廉，处理成本
低，时间短，无高温回火的金属氧化问题等优点。
8.焊接残余应力的测定
1.应力测定方法的分类
按其对结构的是否破坏来分
按测试原理分
?
?
?
?
?
无损法
半破坏法
全破坏法
.3
.2
.1
?
?
?
射线法
应力释放法
X.2
.1
应力释放法
原理,利用构件在机加工后应力部
分释放，回产生变形来重新分布应
力来达到平衡，利用应力应变关系
来求出应力。属于此法的 有切条法，
车削法，刨削法，套孔法，小孔法 。
应力释放法
1.切条法,将待测焊件
划分几个区域，在各
区待测点上贴应变片
或加工机械引申计的
标距孔然后测原始读
数，然后切断，然后
在读数根据
可以算出应力。
XX E ?? ??
应力释放法
2.车削法,此法多
用于测圆柱零件
堆焊后的残余应
力分布
应力释放法
3.小孔法,是应力破坏
性最小的一种，原理
是：在应力场中钻一
个小孔，应力平衡受
到破坏，钻孔周围的
应力重新调整，测得
孔附近的应变片的变
化，可用弹性力学推
算小孔处的应力。
应力释放法
4.套孔法,采用套料
钻或管形电火花加
工环形孔来释放应
力，在孔内预先贴
上应变片，可以算
出表面残余应力，
切削深度为
[0.6~0.8]D，破坏
性不大。
X射线衍射法
? 原理,晶体在应力的作用下，
原子间距发生变化，其变化
与应力大小成正比，当用 X射
线，以掠角 入射到晶体表面
时，如果 能满足 2dSin=n,
则 X射线在反射方向因干涉而
加强
? 缺点,
??
?
用设备昂贵对被测表面要求高，所
只能测表面应力
.2
.1
?
? ?
Stress and reform of welding
本章重点, 1.杆件的均匀加热、冷却过程的变形与应力
2.长板条在不均匀温度场作用下的变形与应力
3.焊接残余变形
4.预防和矫正残余变形的方法
5.焊接残余应力
6.焊接残余应力的调节及消除措施
本章难点, 1.杆件的均匀加热、冷却过程的变形与应力
2.长板条在不均匀温度场作用下的变形与应力
3.焊接残余变形
4.焊接残余应力
3.1 焊接应力与变形的基本概念
1.按应力的
分布范围
2.根据结构中
的空间位置
?
?
?
?
?
围平衡的应力超微观应力：在晶格范
内相互平衡的应力微观应力：在晶粒范围
范围平衡的应力宏观应力：在整个焊接
.3
.2
.1
焊接应力产生的原因及分类 1
?
?
?
?
?
的三个方向作用三向应力：应力沿构件
的两个方向作用双向应力：应力沿构件
的一个方向作用单向应力：应力沿构件
.3
.2
.1
焊接应力产生的原因及分类 2
3.根据应力与焊
缝的相对位置
4.根据应力产生
,作用的时间
5.根据应力
形成原因
?
?
?
向与焊缝垂直横向应力：应力作用方
向与焊缝平行纵向应力：应力作用方
.2
.1
?
?
?
应力残余应力：焊后留下的
现的应力瞬时应力：焊接过程出
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.1
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?
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?
?
受阻属组织转变时体积变化组织应力：由于接头金
力变形受到拘束引起的应拘束应力：由于焊件热
均匀加热引起的应力温度应力：由于焊件不
.3
.2
.1
焊接变形产生原因及分类 1
1.自由变形,当金属物体温度发生变化，或发生了
相变，其尺寸和形状就要发生变化，如果这种变
化没有受到外界的阻碍而自由的进行。
单位长度的自由变形量,
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焊接变形产生原因及分类 2
2.外观变形,当金属物在温度变化过程中受到阻碍，
不能完全的自由变形，把能表现出来的这部分变
形，称为外观变形
。
3.内部变形,把未表现出来的那部分变形，称为内
部变形；
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焊接残余变形的基本类型
?
