根据焊接应力产生时期的不同，可把焊接应力分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。焊接瞬时应力是焊接时随温度变化而变化的应力；焊接残余应力则是被焊工件冷却到初始温度后所残留的应力。根据焊接应力在被焊工件中的方位不同，可将焊接应力分为纵向应力、横向应力和厚向应力。实际上，焊接应力都是三维应力，但对于薄板，厚向应力相对较小，可按二维应力处理。焊接过程中被焊工件受到不均匀温度场的作用而产生的形状、尺寸变化称为焊接变形。随温度变化而变化的称为焊接瞬时变形；被焊工件完全冷却到初始温度时的改变，称为焊接残余变形。焊接变形有7种形式（见图）。①纵向收缩变形：沿焊缝长度方向的收缩。②横向收缩变形：垂直于焊缝方向的横向收缩。③角变形：绕焊缝轴线的角位移。④挠曲变形：构件中性轴上下不对称的收缩引起的弯曲变形。⑤失稳变形：薄壁结构在焊接残余压应力的作用下，局部失稳而产生的波浪形。⑥错边变形：焊接边缘在焊接过程中，因膨胀不一致而产生的厚度方向的错边。⑦扭曲变形：由于装配不良、施焊程序不合理而使焊缝的纵向、横向收缩没有规律所引起的变形。一般说来，焊接残余应力和变形都是有害的：①使结构材料处于脆性状态，降低静载强度。②引起失稳断裂应力下降。③使被焊工件的疲劳强度降低。④对应力腐蚀开裂和氢致开裂有明显影响。⑤焊接残余应力与工作应力相叠加，使焊接构件局部先期屈服，降低焊接构件的刚性。⑥焊接残余应力具有时效特点，对焊接结构的尺寸稳定性和机加工精度产生影响。焊接残余变形的不良影响有：降低焊接结构的形状和尺寸精度；在外载荷作用下引起应力集中和附加应力，降低结构的承载能力；损害焊接结构的美观。为了减小和调节焊接残余应力，在设计上，应尽量减小焊缝的数量和尺寸；避免焊缝布置过分集中；避免三轴交叉焊缝；采用刚性较小的接头形式；尽量避免将焊缝布置在工作应力最大的区域；在残余拉应力区域内避免几何不连续性引起内应力的进一步增高。在工艺上，应采取合理的焊接顺序和方向，先焊接工作时受力大、收缩量大的焊缝，尽量使焊缝收缩比较自由，后焊直通的长焊缝；采用反变形，降低接头的刚度；及时锤击焊缝；在适当部位进行局部加热。焊后消除焊接残余应力的常用方法有整体高温回火，还有局部高温加火、机械拉伸法、温差拉伸法、振动法、爆炸法等。防止焊接变形的措施有：①设计上尽可能减少焊缝数量，选择合理的焊缝尺寸和形状，合理选择结构形式和安排焊缝位置。②在工艺上，采用高能量密度的焊接方法和小线能量的工艺参量；焊接不对称的焊件时，通过选择不同的焊接参数，控制和调节焊件的弯曲变形；选择合理的装配、焊接顺序；采用反变形和刚性固定措施；采用预拉伸法防止薄板焊接变形等。焊接变形常采用机械方法矫正。对于由长而规则的对接焊缝引起的薄板壳结构的变形，用钢轮碾压焊缝及其两侧，可获得良好的矫正效果。利用局部加热产生压缩塑性变形区，使较长的焊件在冷却后收缩的火焰矫正法，具有机动性强、设备简单的优点，得到广泛采用。 2100433B

焊接过程的不均匀温度场以及由它引起的局部塑性变形和比容不同的组织是产生焊接应力和变形的根本原因。当焊接引起的不均匀温度场尚未消失时，焊件中的这种应力和变形称为瞬态焊接应力和变形；焊接温度场消失后的应力和变形称为残余焊接应力和变形。在没有外力作用的条件下，焊接应力在焊件内部是平衡的。焊接应力和变形在一定条件下会影响焊件的功能和外观，因此是设计和制造中必须考虑的问题。

