焊接过程中应力与变形控制

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焊件焊接应力分析及防变形的工艺措施

摘要：焊接是一种特殊而又重要的加工工艺，随着焊接技术的发展，一个重

要技术课题是控制焊接件的焊接变形以提高产品制造精度，使焊件焊后加工量减

少或不加工即可用于精度要求高的机械产品中，因此，了解焊接应力产生机理，

掌握结构件焊接变形规律，在焊接工艺中采取措施进行控制和消除，从而保证焊

接质量。本文主要探讨了焊接应力与焊接变形产生的原因及控制措施，以供参考。

关键词：控制焊接变形；焊接应力；措施

1焊接变形的概念

焊接变形主要是指在焊接过程中由于焊接工作而导致的焊接件变形。焊接变

形的开始时间是焊接开始的一瞬间。焊接变形结束的节点是焊接结束后焊接件的

温度降低到焊接初始温度。焊接变形有两种情况，第一种是焊接过程中出现的焊

接变形；第二种是焊接完成后出现的焊接变形。

2.随焊挤压旋转控制法

在对铝合金框架车身弧焊焊接应力进行控制的多种方法中，随焊挤压旋转控

制法，即WTRE的应用，能够有效改善铝合金框架车身结构中焊接接头位置的性

能和组织结构，细化焊缝结晶的晶粒大小，使晶粒具有杂乱的生长方向，进而提

高铝合金焊缝位置的力学性能。实践显示，在采用了随焊挤压旋转控制法之后，

铝合金材料焊接接头能够增强40MPa左右的抗拉强度。除此之外，对于热裂纹，

随焊挤压旋转控制法也能发挥良好的控制作用。而且，随焊挤压旋转控制法的操

作方法和设施都比较简便，能够优化操作人员的工作强度和环境，在自动化操作

方面也具有显著的优势。随焊旋转挤压控制法是在铝合金焊缝冷却凝固的时候，

对其使用圆柱挤压头进行挤压旋转，焊缝金属因此会出现拉伸应变，同附近位置

如何控制焊接应力和变形

一、根据焊件的不同要求来选用降低焊接应力与减少焊接变形的原则：

1、焊接结构要求控制变形（一般是指塑性好，刚性小的薄壁焊接结构）时，可选用刚性固定法焊接、反变形法焊接和逆向分段焊接法等。

2、焊接结构要求控制应力（一般是指空淬倾向大，塑性差的焊接材料，合金钢管对接焊、缸体补焊等）时，可选用预热焊接、焊后回火焊接、锤击焊缝法焊接等。

3、焊接若以减少变形为主，则尽可能使各条焊缝的变形限制到最小值或其变形方向相反、相互抵消，可选用对称焊、逐步退焊、分中对称焊、跳焊等。

4、焊接若以降低应力为主，则尽可能使各条焊接焊缝能自由收缩或受阻碍较小，应先焊收缩量大的焊缝，焊缝方向指向自由端，焊后回火等。

5、焊接限制波浪变形，以刚性固定法焊接较好；限制角变形焊接和弯曲变形焊接，以反变形法焊接或刚性固定法焊接联合使用。原则是：刚性小的焊件采用弹性反变形，刚性大的焊件则以塑性反变形较好。

6、焊接纵向或横向收缩，一般采用下料时预留长度来补偿其缩短量。

大厚度焊件焊接时，焊缝存在的应力是沿空间三个方向作用的。三个方向的应力会显著降低焊缝金属的强度和冲击韧性，导致裂纹。因此，焊接厚壁管时要采取措施降低焊接残余应力，通常采用的办法是焊前预热、对称焊和多层多道焊。

