【正文】 ? 缺點 ： 圖 X射線衍射法測應力 。 (1)應力釋放法 鉆孔法 是應力破壞性最小的一種，原理是：在應力場中鉆一個小孔，應力平衡受到破壞，鉆孔周圍的應力重新調(diào)整，測得孔附近的應變片的變化，可用彈性力學推算小孔處的應力。 離焊縫中心 B處的溫度 m a x21 TT ? ??? RB 知識要點 掌握程度 相關內(nèi)容 焊接變形和應力 測量方法 熟悉焊接殘余應力和焊接殘余變形的測量方法 焊接殘余應力測量方法的分類，小孔法和 X射線衍射法測量焊接殘余應力的原理及過程 按其對結(jié)構的是否破壞來分 按測試原理分 測量方法的分類 有損測試法 無損測試法 全破壞法 半破壞法 應力釋放法 X射線法 原理 ： 利用構件在機加工后應力部分釋放，會產(chǎn)生變形來重新分布應力來達到平衡，利用應力應變關系來求出應力。 消除應力的效果與溫度分布有關 ， 而溫度分布又與加熱區(qū)的范圍有關 。 ? 有再熱裂紋的傾向。 對于同一種材料 ， 回火溫度越高 ， 時間越長 ，應力也就消除得越徹底 。 ① 整體高溫回火 將整個焊接構件加熱到一定溫度 ， 然后保溫一段時間 ， 再冷卻 。 技術要點： 將工件加熱至 一定溫度 ，保溫一定時間，然后緩慢冷卻。 技術原理： 利用完全塑性化溫度條件，即鋼材屈服極限接近為零的性質(zhì)，松弛焊接應力。 ? 火焰加熱 位置 選擇： 使火焰加熱區(qū) 新產(chǎn)生的殘余變形 不 已經(jīng)產(chǎn)生的殘余 變形 相互抵消 ！ ? 火焰加熱 形狀 選擇： 火焰加熱形狀有： 點狀、帶狀、三角形等。 (a)初始應力分布 (b) 試件截面 (c) 經(jīng)過 106次循環(huán)后的內(nèi)應力分布 (d) 經(jīng)不同循環(huán)次數(shù)作用后內(nèi)應力峰值的變化 圖 276 振動循環(huán)次數(shù)與消除應力的效果 振動 傳感器 橡膠墊 構件 激振器 振動 主機 偏心塊 振動時效工藝 圖 振動時效處理工藝 加熱方法 ? 火焰矯正法 ? 高溫回火 整體高溫回火 局部高溫回火 圖 277 火焰矯正法的應用 (1)火焰矯正法調(diào)節(jié)焊接變形 利用火焰局部加熱時產(chǎn)生壓縮塑性變形，使較長的金屬在冷卻后收縮，來達到矯正變形的目的。因為焊接殘余應力正是由于局部壓縮塑性變形引起的，加載應力越高，壓縮塑性變形就抵消的越多，殘余應力也就消除的越徹底。 ? 機械矯正法 ? 機械拉伸法 ? 振動時效法 (1)機械矯正法 (a) 三點彎曲矯形 (b) 輾壓矯形 圖 275 機械矯正法的應用 ? 平板： 利用 平板機或輥床 平板，適用于薄板拼接后的波浪變形； ? 碾壓： 利用 圓盤或輪 輾壓焊道及其兩側(cè)，使之產(chǎn)生塑性伸長； 特別適 用于塑性好的鋁合金； ? 錘擊： 適用于局部角變形（如客車鋼結(jié)構總裝之前的矯正）； ? 專機： 適用于大型結(jié)構（如客車廠 350t側(cè)墻矯直機）。 1焊槍 2汽錘 3固定平臺 4錘頭 5工件 圖 274隨焊錘擊實施方案 (4)隨焊沖擊碾壓法 ? 這種方法是將隨焊錘擊的錘頭換成可以轉(zhuǎn)動的小尺寸碾壓輪，碾壓輪在沖擊載荷作用的間隙內(nèi)向前滾動，它保持了隨焊錘擊的優(yōu)點，并克服了焊縫表面質(zhì)量不佳的問題。 