残余应力产生及消除方法.
消除焊接残余应力的方法
消除焊接残余应力的方法一、背景介绍焊接是一种常见的金属连接方法，但是在焊接过程中会产生残余应力，这些应力可能会导致零件变形、裂纹和失效。
因此，消除焊接残余应力是非常重要的。
二、焊接残余应力的来源焊接残余应力主要来自两个方面：热应力和冷却应力。
1. 热应力在焊接过程中，由于高温作用下金属材料发生膨胀和收缩，导致产生热应力。
这种热应力会导致零件变形和内部裂纹。
2. 冷却应力当热源移开后，焊缝区域开始冷却，并且不同区域的冷却速度不同，导致产生冷却应力。
这种冷却应力会导致零件变形、裂纹和失效。
三、消除焊接残余应力的方法为了消除焊接残余应力，可以采用以下几种方法：1. 预热法预热法是指在进行实际的焊接之前，在工件上施加一定的加热处理。
这样做可以使材料温度均匀分布，减少热应力的产生。
2. 后热处理法后热处理法是指在焊接完毕后，对工件进行一定的加热或冷却处理。
这样做可以消除残余应力，并且提高材料的强度和韧性。
3. 机械加工法机械加工法是指在焊接完成后，对工件进行一定的机械加工。
这样做可以消除残余应力，并且提高材料的表面光洁度和精度。
4. 振动法振动法是指在焊接完成后，对工件进行一定的振动处理。
这样做可以消除残余应力，并且提高材料的强度和韧性。
5. 放电等离子体法放电等离子体法是指在焊接完成后，利用放电等离子体产生高温和高压作用于焊缝区域。
这样做可以消除残余应力，并且提高材料的表面硬度和耐腐蚀性。
四、总结以上就是消除焊接残余应力的几种方法，不同方法适用于不同情况。
在实际操作中需要根据具体情况选择合适的方法来消除焊接残余应力，以确保焊接工件的质量和可靠性。
焊接残余应力的消除方法
焊接残余应力的消除方法焊接残余应力是焊接技术带来的一个几乎无法避免的缺陷，其危害众所周知。
当焊接造成的残余应力会影响结构安全运行时，还需设法消除焊接残余应力，改善焊接接头的塑性和韧性，以提高焊件结构性能。
一、焊接的应力与应变：在接过程中，由于焊接件产生温度梯度，接头组织和性能的不均匀，就会在焊件内产生应力和应变。
焊后残留在焊件内的焊接应力就是焊接残余应力，它是没有外载荷作用时就存在的应力。
二、焊接残余应力的危害：焊接残余应力与外载荷产生的应力叠加，局部区域应力过高，使结构承载能力下降，引起裂纹和变形，使焊件形状和尺寸发生变化，需要进行矫形。
变形过大会因无法矫形而报废甚至导致结构失效。
三、减少焊接残余应力和变形的措施：①设计②焊接工艺如：尽量减少焊接接头数量相邻焊缝间应保持足够的间距尽可能避免交叉，避免出现十字焊缝焊缝不要布置在高应力区焊前预热等等四、焊后残余应力的消除方法消除焊接残余应力的方法有：热处理、锤击、振动法和预载法等。
1、热处理消除法焊后热处理是一种消除焊接残余应力常用的方法。
工程上我们主要用退火处理，火温度越高、保温时间越长，消除焊接残余应力的效果就越好。
但是温度过高，使工件表面氧化比较严重，组织可能发生转变，影响工件的使用性能，存在弊端。
蠕变应力松弛理论为热处理消除焊接残余应力提供了另一条思路，工件在较低温度时会发生蠕变，材料内部的残余应力会因应力松弛而得到释放，只要保温时间足够长，理论上残余应力可完全消除。
在低温消除焊接残余应力时，材料的组织和性能变化甚微，几乎不影响材料的使用性能，而且低温处理材料表面的氧化和脱碳也比较小，这就可以在材料的力学性能和组织基本不变的情况下达到降低材料焊接残余应力的目的。