《焊接应力、变形的控制工艺与操作技巧》为《焊接应力、变形的控制工艺与操作技巧》，全书共分八章，分别介绍了焊接应力与变形的产生原因和规律、焊接结构的设计、合理选择装配与焊接程序、焊接变形的估算及反变形法的实施以及其他焊接变形控制工艺、典型结构的装配与焊接、焊后残余变形的矫正和焊接残余应力的防止与消除等内容。其中第二至第七章重点介绍焊接变形的减小与消除工艺与措施，第八章重点介绍焊接应力的防止与消除。《焊接应力、变形的控制工艺与操作技巧》采取工艺与操作相结合的形式，简明扼要地介绍生产中焊接应力、变形的控制工艺与操作技巧，并配以大量实例及图示，以利于读者更好地学习吸收，并从中得到启发，从而能在实际生产中起到借鉴作用。

第一章 焊接应力、变形概述

第一节 焊接热过程

一、焊接温度场

二、影响焊接温度场的因素

三、焊接热循环的概念

第二节 焊接应力与变形产生的原因

一、焊接应力的一般概念

二、均匀加热时引起应力与变形的原因

三、不均匀加热及焊接热过程引起应力与变形

四、组织应力简述

第三节 焊接变形的种类及分布

一、焊接接头的横向收缩

二、焊接接头纵向变形

三、角变形

四、由纵向收缩引起的弯曲变形

五、压曲变形

六、典型焊接接头的残余应力分布

第二章 焊接结构的设计

第一节 焊接结构及结构强度

一、焊接结构的特点

二、典型焊接结构

三、焊接结构强度

第二节 合理选择焊缝形式和尺寸

一、焊缝尺寸

二、坡口形式

第三节 合理安排焊缝的数量和位置

第三章 合理选择装配与焊接程序

第一节 装配与焊接用夹具

一、概述

二、支承件及其使用

三、定位器及其使用

四、夹紧器及其使用

第二节 合理选择焊接方法与焊接规范

第三节 选择合理的装配焊接顺序

一、装配的原理

二、装配方法

三、结构的装焊过程

四、装配焊接顺序

五、合理的焊接方向

第四章 反变形法

第一节 焊接变形的估算

一、对接接头横向收缩变形的估算

二、角焊缝的横向收缩量的估算

三、纵向收缩变形的估算

四、角变形的估算

五、纵向弯曲变形的估算

第二节 操作实例与技巧

一、工字梁盖板的塑性反变形

二、锅炉集箱的弹性反变形

三、炼钢炉炉柱的弹性反变形

第五章 其他控制焊接变形方法

第一节 刚性固定法

一、固定在刚性平台上

二、组合成更大的结构

三、利用焊接夹具

四、临时支撑或加强梁

第二节 预热法

第三节 散热法

第六章 典型构件的装配焊接

第一节 T形梁的装配焊接

第二节 工字梁的装配焊接

第三节 箱形梁的装配焊接

第四节 圆筒节的装配焊接

第五节 管道的装配与焊接

第六节 球罐的装配焊接

第七节 桁架的焊接

第八节 电动机底座的装配焊接

第七章 焊后残余变形的矫正

第一节 矫正变形的原理

第二节 机械矫正法

第三节 火焰加热矫正法

一、火焰加热矫正的方式

二、火焰加热矫正的温度

第四节 操作技巧与实例

一、波浪变形的火焰矫正

二、T形梁焊后变形的火焰矫正

三、翘曲变形的火焰矫正

四、圆筒体变形的矫正

五、钢管弯曲的火焰矫正

六、转炉风管焊接变形的矫正

七、钢板对接角变形的矫正

八、槽钢局部弯曲变形的矫正

第八章 焊后残余应力的防止与消除

第一节 残余应力的测定

一、应力释放法

二、磁性法

三、×射线衍射法

四、云纹法

五、脆性涂层法

六、硬度法

七、无损电测法

第二节 减小残余应力的设计措施

一、减少焊缝的数量及尺寸

二、避免焊缝过分集中

三、采用刚度较小的接头形式

四、避免应力集中

第三节 减小残余应力的工艺措施

一、选择合理的焊接顺序

二、保证焊缝自由收缩

三、开缓和槽减小应力

四、采用冷焊

五、预热法

六、加热“减应区

七、敲击法

第四节 残余应力的消除

一、高温回火

二、局部加热低温回火

三、超载法

四、振动时效

参考文献2100433B