二、焊接应力的消除方法主要有：

1、利用锤击焊缝区来控制焊接残余应力焊接残余应力产生的根本原因是由于焊缝在冷却过程中的收缩，因此，焊后用小锤轻敲焊缝及其邻近区域，使金属展开，能有效地减少焊接残余应力。据测定，利用锤击法可使残余应力减少1/2~1/4。锤击焊缝时，构件温度应当维持在100~150℃之间，或在400℃以上，避免在200~300℃之间进行，因为此时金属正处于蓝脆阶段，若锤击焊缝容易造成断裂。

焊接结构第二章焊接应力与变形及其控制讲学课件

图2-1-2 钢板边缘一侧加热和冷却时的应力与变形
钢板冷却时，各板条若是分离的，收缩状态应如图2-l-2d所示。但钢板是一个整体，上部分板条要受到下部分板条的阻碍而不能自由收缩，所以钢板产生了与加热时相反的残余变形，如图2-l-2e所示。同时，在钢板内产生了残余应力，即钢板中部为压应力，钢板两侧为拉应力。
2021/2/6
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3．金属组织的变化钢在加热及冷却过程中发生相变，可得到不同的组织，这些组织的比容也不一样，由此也会产生焊接应力与变形。 4．焊件的刚性和拘束焊件的刚性和拘束对焊接应力和变形也有较大的影响，刚性是指焊件抵抗变形的能力，而拘束是指焊件周围物体对焊件变形的约束。刚性是焊件本身的性能，它与焊件材质、焊件截面形状和尺寸等有关，而拘束是一种外部条件。拘束度是衡量焊接接头刚性大小的一个定量指标，焊件的拘束度越大，焊接变形越小，焊接应力越大；反之，焊件的拘束度越小，则焊接变形越大，而焊接应力越小。
四、控制焊接残余应力的措施
控制焊接残余应力，即在焊接结构制造过程中，采取一些适当的措施以减小焊接残余应力。一般可以从设计和工艺两方面着手：设计焊接结构时，在不影响结构使用性能的前提下，应尽量考虑采用能减小和改善焊接应力的设计方案；在制造过程中还要采取一些必要的工艺措施，以使焊接应力减小。
图2-2-7 拼板焊接合理的装配--焊接顺序

控制变形及减小消除焊接应力的方法

一、控制焊接变形的方法

1、设计措施

（1）选择合理的焊缝尺寸：

焊缝尺寸增加，变形随之增大，但是过小的焊缝尺寸将降低结构的承载能力，并使焊接接头的冷却速度加快，热影响区硬度增高，容易产生裂纹等缺陷，因此应在满足结构承载能力和保证焊接质量的前提下，随着板的厚度来选取工艺上可能选用的最小的焊缝尺寸。

（2）尽量减少焊缝数量;

适当选择板的厚度，减少肋板数量，从而可减少焊缝和焊接后变形的校正量，如薄板结构件，可用压型结构代替肋板结构，以减少焊缝数量，防止或减少焊后变形。

（3）合理安排焊缝位置：

焊缝对称于焊件截面的中性轴或使焊缝接近中性轴均可减少弯曲变形。

（4）预留收缩余量：

焊件焊后纵向横向收缩变形可通过对焊缝收缩量的估算，在设计时预先留出收缩余量进行控制。

（5）留出装焊卡具的位置：

在结构上留有可装焊夹具的位置，以便在焊接过程中可利用夹具来控制技术变形。

2、反变形法

（1）板厚8～12mm钢板单边V型坡口对接焊，装配时反变形1.5°焊接后几乎无角变形。

（2）工字梁焊后因横向收缩引起的角变形，若采用焊前预先把上、下盖板压成反变形（塑性变形），然后装配后进行焊接，即可消除上、下盖板的焊后角变形。但是上下盖板反变形量的大小主要与该板的厚度和宽度有关，同时还与腹板厚度和热输入有关。

（3）锅炉、集装箱的管接头都集中在上部，焊后引起弯曲变形所以要借用强制反变形夹紧装置，并配以对称均匀加热的痕迹顺序，交替跳焊法这样采用了在外力作用下的弹性反变形再配合以合理的受热的施焊顺序，焊后基本上可消除弯曲变形。

