有关残余应力的有关规范（减小残余应力的工艺措施）

减小残余应力的工艺措施

正确的设计并不能完全控制残余应力，只有利用正确的工艺方法才是控制应力的重要措施。

一、选择合理的焊接顺序

1．尽可能考虑焊缝能自由收缩对大型的焊接结构来说，焊接应从中间向四周进行，如图8-8中箭头所示。因为只有这样才能使焊缝由中间向外依次收缩，减小焊接应力。

如图8-9所示带肋板的工字梁，若先进行盖板和腹板的焊接,再焊肋板和腹板的焊缝，由于角焊缝的横向收缩，会在盖板和腹板间角焊缝内造成很大的应力。而按图中所示顺序逐格并两边对称地焊接，使构件能自由收缩，焊接应力就会大大减小。

2.收缩量最大的焊缝应当先焊

一般对焊接结构来说，先焊的焊缝受阻小，故焊后应力较小。而收缩量大的焊缝，容易产生较大的焊接应力，因此构件上收缩量最大的焊缝先焊就可以减小焊接应力。下图是一个带盖板的双工字钢构件，焊件上既有对接焊缝，也有角接焊缝时，应尽量先焊对接焊缝，因为对接焊缝的收缩量较大。

此外在焊接平面上带有交叉焊缝的接头，焊接时必须采用保证交叉点部位不易产生缺陷的焊接顺序，例如T形焊缝和十字焊缝应按图8-11所示的顺序焊接，才能使横向收缩比较自由，有助于避免在焊缝的交叉点处产生裂纹。同时焊缝的起弧和收尾也可避开交叉点或虽然在交点上，但在焊接相交的另一条焊缝时，起弧或收尾处事先应被铲掉。

二、保证焊缝自由收缩

船体或某些容器上，常常要将已有的孔用钢板堵焊起来，如图8-12 (a）所示，这种环焊缝沿着纵向和横向均不能自由收缩，因此产生很大的焊接应力。在焊缝区特别是在焊第一、二层焊缝时，很容易产生被应力撕裂的热应力裂纹。这种裂纹产生在温度下降的过程中，总是沿着薄弱的断面开裂。克服的方法是将补板边缘压出一定的凹鼓形，如图8-12(b)所示，焊后补板由于焊缝收缩而被拉成平直形，起到减小焊接应力、避免产生裂纹的作用。

三、开缓和槽减小应力

厚度大的焊件刚度大，焊接时容易产生裂纹。在不影响结构强度性能的前提下，可以采用在焊缝附近开缓和槽的方法。这种方法的实质是减小结构刚度，尽量使焊缝有自由收缩的可能，图8-13 (a)所示是-个圆形封头，需焊补上一塞块。因钢板较厚，又是封闭焊缝，焊后易裂。在这种情况下，可采取在靠近焊缝的地方开缓和槽的方法（图8-13 (b)）以减小该处的刚度，焊接时可避免裂纹。图8-14所示是锻焊结构，锻制的圆环套在轴上，焊接角焊缝。因为材料是合金钢，而且很厚，焊接时采用预热有困难。若采取如图8-14所示的开缓和槽的方法，则局部预热容易进行，焊接时可避免产生裂纹。

四、采用冷焊

这种方法的原则是使整个结构上的温度分布尽可能均匀。即要求焊接部位这个“局部”的温度应尽量控制得低些，同时这个“局部”在结构这一“整体”中所占的面积范围应尽量小些。与此同时，结构的整体温度则越高越好。例如冬季室内比室外好;升温30 ~40℃的环境温度比一般室温好。这是使结构中温度差别尽可能缩小的一种方法，能有效地减小焊接应力和由此而引起的热应力裂纹。

具体措施是:

(1）采用焊条直径较小，焊接电流偏低的参数。

(2)每次只焊很短的道焊缝。例如铸铁焊补时只焊10~40mm。焊接刚度大的构件，如图8-12的补板，每次焊半根到一根焊条，等这道焊缝区域的温度降到不烫手时才能焊下一道很短的焊缝。

五、预热法

预热是指在焊前对焊件的全部(或局部)进行加热的工艺措施。一般加热到150~350℃。其目的是减小焊接区和结构整体的温度差，温差越小，越能使焊缝区与结构整体尽可能均匀地冷却，从而减少内应力。对于易裂的焊接材料(中、高碳钢，合金结构钢，铸铁件等）及焊接或修补刚度较大的焊件常用此法。预热温度视金属材料、结构刚度、散热情况等的不同而异。

六、敲击法

焊缝区金属由于在冷却收缩时受阻而产生拉伸应力。若在焊后冷却过程中用手锤或风锤敲击焊缝金属，促使焊缝金属产生塑性变形，能抵消些焊缝的收缩，起到减小焊接应力的作用，这就是敲击法的原理。实验证明，敲击第一层焊缝金属就能使内应力几乎全部消除。为防止产生裂纹，应在焊缝塑性较好的热态时进行敲击。另外，为保持焊缝的美观，表层焊缝一般不锤击。