2、锤击消除法焊后采用带小圆头面的手锤锤击焊缝及近缝区，使焊缝及近缝区的金属得到延展变形，用来补偿或抵消焊接时所产生的压缩塑性变形，使焊接残余应力降低。
锤击时要掌握好打击力量，保持均匀、适度，避免因打击力量过大造成加工硬化或将焊缝锤裂。
残余应力影响及消除方法
技 术 创 新
残 余应 力影 响及 消 除方 法
翁 梅
（ 南工业职业技术学 院建筑工程 系 ） 河
摘 要 从基本理论 出发 ，通过对焊接结构残余应力的成 因进行分析 ，详细 阐述 了焊接残余应力对静力强度、疲劳强度、刚度等
由于焊接残余应力给结构带来很大危害 ，无论从焊缝设计上还 是 施 工处理上 ，都要最大限度减少和消除 残余应力的不利影响。残余应 力消除方 法有很 多种 ，在设计制造中应根据各种方法的特点和利弊 ． 选择出工程的最佳处理方法 ，以避免可能由于焊接残余应力而带来的
损 害。
参考文献
焊接残余应力在焊接过程当中几乎无法避免且危害很大 ，因此在 焊接结构中应尽量消除残余应力的不利影响。 目 ，消除焊接残余应 前 力的方法有很多 ，从作用原理来说可分为两大类 ：一类是温度作用即 通过高温或减小温差来消除焊接残余应力 ，如整体和局部热处理 、预 热法等方法 ；另一类是机械作用 ，用塑性变形来释放残余应力 ，如振
２ ０ （） ０ ４２
【 谭 建 林． ３ 】 高校 彤 象设计 － ｓ ｂｕ１战略 的 实施 Ⅱ． 南经济 管 理干部 学 】 湖 院 学报 ，２０ （ ０６３ ） 【 杨丽娟． ４ 】 高校形象建设的ｃ ｓ Ｉ思考Ⅱ． １ 高等教 育研究，２０（２ ０ ６１）
作者简 介 李歌 （ ９１ １８一），女 ，西南科技 大学人事处劳资科
融合 又与学 校发展理念相一致的寓意深 刻的校训 ，再加上行为、视觉 和环境 的设计，必将有力促进高校品牌建设 ，塑造高校 良好形象。
参考文献
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焊接残余应力产生原因分析及消除方法
（2）运用三维模型装配仿真对打磨掉干涉区域后的前承力机匣和IGB机匣进行模拟装配，结果显示可实现装配；（3）实物装配IGB机匣与打磨后的前承力机匣，可顺利完成装配；（4）装配后的发动机在完成其原定试验计划后，未出现任何潜在问题。
通过三维装配仿真可有效地为设计及排故等提供有力的技术支持，节省由于设计等不合理带来的返工、时间以及其他成本的浪费。
5结语目前发动机装配分析主要是对比典型民用航空发动机装配顺序和装配路径，定性地判断整机装配性，无法准确判断实际装配情况。
通过三维仿真装配技术，在方案设计阶段，建立发动机装配仿真模型，进行三维静态、动态干涉检查，规划整机装配路径，可最大程度地暴露并提前解决装配过程存在的干涉问题，保证实际装配可行性，提高装配效率，节约成本。
［参考文献］[1]雷相波.虚拟装配的3D空间动作路径方法研究[J].电脑编程技巧与维护，2019（12）：79-80.[2]田富君，田锡天，耿俊浩，等.基于视点跟随的装配路径规划与干涉检查研究[J].中国机械工程，2011，22（15）：1810-1814.[3]邵毅，余剑峰，李原，等.基于VMap的装配路径规划研究与实现[J].西北工业大学学报，2001，19（1）：118-121.[4]SUN J K,YANG C Y,QIU H H.Assembly Process PlanningBased on Tri-dimensional Visual Platform[J].Applied Mechanics and Meterials,2014,644/645/646/647/648/649/ 650:4805-4808.