焊接技能培训中焊接残余应力与变形的控制

焊接技能培训中焊接残余应力与变形的控制焊接是常用的金属连接方式之一，但在实际应用中，常常会遇到焊接残余应力和变形的问题。这不仅会影响焊接件的外观和尺寸精度，还可能导致焊接件的失真和性能下降。因此，在焊接技能培训中，掌握焊接残余应力与变形的控制方法显得尤为重要。

一、焊接残余应力的形成及影响因素

焊接残余应力是指焊接完成后，在焊接接头或焊接件内部产生的应力。焊接残余应力的形成与以下几个因素密切相关：

1. 温度梯度：焊接过程中，焊缝和母材的温度会发生梯度变化，由高温区到低温区，这导致焊接接头内部产生温度梯度。温度梯度大的区域会产生较大的残余应力。

2. 冷却速度：焊接完成后，焊接接头会通过冷却过程逐渐降温。冷却速度快会导致材料收缩不均匀，产生残余应力。

3. 焊接过程应力：焊接过程中，焊接接头受到的应力会造成临时的应力集中，这些应力在冷却过程中可能会转变为残余应力。

焊接残余应力的存在会对焊接件的性能造成诸多影响，主要包括以下几个方面：

1. 引起焊接件的变形：焊接残余应力会导致焊接件发生变形，甚至出现失真。特别是对于焊接构件尺寸要求较高的行业，如航空航天和造船业，焊接残余应力的变形问题更加突出。

