焊接應力存在對工件產(chǎn)生的變形影響及振動時效處理

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一、什么是焊接應力

焊接應力，是焊接構件由于焊接而產(chǎn)生的應力。

焊接過程中焊件中產(chǎn)生的內(nèi)應力和焊接熱過程引起的焊件的形狀和尺寸變化。焊接過程的不均勻溫度場以及由它引起的局部塑性變形和比容不同的組織是產(chǎn)生焊接應力和變形的根本原因。當焊接引起的不均勻溫度場尚未消失時，焊件中的這種應力和變形稱為瞬態(tài)焊接應力和變形；焊接溫度場消失后的應力和變形稱為殘余焊接應力和變形。在沒有外力作用的條件下，焊接應力在焊件內(nèi)部是平衡的。焊接應力和變形在一定條件下會影響焊件的功能和外觀。

二、焊接應力的危害

焊接殘余應力對焊件有 6個方面的影響：

① 對強度的影響：如果在高殘余拉應力區(qū)中存在嚴重的缺陷，而焊件又在低于脆性轉變溫度下工作，則焊接殘余應力將使靜載強度降低。在循環(huán)應力作用下，如果在應力集中處存在著殘余拉應力，則焊接殘余拉應力將使焊件的疲勞強度降低。焊件的疲勞強度除與殘余應力的大小有關外，還與焊件的應力集中系數(shù)應力循環(huán)特征系數(shù)[6][min]/[6][max]和循環(huán)應力的zui大值[6][max]有關其影響隨應力集中系數(shù)的降低而減弱，隨[6][min]/[6][max]的降低而加劇，隨[6][max]的增加而減弱。當[6][max]接近于屈服強度時，殘余應力的影響逐漸消失。

② 對剛度的影響：焊接殘余應力與外載引起的應力相疊加，可能使焊件局部提前屈服產(chǎn)生塑性變形。焊件的剛度會因此而降低。

③ 對受壓焊件穩(wěn)定性的影響：焊接桿件受壓時，焊接殘余應力與外載所引起的應力相疊加，可能使桿件局部屈服或使桿件局部失穩(wěn)，桿件的整體穩(wěn)定性將因此而降低。殘余應力對穩(wěn)定性的影響取決于桿件的幾何形狀和內(nèi)應力分布。殘余應力對非封閉截面（如工字形截面）桿件的影響比封閉截面（如箱形截面）的影響大。

④ 對加工精度的影響：焊接殘余應力的存在對焊件的加工精度有不同程度的影響。焊件的剛度越小，加工量越大，對精度的影響也越大。

⑤ 對尺寸穩(wěn)定性的影響：焊接殘余應力隨時間發(fā)生一定的變化，焊件的尺寸也隨之變化。焊件的尺寸穩(wěn)定性又受到殘余應力穩(wěn)定性的影響。

⑥ 對耐腐蝕性的影響：焊接殘余應力和載荷應力一樣也能導致應力腐蝕開裂。

焊接殘余應力對結構和構件的影響：焊接殘余應力是構件還未承受荷載而早已存在構件截面上的初應力，在構件服役過程中，和其他所受荷載引起的工作應力相互疊加，使其產(chǎn)生二次變形和殘余應力的重新分布，不但會降低結構的剛度和穩(wěn)定性而且在溫度和介質的共同作用下，還會嚴重影響結構的疲勞強度、抗脆斷能力、抵抗應力腐蝕開裂和高溫蠕變開裂的能力。焊接應力存在對工件產(chǎn)生的變形影響及振動時效處理