圖 272 施加預拉伸載荷的幾種方案 (1)預拉伸法 (2)隨焊碾壓法 ? 隨焊碾壓法是將碾壓方法與焊接過程同時進行 ,采用本方法的主要目的是為了減小焊接變形和降低殘余應力，可以用平面輪或凸面輪直接碾壓焊縫金屬或近縫區(qū)。 ? 預拉伸法 ? 隨焊碾壓法 ? 隨焊錘擊法 ? 隨焊沖擊碾壓法 ? 通過在近縫區(qū)施加拉伸載荷，使得焊縫和近縫區(qū)由于受熱不均造成的不均勻變形均勻化，從而達到調(diào)控焊接變形和殘余應力的作用。 圖 270 溫差拉伸專用夾具 火焰加熱器 (2)隨焊激冷法 圖 271 隨焊激冷法的原理 基本原理是利用與焊接加熱過程相反的方法，采用冷卻介質(zhì)使焊接區(qū)獲得比相鄰區(qū)域（母材）更低的負溫差，在冷卻過程中，焊接區(qū)由于受到周圍金屬的拉伸而產(chǎn)生伸長塑性變形，從而抵消焊接過程中形成的壓縮塑性變形，達到消除殘余應力的目的。 在 焊縫兩側(cè)母材 帶狀 加熱至 200℃ 左右。 基本應用： 適用于控制薄板 波浪變形 和 角變形 ！ 應用丼例： 工件 壓板 控制 薄板 T形接頭的 角變形 ! 圖 268 剛性固定法焊接法蘭盤 （ a） 采用壓鐵 （ b） 用角鋼臨時增加近縫區(qū)剛性 圖 269 防止薄板波浪變形的輔助措施 隨焊溫度場調(diào)控方法 ? 該方法是通過加熱或者冷卻不同的部位，調(diào)整焊接溫度場，控制焊縫和近縫區(qū)塑性應變的發(fā)展，減小塑性變形的大小和范圍，達到控制焊接變形和調(diào)整焊接應力的目的。 (1)反變形法 ? 反變形法丼例 ： ? 下料反變形措施 對于縱向收縮和橫向收縮 — 反映在長度與寬度尺寸上 — 預先 加余量 ； 對于撓曲變形 — 預制拱度； a） 按圖紙下料 b）焊后殘余變形 c）預制反變形 下?lián)? 上拱 平直 ? 裝配反變形舉例： a）沒有預制反變形 b）預制反變形 焊前 焊后 焊前 焊后 圖 267 焊接梁柱結(jié)構的反變形 (2)剛性固定法 ? 這種方法是將待焊接的構件設法固定，限制焊接變形，用于防止角變形和波浪變形效果較好，但對于防止彎曲變形效果遠不及反變形法。 ? 合理選擇焊接方法 ? 選擇合理的焊接規(guī)范 ? 合理安排裝配焊接順序 合理選擇焊接方法、焊接規(guī)范和裝配順序 一般情況下焊縫深寬比大的焊接方法，其焊接變形要小。 減少彎曲變形 圖 262 箱形梁的焊縫布置 圖 263 避免焊縫交叉的措施與最優(yōu)焊接順序 焊中控制措施 —— 工藝措施 ? 指在焊接過程中同步采取的防止和減小焊接應力和變形的措施。 圖 260 軸承的加固形式 用型鋼代替鋼板，用斷續(xù)焊代替連續(xù)焊。 ? (1) 合理選擇焊縫形式和尺寸 ? 設計原則：在保證結(jié)構有足夠承載能力的前提下，盡量選用 應力集中小 的焊接接頭，并采用 較小的焊縫尺寸 焊縫尺寸大，不但焊接量大，而且焊接變形也大 但并不是焊縫越小越好，因為焊接尺寸太小的焊縫，冷卻速度過大，容易產(chǎn)生一系列焊接缺陷，如裂紋、HAZ硬度過高等。 