2. 影响焊接接头的强度：焊接接头受到的应力过大，容易引起焊接接头的裂纹和断裂，降低焊接接头的强度。

3. 导致材料腐蚀和断裂：焊接残余应力会削弱材料的抗腐蚀性能，导致焊接件在使用过程中容易发生断裂。

二、焊接残余应力与变形的控制方法

为了控制焊接残余应力与变形，以下是一些常用的方法：

1. 预热与后热处理：通过预热可以减小焊接接头的温度梯度，使之更加均匀。在焊接完成后，进行适当的后热处理，以缓解焊接残余应力。

减少焊接接应力和焊接变形的措施

1.选择适当的焊接参数：根据材料的种类和厚度选择合适的焊接电流、电压和焊接速度等参数，以降低焊接接应力和变形的风险。同时，选择低

温软化点的金属填充材料，如铜等，可以降低焊接接应力。

2.采用适当的焊接序列：通过改变焊接顺序，可以降低焊接过程中的

接应力和变形。在多次焊接时，从最中心的部位开始焊接，逐渐向两边延伸。这样可以避免焊接热量集中在一个地方，减少局部热变形。

3.采用预热和后热处理：预热可以提高焊接材料的可塑性，改善焊接

接头的焊接性能。一般情况下，预热温度为焊接材料的临界温度的50%-70%。预热后的焊接接头，在焊接完成后应进行后热处理，即将焊接接头

加热至临界温度以下保温一段时间，然后缓慢冷却，以进一步消除焊接接

头内应力。

4.使用焊接夹具：焊接夹具可以固定工件，减少焊接过程中的变形。

夹具应设计合理，以便保证焊接接头位置准确，但对于自由热变形而言，

应当尽量减少夹具的使用。

5.控制焊接热输入量：合理控制焊接过程中的热输入量，以确保焊接

接头不过热。可以采用间歇焊接的方法，在焊接过程中适时停止加热，让

工件冷却一段时间以减少热输入。

6.采用适当的接头形状：通过改变焊缝的形状，可以减少焊接过程中

的接应力。一般情况下，V型焊缝和锂阳角焊缝对于减少焊接变形效果较好。

7.选择适当的焊接方式：对于大型工件，可以采用多层焊接或间断焊接的方式进行，以减少焊接材料的热量。对于特殊形状的工件，可以选择其他焊接方法，如电阻焊、激光焊等。

8.控制冷却速度：焊接完成后，要注意控制冷却速度，避免过快的冷却。可以采用包裹式焊接，焊接完毕后用保温材料将焊接接头包裹起来，使其缓慢冷却，以减少残余应力。

焊接应力、焊接变形的产生和控制

一
一
１６一１
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力。焊接变形，即由于焊接而引起的焊件变形。焊接变形包括焊接过程中的变形和焊接残余变形。焊后焊件不能消失的变形，为焊接残称余变形。我们将主要讨论焊接残余应力、接焊残余变形的产生和控制。１焊接残余应力与焊接残余变形产生的
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工业技术
焊接应力、接变形的产生和控制焊
李季
（齐齐哈尔市自来水集团广源给水工程有限公司，黑龙江齐齐哈尔１１０）６０５
摘要：影响焊接应力与变形的因素很多，最根本的原因是焊件受热不均匀，其次是由于焊缝金属的收缩、相组织的变化及焊件刚金性的不同所致。本文将主要讨论焊接残余应力、焊接残余变形的产生和控制。
原因
影响焊接应力与变形的因素很多，最根本的原因是焊件受热不均匀，其次是由于焊缝金属的收缩、金相组织的变化及焊件刚性的不同所致。另外。焊缝在焊接结构中的位置、装配焊接顺序、焊接方法、焊接电流及焊接方向等对焊接应力与焊接变形的大小、向、方分布等也都有一定影响。２焊接残余应力和焊接残余变形的分类２．１焊接残余应力

焊接应力和变形影响因素分析

焊接应力和变形是焊接过程中不可避免的问题，对于焊接工艺和焊接接头的质

量有着重要的影响。本文将从焊接应力和变形的定义和影响因素入手，分析其对焊接质量的影响，并提出几种常用的控制焊接应力和变形的方法。

焊接应力是指焊接过程中产生的应力，包括热应力和残余应力。热应力是由于

焊接过程中产生的温度差引起的，而残余应力是由于焊缝冷却后产生的体积变化不一致引起的。焊接变形指的是焊接过程中工件的形状发生改变。焊接应力和变形的主要影响因素包括焊接材料的热膨胀系数、焊接过程中的热输入、焊接接头的几何形状和尺寸、焊接顺序等。

焊接材料的热膨胀系数是影响焊接应力和变形的重要因素之一。不同材料的热

膨胀系数不同，当焊接材料之间存在温度差时，就会产生应力。一般来说，焊接接头的应力和变形与焊材的热膨胀系数成正比，因此在设计焊接接头时要考虑到材料的热膨胀系数，以减小应力和变形的产生。

焊接过程中的热输入也是影响焊接应力和变形的重要因素之一。在焊接过程中，热输入的大小直接影响到焊接接头的温度分布和热量分布。当热输入较大时，焊接接头受热均匀，产生的应力和变形较小；而当热输入较小时，焊接接头受热不均匀，可能产生较大的应力和变形。因此，合理控制焊接过程中的热输入是减小焊接应力和变形的关键。

焊接接头的几何形状和尺寸也会影响焊接应力和变形的产生。一般来说，焊接

接头的表面积越大，焊接应力和变形越大。因此，设计焊接接头时应考虑到减小焊接接头的表面积，以减少焊接应力和变形的产生。

焊接的顺序也会对焊接应力和变形产生影响。一般来说，焊接时应从中心向两

焊接变形的控制措施

（1）在焊接过程中，厚板对接焊后的变形主要是角变形。实践中为控制变形，往往先焊正面的一部分焊道，翻转工件，碳刨清根后焊反面的焊道，再翻转工件，这样如此往复，一般来说，每次翻身焊接三至五道后即可翻身，直至焊满正面的各道焊缝。同时在施焊时要随时进行观察其角变形情况，注意随时准备翻身焊接，以尽可能的减少焊接变形及焊缝内应力。另外，设置胎夹具，对构件进行约束来控制变形，此类方法一般适用于异形厚板结构，由于厚板异形结构造型奇特、断面、截面尺寸各异，在自由状态下，尺寸精度难以保证，这就需要根据构件的形状，制作胎模夹具，将构件处于固定的状态下进行装配、定位，焊接，进而来控制焊接变形。