[5]徐丽英.基于CATIA V5平台模型装配过程中的干涉分析[C]//大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年年会论文集，2007：161-169.[6]杨家军，苏昭群，张明丽，等.基于虚拟现实技术的机构干涉分析[J].湖北工业大学学报，2010，25（4）：1-3.[7]穆塔里夫·阿赫迈德，张年松，郑力.加工中心虚拟装配建模及装配干涉研究[J].现代制造工程，2002（9）：14-16.[8]郑轶，宁汝新，刘检华，等.交互式虚拟装配路径规划及优选方法研究[J].中国机械工程，2006，17（11）：1153-1156. [9]刘检华，宁汝新，万毕乐，等.面向虚拟装配的复杂产品装配路径规划技术研究[J].系统仿真学报，2007，19（9）：2003-2007.[10]刘检华，宁汝新，姚珺，等.面向虚拟装配的零部件精确定位技术研究[J].计算机集成制造系统，2005，11（4）：498-502.收稿日期：2018-05-17作者简介：王秋阳（1985—），女，湖北襄阳人，硕士，工程师，主管设计师，研究方向：发动机总体结构设计。
焊接接头的残余应力分析与消除技术
焊接接头的残余应力分析与消除技术焊接是一种常见的金属连接方式，广泛应用于工业生产和建筑领域。
然而，焊接过程中产生的残余应力可能会导致接头的变形、开裂和失效等问题。
因此，对焊接接头的残余应力进行分析和消除具有重要意义。
一、残余应力的形成原因焊接接头的残余应力主要来自于以下几个方面：1. 热应力：焊接过程中，焊缝周围的金属受到高温热源的加热，然后迅速冷却。
由于不同部位的金属冷却速度不同，会导致金属产生热应力。
2. 冷却收缩应力：焊接完成后，焊缝周围的金属在冷却过程中会发生收缩，由于焊缝两侧的金属受到约束，会产生冷却收缩应力。
3. 相变应力：某些金属在焊接过程中会发生相变，如奥氏体转变为马氏体，这种相变会引起金属的体积变化，从而产生相变应力。
二、残余应力的分析方法为了准确分析焊接接头的残余应力，可以采用以下几种方法：1. 数值模拟方法：利用有限元分析软件，对焊接接头进行模拟计算。
通过输入焊接过程中的热源参数、材料性能等数据，可以得到焊接接头在不同位置和方向上的残余应力分布情况。
2. 应力测量方法：利用应变计、应力计等仪器对焊接接头进行实时测量。
通过测量焊接接头的应变或应力，可以得到残余应力的大小和分布情况。
3. X射线衍射方法：通过对焊接接头进行X射线衍射分析，可以得到焊接接头中晶体的应变情况。
从而可以推导出残余应力的大小和分布情况。
三、残余应力的消除技术为了消除焊接接头的残余应力，可以采用以下几种技术：1. 预热与后热处理：通过在焊接前后对接头进行适当的预热和后热处理，可以改变接头的冷却速度，从而减小残余应力的大小。
2. 机械加工：通过对焊接接头进行机械加工，如磨削、切割等，可以改变接头的形状和尺寸，从而减小残余应力的大小。
3. 热处理：通过对焊接接头进行适当的热处理，如回火、退火等，可以改变接头的组织结构和性能，从而减小残余应力的大小。
4. 残余应力退火：通过对焊接接头进行退火处理，可以使接头中的残余应力得到释放，从而减小接头的变形和开裂风险。
焊接残余应力的形成机制和消除方法