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厚度方向上的错边
度或胀不一致，所引起的长错边变形：两焊件热膨
现波浪形，在焊薄板中出波浪变形：焊后构件程
移面围绕焊缝产生的角位角变形：焊后构件的平
布置偏离焊件的形心轴弯曲变形：由于焊缝的
尺寸缩短后在垂直焊缝的方向上横向收缩变形：构件焊
尺寸缩短后在平行焊缝的方向上纵向收缩变形：构件焊
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.5
.4
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.2
.1
纵向横向收缩变形
角变形、弯曲变形和波浪变形
杆件的均匀加热和冷却过程中的变
形和应力
? 简化假定,
1,金属材料的性参数
是与温度变化无关的参数
2,金属的相变温度很高，不考虑组织应力
3,材料屈服极限与温度变化关系
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不同拘束条件下杆件均匀加热、冷
却时的变形和应力
1.杆件在无拘束条件下杆件均匀加热、冷却时的
变形和应力
杆件一端固定的自由热变形
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2.杆件在拘束条件为均匀加热、冷却
时皆不能自由变形的变形和应力
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胀，冷却时能自由收缩是的变形和应力
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3.长板条（长宽比 >>4~5）在不均匀
温度场作用下变形和应力
? 假定,
? 1.单向应力
? 2.线热源，厚度方向上温度是均匀的
? 3.截面保持平面
长板条在中心加热引起的纵向收缩
变形和应力
长板条非对称加热引起的变形和应力
长板条冷却后产生的残余应力和变形
? 残余应力的分
布是：焊缝及
近焊缝区域受
到拉应力，常
达以后随远离
焊缝依次是压
应力，拉应力，
形成三个正负
相间的应力分
布区。
4.焊接残余变形
纵向收缩变形及产生的弯曲变形
? 纵向收缩变形结论
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长度的增大而增大焊缝绝对收缩量随焊缝
横截面面积成反比焊缝纵向收缩量与工件
积成正比线能量或主作用区的面焊缝纵向收缩量与焊接
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纵向收缩量的计算
1.单层焊的纵向收缩量,
F— 构件截面积
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2.多层焊的收缩量,
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焊接方法 CO2焊 埋弧焊 手工焊
材料 低碳钢 低碳钢 奥氏体钢
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纵向引起弯曲变形结论
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?
?
?
?
反比与构件的截面惯性矩成
的距离成正比与焊缝偏离板条形心轴
积成正比与焊接线能量或堆焊面
.3
.2
.1
横向收缩变形及其产生的挠曲变形
固定的刚性系数
钢板厚度
焊接线能量
大小为横向收缩变形
得到通过热变形计算和实验
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??
??
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L
L
q
q
B
B
对
接
接
头
横
向
变
形
的
实
验
数
据
丁
字
接
头
及
搭
接
接
头
横
向
收
缩
横向收缩变形结论
?
?
?
?
?
?
? ??
变形小横板上的热能量越小，丁字接头：立板越厚，
越大，横向收缩小角焊缝：板越厚，刚度
坡口角度的增大而增大随焊丝金属量，板厚和
自动焊手工焊变形量：气焊
.4
.3
.2
.1
横向引起弯曲变形
横向引起弯曲
变形与焊缝到
焊件形心的距
离成正比
角变形
1.焊缝横向收缩
引起的弯曲角
变形
2.焊缝金属收缩
引起的倾斜角
变形
对
接
接
头
角
变
形
丁
字
接
头
和
搭
接
接
头
的
角
变
形
波浪变形
? 原因,薄板在承受压
应力，当其中的压应
力达到 -临界应力，薄
板将出现波浪变形失
去承载能力，称之为
失稳。
22
2
2
][][]1[12 BABEkcr ????? ?????
错边变形
原因,主要是
焊接过程中对
接边的热量不
平衡，装配不
善会造成错边
5.预防和矫正焊接残余变形的方法
1.合理设计, 1.选
用对称截面的
结构，焊缝布
置对称，在设
计时，安排焊
缝尽可能使焊
缝对称于截面
的中性轴
1.合理设计
2.合理的选择焊缝的尺寸和形式,在保证结构的承载
能力的条件下，尽量采用较小的焊缝尺寸
3.尽可能减少焊缝的数量,用型钢代替钢板，用断续
焊代替连续焊
2.工艺措施
1,正确的确定装配、焊接顺序
? 不正确的装配次序：工字构件，
先丁字，然后在装另一块盖板，
焊后仍有较大的挠度
? 丁字
? 工字
? 正确应该是，先点固成工字，
然后焊接，注意次序
L
L
EJ
LePf
8
2
2,1
???
I
I
EJ
LePf
8
2
4,3
???
2.工艺措施
2.选择适当的施焊次序和方向
原则,
?
?
?
?
?
翻转辅助时间的交替焊，尽可能增加截面对称的构件应对称
最后焊，对构件变形影响大的先焊离构件形心轴近的
缝时，先焊少的一侧当结构形心轴两侧有焊
.3
.2
.1
反变形法
? 定义,构件在焊前预制成与
变形方向相反的变形，这种
方法可以防止弯曲变形，和
角变形。
刚性固定法
? 在无反变形的情况下，将
构件加以固定来限制焊接
变形，（在焊法兰盘上），
防止角变形和波浪变形较
好
合理的选择焊接的方法和焊接规范
? 选择线能量较低的焊
接方法，采用多层焊
代替单层焊
矫正残余变形的方法
1.机械矫正法,将变形的构
件中的尺寸较短的部分
通过机械力作用，使之
产生塑性延展变形，而
恢复和达到形状的要求，
可以利用螺旋、气动、
液压的器具来加外力
矫正残余变形的方法
2.火焰矫正法,利用
火焰加热时产生的
局部压缩变形使较
长部分在冷却后缩
短来消除变形（不
适用于具有晶间腐
蚀倾向的不锈钢和
淬硬倾向较大的钢
材）
6.焊接残余应力
焊接残余应力分布
?
?
?
?
?
：厚度方向上的应力
力：垂直焊缝方向上的应
：焊缝方向上的应力
Z
Y
X
?
?
?