（2）采取合理的焊接顺序。选择与控制合理的焊接顺序，即是防止焊接应力的有效措施，亦是防止焊接变形的最有效的方法之一。根据不同的焊接方法，制定不同的焊接顺序，埋弧焊一般采用逆向法、退步法；CO2气体保护焊及手工焊采用对称法、分散均匀法；编制合理的焊接顺序的方针是“分散、对称、均匀、减小拘束度”。

焊接过程中的热应力与变形控制方法研究

焊接过程中的热应力与变形控制方法研

究

摘要：近年来，焊接技术在制造工业中得到了广泛应用。然而，焊接过程中常常存在热应力和变形的问题，这些问题会对焊接结构的完整性和质量产生不利影响。因此，热应力和变形的控制成为焊接工程中的重要研究领域。本研究旨在探讨焊接过程中热应力和变形的形成机理，并通过对各种控制方法的研究，提出有效的控制策略以改善焊接质量。

关键词：焊接；热应力；变形；控制方法

一、意义

1.1热应力与变形对焊接质量的影响

在焊接过程中，由于热输入引起的温度梯度会导致材料的热膨胀和收缩，从而产生热应力和变形。这些热应力和变形会对焊接结构的完整性和性能产生负面影响，如引起裂纹、变形失真、残余应力等问题。因此，理解和控制焊接过程中的热应力和变形，对于确保焊接质量及结构的可靠性至关重要。

1.2热应力与变形控制的重要性

焊接应力和变形的控制是焊接工艺的关键之一。通过合理的控制方法，可以有效降低焊接过程中的热应力和变形，提高焊接质量和结构完整性。同时，减小热应力和变形还能够减少焊接残余应力，提高焊接材料的疲劳寿命和耐蚀性。因此，研究焊接过程中热应力和变形的控制方法，具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、焊接过程中热应力与变形的形成机理