知識要點 掌握程度 相關內(nèi)容 焊接變形和應力 調(diào)控措施 掌握焊接變形與焊接殘余應力調(diào)控的基本措施以及兩者之間的關系 控制焊接變形和應力的焊前措施，在焊接過程中控制焊接變形和應力的焊中措施，以及焊后調(diào)節(jié)焊接變形和應力的焊后措施 焊前預防措施 —— 設計措施 ? 在焊接設計的時候就要考慮到的防止和減少焊接變形和應力的措施。 圖 259 機械加工引起的內(nèi)應力釋放和變形 造成構件尺寸丌穩(wěn)定的原因主要有兩方面： ? 一是蠕變和應力松弛； ? 二是丌穩(wěn)定組織的存在。 21?? ?cr圖 258 殘余應力對焊接桿件受壓失穩(wěn)強度的影響 焊接殘余應力對構件精度和尺寸穩(wěn)定性的影響 焊接應力穩(wěn)定性： 即焊接應力是否會在長期存放過程中隨時間變化，而破壞已經(jīng)加工完畢的工件尺寸的精度。 氣體火焰加熱翼板邊緣 兩板疊焊 ?內(nèi)應力的影響只在構件的一定的長細比范圍內(nèi)起作用 。39。xx II ??39。BB ? 339。39。39。cr cr???受壓前 hb hBA ?? ???? 2 122 3 bxBI ????受壓后 hb hBA ?? ???? 39。 lr? ?λ：細長比； γ：截面慣性距半徑。 s?(2)拉伸殘余應力 1 s???SBF ??? ??? )( 1SBF ??? ??? )( 1?? ?? BFS加載過程 卸載過程 ? 即焊接構件經(jīng)過一次加載和卸載后 ， 如再加載 ， 只要其大小不超過前一次 ， 內(nèi)應力就不再起作用 ， 外載也不影響內(nèi)應力的分布 。LL ???b區(qū)域： Bb區(qū)域： ?? BFs ???? BFbBF ???? )(2?假使構件中存在著與外力方向一致的內(nèi)應力 ， 而內(nèi)應力的數(shù)值又達到 ， 則在外力作用下剛度將降低 ， 而且在卸載后構件的原來尺寸也不能完全恢復 。39。39。?? tgtg ?39。LEbBLFtg ?????? ?? )(39。 F L F LLA E B E???? ? ?? ? ?? ?t g F L E A L? ? ? ? ?E ：彈性模量； L：構件長度； F ：外力； A：構件截面積。這將造成局部破壞，從而導致整個構件斷裂。所以使構件截面完全屈服所需要施加的外力與無內(nèi)應力而使構件完全屈服所需要施加的外力是相等的。 ?繼續(xù)增加外力，構件中尚未屈服的區(qū)域的應力值繼續(xù)增加并逐漸屈服，直至整個截面上應力完全達到ζs，應力就全面均勻化了。 ζθ(ζx) ζr(ζy) 圖 封閉環(huán)焊縫殘余應力分布 a封閉環(huán)焊縫 b縱橫應力分布 ζr(ζy) ζθ(ζx) ?中部存在均勻的雙軸應力場 ?中心的應力的大小與 鑲塊直徑 d和 圓盤直徑 D的比值有關，d/D越小，拘束度越大，鑲塊中的內(nèi)應力越大。 注意 反作用應力是拉應力 ， 且分布范圍大 ， 對結(jié)構的影響較大 ， 在設計和施工時應注意采取措施消除或減少 。 ζ=ζx+ζf 結(jié)論： 焊縫引起的縱向收縮受到限制，將產(chǎn)生縱向反作用內(nèi)應力 σf。yyy ??? ??大小受 ζs的限制 圖 244