焊接残余应力的形成机制和消除方法作者：闫育辉李伟来源：《城市建设理论研究》2013年第06期摘要: 钢结构的焊接工艺十分复杂，在实际操作中，存在很多焊接残余应力和残余变形，如果这种现象不能得到控制，将会产生不可估量的损失。
文章主要阐述了钢结构在焊接过程中产生的残余应力及残余应力的消除方法。
关键词：焊接；残余应力；控制；消除方法中图分类号：P755.1文献标识码： A 文章编号：钢结构是钢材通过一定的设计方法做成构件，构件再通过一定的连接方式连接成的整体结构承力体系或传力体系。
连接方式及其质量优劣直接影响钢结构的工作性能。
焊接连接是目前钢结构最主要的连接方式。
但在焊接过程中，在焊缝附近的热影响区内，钢材的金相组织发生改变，导致局部材质变脆；焊接残余应力和残余变形使受压构件承载力降低；焊接结构对裂纹很敏感，局部的裂缝一旦发生，就容易扩展到整体。
一、焊接残余应力钢材的焊接是一个不均匀的加热和冷却的过程。
在施焊时，焊缝及其附近区域的温度很高，而临近区域温度则急剧的下降，导致不均匀的温度场。
不均匀的温度场产生不均匀的膨胀，温度低的区域膨胀量小，限制了高温度区域钢材的膨胀。
当焊接温度场消失后，构件内部产生应力，这种应力称为焊接残余应力。
（1）焊接残余应力对钢结构的影响：1.对钢结构刚度的影响焊接残余应力使构件的有效截面减小，丧失进一步承受外载的能力。
焊接残余应力的存在还会增大结构的变形，降低结构的刚度。
2.对静力强度的影响由于焊接残余应力的自相平衡，使受压区和受拉区的面积相等。
构件全截面达到屈服强度所承受的外力与无焊接残余应力的轴心受拉构件全截面达到屈服强度时的应力相等，因此不影响静力强度。
3.对疲劳强度的影响焊接残余应力的存在使应力循环发生偏移。
这种偏移，只改变其平均值，不改变其幅值。
当应力循环的平均值增加时，其极限幅值就降低，反之则提高。
4.对应力腐蚀开裂的影响应力腐蚀开裂是拉伸残余应力和化学腐蚀作用下产生裂纹的现象，在特定材料和介质的组合下发生。
残余应力的危害及消除方法
焊接残余应力对构件的危害是1、对结构刚度的影响当外载产生的应力与结构中某区域的残余应力叠加之和达到屈服点时，这一区域的材料就会产生局部塑性变形，丧失了进一步承受外载的能力，造成结构的有效截面积减小，结构的刚度也随之降低。
2、对受压杆件稳定性的影响当外载引起的压应力与残余应力中的压应力叠加之和达到屈服点口。
，这一部分截面就丧失进一步承受外载的能力。
这就削弱了构件的有效截面积，并改变了有效截面积的分布，降低了受压杆件的稳定性。
3、对静载强度的影响没有严重应力集中的焊接结构，只要材料具有一定的塑性变形能力，残余应力不影响结构的静载强度。
反之，如材料处于脆性状态，则拉伸残余应力和外载应力叠加有可能使局部区域的应力首先达到断裂强度，导致结构早期破坏。
4、对疲劳强度的影响残余应力的存在使变载荷的应力循环发生偏移。
这种偏移，只改变其平均值，不改变其幅值。
结构的疲劳强度与应力循环的特征有关，当应力循环的平均值增加时，其极限幅值就降低，反之则提高。
因此，如应力集中处存在着拉伸残余应力，疲劳强度将降低。
5、对焊件加工精度和尺寸稳定性的影响机械加工把一部分材料从焊件上切除时，此处的残余应力也被释放。
残余应力原来的平衡状态被破坏，焊件发生变形，加工精度受影响。
6、对应力腐蚀开裂的影响应力腐蚀开裂是拉伸残余应力和化学腐蚀共同作用下产生裂纹的现象，在一定材料和介质的组合下发生。
应力腐蚀开裂所需的时间与残余应力大小有关，拉伸残余应力越大，应力腐蚀开裂的时间越短。