2.1焊接热循环及其影响

焊接过程中的热循环包括预热、加热、保温和冷却等阶段。这些阶段中的温

度变化引起了材料的热膨胀和收缩，从而产生热应力和变形。预热阶段可以降低

焊接应力和变形，提高焊接质量。加热阶段是焊接结构形成的过程，其温度变化

对焊接质量有重要影响。保温阶段保证焊接材料达到充分熔化和固化的温度。冷

焊接过程中的焊接变形控制与优化研究

摘要：焊接过程中的焊接变形是一个普遍存在且难以避免的问题。焊接变形

不仅会影响焊接工件的尺寸和形状精度，还可能引发应力集中和裂纹等质量问题，降低焊接接头的强度和可靠性。因此，控制和优化焊接变形成为高级焊接技术研

究中的重要课题。基于此，以下对焊接过程中的焊接变形控制与优化策略进行了

探讨，以供参考。

关键词：焊接过程；焊接变形控制；优化策略

引言

焊接过程中涉及到由热力学、热传导、塑性变形等多个因素共同作用而产生

的复杂变形行为。焊接变形不仅受到焊接材料和结构特性的影响，还受到焊接参数、热输入、焊接序列等操作因素的影响。焊接变形的控制和优化需要综合考虑

实际生产工艺、设备条件和成本效益等因素，提出有效的解决方案。

1焊接过程中的焊接变形控制与优化管理的重要性

在现代工业生产中，焊接是一项常见且广泛应用的工艺。无论是金属结构的

制造、船舶制造、汽车制造还是机械设备制造，都离不开焊接技术的应用。然而，在焊接过程中会产生焊接变形，这是一种不可避免的现象，对产品质量和生产效

率产生了重大影响。因此，焊接变形控制与优化管理变得至关重要。焊接变形是

指由于热应力引起的材料尺寸和形状的改变。焊接过程中，高温作用下材料发生

膨胀和收缩，导致焊接接头热变形。这种变形是由于材料的线胀系数和热膨胀系

数之间的差异造成的。焊接变形会导致零部件误差、内应力增加、工件变形等问题，进而影响产品的使用寿命和工作性能。因此，控制焊接变形对于确保产品质

量和生产效益至关重要。焊接变形的控制与优化需要从多个方面进行考虑。选择

第五节焊接结构中的应力与变形

在焊接生产中，焊接应力与变形的产生是不可避免的。焊接过程结束，焊件冷却后残余在焊件的内应力即焊接残余应力往往是造成裂纹的直接原因，同时也降低了结构的承载能力和使用寿命。焊接后产生的变形即焊接残余变形造成了焊件尺寸、形状的变化，这给正常的焊接生产带来一定困难。因此，在焊接生产中的一项重要任务就是控制焊接残余应力和焊接残余变形。

一、焊接残余应力

1．焊接残余应力的产生及其对焊接结构的影响焊接时，不均匀地加热与冷却是产生焊接残余应力的主要原因。以低碳钢（20钢）为例，在加热时，随着温度的升高，特别是在300℃以上的温度时其强度迅速降低。当温度达到600℃左右时，屈服便接近于零（图6-5)。焊接过程中由于加热的不均匀，在高温时，金属的屈服为零的情况下，处于自由变形状态。当焊接热源移开后，金属恢复强度时其收缩变形受到周围金属的限制，同时组织转变过程中又发生体积的变化，从而产生了焊接残余应力。一般来说，在焊接条件下主要存在下面几种应力。

图6-5低碳钢屈服与温度的关系

---实测曲线一简化曲线

(1)温度应力温度应力又称热应力，它是由于金属受热不均匀，各处变形不一致且互相约束而产生的应力。焊接过程中温度应力是不断变化的，且峰值一般都达到屈服点，因此必然发生塑性变形。焊接结束冷却后，也必然有残余应力保留下来。

(2)组织应力焊接过程中，金属组织进行相变时将产生体积变化，主要是由于各种组织具有不同的热物理性能（表6-5）。当焊缝金属从高温冷却，奥氏体分解时产生的铁素体、珠光体、马氏体等都会产生体积膨胀，转变后的这些组织都具有较小的膨胀系数。奥氏体分解产生的体积膨胀并不是在自由状态下进行的，而是受到周围金属的约束。同时，由于焊接的不均匀加热与冷却，因此组织的转变也是不均匀的，结果产生了应力。

浅析焊接变形的控制及在生产中的应用

发布时间：2021-09-10T09:25:10.157Z 来源：《科学与技术》2021年13期第5月作者：张辉

[导读] 本文简要分析了焊件因不均匀膨胀和收缩造成的焊接变形，对焊接应力及焊接变形产生的各种因素进行了梳理张辉

中车山东机车车辆有限公司 250000

摘要：本文简要分析了焊件因不均匀膨胀和收缩造成的焊接变形，对焊接应力及焊接变形产生的各种因素进行了梳理。结合笔者的现场生产经验，对各种控制措施进行了举例，及时将理论知识应用到实际生产中去。

关键词：焊接变形变形控制生产应用变形矫正

随着公司不断的发展以及欧洲高端货车制造基地的建设，对货车配件及钢结构的尺寸公差提出了更高的要求。但在实际生产中，由于焊接产生的残余应力和残余变形，严重影响着焊接质量。因此，在焊接生产中如何控制焊接变形是工艺工作的一项重要任务。