.3
.2
.1
1.纵向应力 的分布
X?
1.纵向应力 的分布
X?
横向应力的分布
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?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
分段倒退焊
端向中间焊从中间向两端焊或从两
的直通焊从焊缝的一端到另一端
焊接顺序引起的
力纵向收缩引起的横向应
.3
.2
.1
.2
.1
'
Y
?
横向应力的分布
另一端的直通焊
从焊缝的一端到
从两端向中间焊
从中间向两端焊或
横向应力的分布
倒退焊
分段
厚板中的残余应力分布
封闭焊缝中的残余应力分布
组织应力 [相变应力 ]
焊接残余应力的影响
1,对静载强度的影响
2,对机械加工精度的影响
原因：焊件在不经过焊后消应力处理，内部存在着
相互平衡的应力，当进行机械加工时，如切削
掉焊件的一部分承受残余应力金属，则焊件会
重新变形（二次变形）以使残余应力重新分布
来保持平衡，焊件不断的切削，就会不断的变
形，加工精度难以保证
?
?
?
?
?
，材料发生局部破坏至应力峰值不断增加，直
产生应力的均匀化过程脆性材料，构件不可能
性变形能力，无影响塑性材料，有足够的塑
b?
.2
.1
焊接残余应力的影响
3 对疲劳强度的影响 （研究不够充
分）
4 对应力腐蚀的影响
原因：拉应力和介质、腐蚀共同作
用下产生裂纹的一种现象，拉应
力越大，发生应力腐蚀开裂的时
间越早。
5 对结构刚度的影响
结论：在静载下，焊件经过一次
加载，卸载后，以后再次加载，
只要其大小不超过前一次，残余
应力不再起作用，外载也不影响
焊件内部残余应力的分布
7.焊接残余应力的调节及消除措施
1.调节残余应力的措施
1.1设计措施,
设计上减小焊接应力
的核心是正确布置
焊缝，以避免应力
叠加
设计原则
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
减小应力集中
面突变处，应力最严重的区域和断焊缝尽量不布置在工作
式采用刚性较小的接头形
尽量避免三轴交叉焊缝
离为容器上相邻焊缝最小距
合相关要求相邻焊缝最小距离要符焊缝不止应避免集中，
尺寸和长度下，尽量减少焊缝截面在保证结构强度的前提
.5
.4
.3
100
3
.2
.1
mm
t
工艺措施
工艺原则
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
焊接时预热和跟踪加热
锤击或碾压焊缝
的自由度反变形法来增加焊缝处
的焊缝时，可采用刚性较大、自由度较小在焊接封闭焊缝后其他
然后在焊直通的长焊缝
开的短焊缝在拼板时，应先拼焊错
焊缝先焊工作时受力较大的
先焊收缩量较大的焊缝
方向采用合理的焊接顺序和
.4
.3
.2
.3
.2
.1
.1
消除残余应力的措施
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
扭曲共振法
弯曲共振法
残余应力的交变应力来消除部分振动法：利用振动产生
机械拉伸法
热）两侧压应力区域局部加热塑性法（在焊接接头
织与性能）高温回火（改变金相组
.2
.1
.4
.3
.2
.1
注：振动法的优点，从应力消除效果看，振动法比用同样大
小的静载拉伸效果好，且具有设备简单，价廉，处理成本
低，时间短，无高温回火的金属氧化问题等优点。
8.焊接残余应力的测定
1.应力测定方法的分类
按其对结构的是否破坏来分
按测试原理分
?
?
?
?
?
无损法
半破坏法
全破坏法
.3
.2
.1
?
?
?
射线法
应力释放法
X.2
.1
应力释放法
原理,利用构件在机加工后应力部
分释放，回产生变形来重新分布应
力来达到平衡，利用应力应变关系
来求出应力。属于此法的 有切条法，
车削法，刨削法，套孔法，小孔法 。
应力释放法
1.切条法,将待测焊件
划分几个区域，在各
区待测点上贴应变片
或加工机械引申计的
标距孔然后测原始读
数，然后切断，然后
在读数根据
可以算出应力。
XX E ?? ??
应力释放法
2.车削法,此法多
用于测圆柱零件
堆焊后的残余应
力分布
应力释放法
3.小孔法,是应力破坏
性最小的一种，原理
是：在应力场中钻一
个小孔，应力平衡受
到破坏，钻孔周围的
应力重新调整，测得
孔附近的应变片的变
化，可用弹性力学推
算小孔处的应力。
应力释放法
4.套孔法,采用套料
钻或管形电火花加
工环形孔来释放应
力，在孔内预先贴
上应变片，可以算
出表面残余应力，
切削深度为
[0.6~0.8]D，破坏
性不大。
X射线衍射法
? 原理,晶体在应力的作用下，
原子间距发生变化，其变化
与应力大小成正比，当用 X射
线，以掠角 入射到晶体表面
时，如果 能满足 2dSin=n,
则 X射线在反射方向因干涉而
加强
? 缺点,
??
?
用设备昂贵对被测表面要求高，所
只能测表面应力
.2
.1
?
? ?