焊接残余应力消除方法有：利用锤击焊缝区来控制焊接残余应力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。
利用预热法来控制焊接残余应力构件本体上温差越大，焊接残余应力也越大。
焊前对构件进行预热，能减小温差和减慢冷却速度，两者均能减小焊接残余应力。
利用“加热减应区法”来控制焊接残余应力焊接时，加热那些阻碍焊接区自由伸缩的部位，使之与焊接区同时膨胀和同时收缩，就能减小焊接应力，这种方法称为“加热减应区法”，加热的部位就称之为“减应区”。
残余应力测量与消除方式的介绍
4、残余应力测量的介绍
金陵船厂
磁测法残余应力测量
磁测法残余应力检测法主要是通过磁测法来测定铁磁材料在内应力的作用下 磁导率发生的变化确定残余应力的大小和方向。众所周知，铁磁材料具有磁 畴结构，其磁化方向为易磁化轴向方向，同时具有磁致伸缩性效应，且磁致 伸缩系数是各向异性的，在磁场作用下，应力产生磁各向异性。磁导率作为 张量与应力张量相似。通过精密传感器和高精度的测量电路，将磁导率变化 转变为电信号，输出电流（或电压）值来反映应力值的变化，并通过装有特 定残余应力计算机软件的计算机计算，得出残余应力的大小、方向和应力的 变化趋势。
经济型振动时效设备
数码交流振动时效设 备
2、振动时效的介绍
金陵船厂
交流与直流对比
2、振动时效的介绍
金陵船厂
设备的技术参数
参数 最大激振力（KN） 调速范围（r/min) 1000-8000 涵盖范围 10/20/30/35/40/50/65/80
稳速精度（r/min)
电机额定功率（Kw） 最大处理工件重量（T） 加速度显示范围 加速度测量 供电电压（V） 打印功能
2、振动时效的介绍
金陵船厂
振动时效设备原理
振动处理技术又称做振动消除应力，在我国又称做振动时效。它是将一个具有偏心 重块的电机系统（称做激振器）安放在构件上，并将构件用橡皮垫等弹性物体支承，通 过控制器起动电机并调节其转速，使构件处于共振状态。约经20~30分钟的振动处理即 可达到调整残余应力的目的。可见，用振动调整残余应力技术是十分简单和可行的。
动测量和分析，快速显示X和Y方向残余应 力值，并显示各方向的平均应力曲线。并 可将测量结果和分析曲线打印，作为检验
依据永久保存。是目前唯一能进行三维应
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残余应力产生及消除方法
船舶零件加工后,其表面层都存在残余应力。
残余压应力可提高零件表面的耐磨性和受拉应力时的疲劳强度,残余拉应力的作用正好相反。
若拉应力值超过零件材料的疲劳强度极限时,则使零件表面产生裂纹,加速零件的损坏。
引起残余应力的原因有以下三个方面: ( 一冷塑性变形引起的残余应力
在切削力作用下,已加工表面受到强烈的冷塑性变形,其中以刀具后刀面对已加工表面的挤压和摩擦产生的塑性变形最为突出,此时基体金属受到影响而处于弹性变形状态。
切削力除去后,基体金属趋向恢复,但受到已产生塑性变形的表面层的限制,恢复不到原状,因而在表面层产生残余压应力。
( 二热塑性变形引起的残余应力
零件加工表面在切削热作用下产生热膨胀,此时基体金属温度较低,因此表层金属产生热压应力。
当切削过程结束时,表面温度下降较快,故收缩变形大于里层,由于表层变形受到基体金属的限制,故而产生残余拉应力。
切削温度越高,热塑性变形越大,残余拉应力也越大,有时甚至产生裂纹。
磨削时产生的热塑性变形比较明显。