1、焊接变形的产生形式与主要原因

1.1变形常见的基本形式

按照变形的常见焊接变形基本形式有如下几种：板材坡口对焊后产生的长度缩短（纵向收缩）和宽度变窄（横向收缩）的变形；板材坡口对接焊接后产生的角变形；焊后构件的角变形沿构件纵轴方向数值不同及构件翼缘与腹板的纵向收缩不一致形成的扭曲变形；薄板焊接后母材受压应力区由于失稳而使板面产生翘曲形成的波浪变形；由于焊缝的纵向和横向收缩相对于构件的中和轴不对称引起构件的整体弯曲，此种变形为弯曲变形。

1.2变形产生的主要原因

在焊接过程中对焊件进行了局部的、不均匀的加热是产生焊接应力及变形的原因。焊接时焊缝和焊缝附近受热区的金属发生膨胀，由于四周较冷的金属阻止这种膨胀，在焊接区域内就发生压缩应力和塑性收缩变形，产生了不同程度的横向和纵向收缩。由于这两个方向的收缩，造成了焊接结构的各种变形。

焊接变形与控制措施

科技论坛

焊接变形与控制措施

李海涛

（天津电力机车有限公司，天津３００４５２）

我们在焊接的过程中，焊件的局部温度会急剧上升。构件由此会遭到损坏。这是导致焊件变形的一个重要原因。所以，我们可以从这里下手，来修护这种变形。为了提高焊接的质量，可以通过观察焊接结构和焊接艺术进行修改还有焊接的技术等等。

１焊接变形与焊接应力产生的原因从实践观察中，我们观察到，导致焊接变形最主要的原因是焊缝里产生了变形应力。焊接应力是什么呢？它就是焊接构件由于焊接而产生的应力。前文我们也提到过，是因为焊接的时候产生不一样的温度，会引起局部发生塑性变形，而且比容不一样的组织也会使焊件发生焊接应力和变形。焊接构件在焊接过程中会产生形状和尺寸的变化，导致这种变化的原因是在焊接的过程产生内应力。焊接变形会对焊件产生极大的外观影响。所以，我们要想改善这种现象，就要从焊接的过程和焊件的设计下手！以下介绍一些变形的原因。

１．１焊缝金属的收缩产生的变形我们焊接金属相当于给金属加热，金属之后会冷却，冷却的时候，金属会由液态转换为固态，体积会有，大的变化。但是处于焊缝里的金属因为地方比较狭窄，自由伸缩性比较差，所以会导致变形。就是这个原因会引起整个焊件的变形。焊缝局部形成堵塞，会导致焊缝中的结晶部分会产生先后的收缩，先结晶的部分会阻止后结晶的部分，这个原因也会导致焊接应力与变形。