( 三金相组织变化引起的残余应力
切削时产生的高温会引表面层的金相组织变化。
不同的金相组织有不同的密度,表面层金相组织变化的结果造成了体积的变化。
表面层体积膨胀时,因为受到基体的限制,产生了压应力;反之,则产生拉应力。
总之,残余应力即消除外力或不均匀的温度场等作用后仍留在物体内的自相平衡的内应力。
机械加工和强化工艺都能引起残余应力。
如冷拉、弯曲、切削加工、滚压、喷丸、铸造、锻压、焊接和金属热处理等,不均匀塑性变形或相变都可能引起残余应力。
残余应力一般是有害的,如零件在不适当的热处理、焊接或切削加工后,残余应力会引起零件发生翘曲或扭曲变形,甚至开裂,经淬火或磨削后表面会出现裂纹。
残余应力的存在有时不会立即表现为缺陷。
当零件在工作中因工作应力与残余应力的叠加,而使总应力超过强度极限时,便出现裂纹和断裂。
零件的残余应力大
部分都可通过适当的热处理消除。
残余应力也有有益的方面,它可以被控制用来提高零件的疲劳强度和耐磨性能。
消除方法:
一、自然时效
自时效是通过把零件暴露于室外,经过几个月甚至几年的时间,使其尺寸精度达到稳定的一种方法。
这种时效方法早已被普遍采用。
大量的试验研究和生产实践证明,自然时效具有稳定铸件尺寸精度的良好效果。
二、热时效
1.用的工艺方法就是进行消除应力的退火,这种方法的特点就是能够大幅度的降低构件的残余应力,尺寸精度稳定。
构件加热到400-700°C时,技术构件即具有相当的单行,同时具有明显的塑性,这个温度范围称为弹性转变温度。
2.影响热时效效果的因素
a. 热时效中,退火温度是影响消除残余应力效果的最重要因素。
b. 热时效保温时间
c. 热时效升温速度
d. 热时效降温速度
e. 热时效炉的温差
f. 零件在炉中的放置与支撑
三、振动时效法
振动时效的实质是以共振的形式给零件施加附加动应力,当附加动应力与残余应力叠加后,达到或超过材料的屈服极限时,零件发生微观或宏观塑性变形,从而降低和均化零件内部的残余应力,并使其尺寸精度达到稳定。
其特点有:
1. 投资少
2. 生产周期短
3. 使用方便
4. 适应性强
5. 节约能源,降低成本
6. 机械性能显著提高
7. 符合环保要求
8. 操作简单,易于实现机械自动化。
可避免金属零件在热时效过程中产生的翘曲变形、氧化、脱碳及硬度降低等缺陷。
四、静态过载法
是以静力或静力矩的形式,暂时加载于构件上,并在这种载荷下保持一段时间,从而使零件尺寸精度获得稳定的时效方法。
用于焊接件时需要将载荷加大到使原来应力与附加应力之和接近于材料的屈服极限,才能消除残余应力。
静态过载法的精度稳定性效果,取决于附加应力的大小及应力下保持时间。
特别指出,静态过载法处理后构件中仍然保持着相当大的残余应力。
五、热冲击时效法
1970年前后出现的一种新颖的稳定零件尺寸精度的时效工艺法。
其实质就是将零件进行快速加热,使加热过程中造成的热应力正好与残余应力叠加,超过材料的屈服极限引起塑性变形,从而使原始残余应力很快松弛并稳定化。
六、声波时效法
超声波时效法首先在前苏联诞生,并在发达国家得到推广,该方法起先主要应用于船舶、核潜艇、航空航天等对消除应力非常严格的军事领域。
但是由于超声波法只能解决构件表层一定深度内的应力问题,所以相对应用环境较窄,且成本颇高。
七、其它方法
爆炸法、打压法、锤击、喷丸、滚压等。
喷丸强化是行之有效、应用广泛的强化零件的手段,喷丸的同时也改变了表面残余应力状态和分布,而喷丸产生的残余压应力又是强化机理中的重要因素。