１．２焊件不均匀受热产生变形１．２．１焊件在加热过程中，会受到不均匀加热，如果温度达到构件的屈服点，构件就会产生变形。等到冷却后，焊件就可能会有残留变形。

１．２．２加热的时候，焊缝和他的周围区域会产生压缩性收缩。冷却的时候，压缩塑性变形区会产生相应的收缩。

焊接应力与变形习题答案

焊接是一种常见的金属连接方法，它通过加热和冷却金属来实现金属之间的结合。然而，焊接过程中会产生应力和变形，这对焊接结构的性能和稳定性有着

重要的影响。本文将探讨焊接应力与变形的相关问题，并给出一些习题的答案。

一、焊接应力

焊接应力是指焊接过程中产生的内部应力。焊接过程中，焊缝附近的金属会被

加热至高温，然后迅速冷却，这个过程中产生的温度梯度会导致金属的收缩和

膨胀，从而引起应力的产生。焊接应力可以分为两种类型：热应力和残余应力。

1. 热应力

热应力是焊接过程中由于温度梯度引起的应力。当焊接过程中的温度梯度较大时，焊接材料会在冷却过程中发生收缩或膨胀，从而引起内部应力。热应力的

大小与焊接材料的热膨胀系数、焊接过程中的温度变化和焊接结构的几何形状

有关。

2. 残余应力

残余应力是焊接完成后残留在焊接结构中的应力。焊接过程中，焊缝附近的金

属会发生塑性变形，从而引起残余应力。残余应力的大小与焊接材料的热膨胀

系数、焊接过程中的温度变化、焊接结构的几何形状以及焊接材料的力学性能

有关。

二、焊接变形

焊接变形是指焊接过程中产生的结构变形。焊接过程中，焊接材料会经历热膨

胀和冷缩的过程，从而引起结构的变形。焊接变形主要包括线性变形和角度变

形。

1. 线性变形

线性变形是指焊接结构在焊接过程中发生的长度变化。焊接过程中，焊接材料

会受到热膨胀和冷缩的影响，从而引起焊接结构的长度变化。线性变形的大小

与焊接材料的热膨胀系数、焊接过程中的温度变化和焊接结构的几何形状有关。

2. 角度变形

角度变形是指焊接结构在焊接过程中发生的角度变化。焊接过程中，焊接材料

焊接应力与变形

一、什么叫应力：

物体在受到外力作用发生变形的同时，其内部会出现抵抗变形的力，这

个力叫内力，而这个物体单位截面所受的内力叫应力。

在焊接时，当没有外力的存在，由构件不均匀受热或不均匀冷却产生的内应力叫焊接应力。焊后残余在焊缝内部的应力叫焊接残余应力。当焊件的内应力突破其屈服点就会产生的变形叫焊接变形。

二、焊接应力和变形产生的原因：

假设一根钢筋，在无拘束的情下均匀加热，因受热膨胀它会变长、变粗，然后让其自然冷却，它会变回原来的尺寸和大小，这时它不会产生应力与变形。

如果把它二头进行钢性拘束固定，然后对其进行均匀加热，这时它因为热膨胀会要变长，但由于二头钢性固定阻挡而不能伸长，这时它可能会变弯，由于二头被刚性拘束固定，被自己的内应力压短或弯了，这时让它自然冷却，它会变短、变弯。

在焊接过程中，由于焊件是不均匀加热，我们可以把焊件的加热分为二部份，一部份是焊缝和离焊缝很近的高温区，还有一部份是离焊缝较远的低温区，而高温区就是上面所说的钢筋，而低温区就是刚性拘束固定的点，当高温区受热时要膨胀、伸长，而低温区会阻碍其自由膨胀、伸长，这时就会产生一个内应力，这个力就是焊接内应力，当焊接内应力突破其屈服点就会产生焊接变形。

三、影响焊接应力与变形的因素：

1、焊接工艺，采用不同的焊接工艺，它产生的应力与变形的情况也不同。

2、焊缝的位置，

3、装配和焊接的顺序

4、焊缝尺寸和坡口的形式

5、焊件的形状与尺寸

6、焊接参数和施焊的方法

四、控制焊接应力与变形的措施：

1、设计阶段：

①、焊缝尽量不要集中，焊缝间保持足够的距离。

焊接过程中应力与变形控制

焊件焊接应力分析及防变形的工艺措施

如何控制焊接应力和变形

焊接结构 第二章 焊接应力与变形及其控制讲学课件

控制变形及减小消除焊接应力的方法

焊接技能培训中焊接残余应力与变形的控制

减少焊接接应力和焊接变形的措施

焊接应力、焊接变形的产生和控制

焊接应力和变形影响因素分析

焊接变形的控制措施

焊接过程中的热应力与变形控制方法研究

焊接过程中的焊接变形控制与优化研究

第五节 焊接结构中的应力与变形

浅析焊接变形的控制及在生产中的应用

焊接变形与控制措施

焊接应力与变形习题答案

焊接应力与变形

焊接结构第二章焊接应力与变形及其控制讲学课件

第五节焊接结构中的应力与变形