焊接应力与变形的产生
焊接应力集中产生的原因
焊接应力集中产生的原因
焊接应力集中产生的原因有以下几个:
1. 焊接过程中的热应力:焊接时,焊缝周围会发生瞬时的加热和快速冷却,导致焊缝区域出现热应力。
由于焊接瞬时温度变化大,热应力也会集中在焊缝周围的细小区域上。
2. 结构变形引起的机械应力:焊接过程中,金属结构会经历热膨胀和快速冷却的过程,导致结构变形。
这些变形会引起机械应力的集中,尤其是在焊缝附近。
3. 材料的残余应力:焊接完成后,由于金属的瞬时热胀冷缩以及变形,会在焊接区域产生残余应力。
这些应力会集中在焊缝附近,导致焊后应力集中。
4. 焊接接头的几何形状:焊接接头的几何形状也是影响应力集中的因素之一。
例如,焊缝的形状、厚度变化、形状不规则等都会导致应力在局部区域集中。
焊接应力的集中会导致焊接接头的强度减小,并可能引起裂纹的产生和扩展。
为了减少焊接应力集中,可以采取一些措施,如合理设计焊接接头的几何形状、采用适当的焊接工艺、预热和后热处理等。
《焊接应力与变形》课件
焊接应力与变形
焊接引言
焊接的定义
焊接是将两个或多个工件通 过加热或压力相互连接的工 艺。
焊接的分类
焊接可以按照不同的连接方 式进行分类,如电弧焊、气 体保护焊、激光焊等。
焊接的应用范围
焊接广泛应用于制造业和建 筑业,用于连接金属和非金 属材料。
焊接基础
1
焊接的原理和机理
减少焊接应力和变形的方法
1
焊接前准备
准确评估焊接件的材料和形状,选择合
焊接参数控制
2
适的焊接工艺。
控制焊接过程中的温度、速度和压力等
参数,以减少应力和变形。
3
焊接残余应力消除
使用热处理、冷却剂和机械加工等方法 消除焊接产生的残余应力。
焊接失效的原因及预防
焊接失效的原因
焊接失效可能由于疲劳、腐蚀、 裂纹和变形等原因导致。
焊接应力的计算方法
可以使用有限元分析、力学模 型和经验公式等方法计算焊接 应力。
焊接变形
1 焊接变形的概念
焊接过程中由于热膨胀和冷却引起的材料形状和尺寸的改变。
2 焊接变形的类型和特点
焊接变形可以分为弯曲、收缩和扭曲等。每种类型都会对焊接件的性能产生影响。
3 焊接变形的计算方法
可以使用有限元分析、弹性力学理论和实验测量等方法计算焊接变形。
焊接失效的分类
焊接失效可以分为静态失效、 动态失效和环境失效等。
焊接失效的预防和控 制
通过合理设计、材料选择和工 艺控制等方法预防和控制焊接 失效。
焊接的质量控制
1
焊接质量控制的目的和意义
确保焊接工艺和产品符合设计和规范要求,提高产品质量。
2
焊接质量控制的方法
焊接应力及焊接变形预防措施
钢结构工程焊接应力与变形差生的危害及采取的措施随着“绿色建筑”理念的推广,以钢结构件为主体框架结构结合复合砌筑体结构已成为一种必然趋势,因为以钢结构为主的框架结构的回收利用性有效避免钢筋混凝土结构建筑垃圾的产生,具有可持续性。
由于钢结构工程的特有型,焊接作业时钢结构工程最重要的工序之一,而焊接应力及焊接变形产生是影响钢结构安全性及可靠性的重要因素。
本文着重对焊接应力及焊接变形的危害及所采取的对应措施进行分析。
一、焊接应力与变形产生机理焊接热输入引起材料不均匀局部加热,使焊缝区熔化,而熔池毗邻的高温区材料的热膨胀则受到周围材料的限制,产生不均匀的压缩塑性变形。
在冷却过程中,已发生压缩塑性变形的这部分材料又受到周围材料的制约,不能自由收缩,在不同程度上又被拉伸而卸载,与此同时,熔池凝固,金属冷却收缩也产生了相应的收缩拉应力和变形。
这种随焊接热过程而变化的内应力场和构件变形,称为瞬态应力与变形。
而焊后,在室温条件下,残留于构件中的内应力场和宏观变形称为焊接残余应力与焊接残余变形。
焊接残余应力和变形,严重影响焊接构件的承载力和构件的加工精度,应从设计、焊接工艺、焊接方法、装配工艺着手降低焊接残余应力和减小焊接残余变形。
二、焊接残余应力的危害及降低焊接应力的措施1.焊接残余应力的危害影响构件承受静载能力;影响结构脆性断裂;影响结构的疲劳强度;影响结构的刚度和稳定性;易产生应力腐蚀开裂;影响构件精度和尺寸的稳定性。
2.降低焊接应力的措施(1)设计措施尽量减少焊缝的数量和尺寸,在减小变形量的同时降低焊接应力;防止焊缝过于集中,从而避免焊接应力峰值叠加;要求较高的容器接管口,宜将插入式改为翻边式。
(2)工艺措施采用较小的焊接线能量,减小焊缝热塑变的范围,从而降低焊接应力;合理安排装配焊接顺序,使焊缝有自由收缩的余地,降低焊接中的残余应力;层间进行锤击,使焊缝得到延展,从而降低焊接应力;焊接高强钢时,选用塑性较好的焊条;预热拉伸补偿焊缝收缩(机械拉伸或加热拉伸);采用整体预热;降低焊缝中的含氢量及焊后进行消氢处理,减小氢致集中应力。
起重机钢结构的焊接变形和焊接应力产生的原因及预防措施
科技 一向导
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起重机钢 结构 的焊接变形和 焊接应力产生的原因及预防措施
杨 守 印 ( 山市特种设备监督检验所 河北 唐
【 摘
唐山
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
03 0 ) 6 0 0
要】 本文通过 对起重机铜结构在焊接过程 中产 生变形和应力的原 因进行分析, 讨论如何 防止和减 少起 重机钢 结构在 焊接后 的焊接 变
形 和 焊 接 应 力, 保起 重 机钢 结构 的 结 构 尺 寸 和 物理 性 能的 稳 定 性 。 确
【 关键词 】 起重机钢结构; 变形; 焊接 焊接应力; 预防措施
随着我 国国民经济的高速发展 .起重 机制造业也得到 了空前 发 两个组成部 口y o ,同时存在 ,焊件中的横向残余 应力 0 是 由 , , 、 v I v v 、 展, 改革开放之前我 国仅有几家国营企业生产起重机。现在生产 起重 y合成 的. 但它 的大小要受 s的限制 机的厂家中 , 除国营企业外 , 还有许多民营企业 。 然而我 国生产起重机 3减 小 焊接 残余 应 力 的 措 施 . 的生产质量还存在许 多问题 . 如起重机在 用户安装使用后 . 时期 就 短 31 .设计方面 的措施 出现钢结构局部焊缝 裂纹 、 结构件断裂等严重 问题 . 其主要原 因是 起 () I 选用合理的焊缝尺 寸和型状 , 在保证构件 的承载能力的条件 重机钢结构在生 产过程 中由于生产技术 的原 因在焊接过程 中存 在焊 下 . 应尽量采用较小的焊缝尺寸 接变形和焊接应力 . 对起重机整体质量影响较 大。起 重机 钢结构 同其 () 2 减少焊缝 的数量 . 在满足质量要求 的前提下 . 尽可能 的减少焊 他钢结构一样 , 由钢板 、 都是 型钢经气割、 组装 、 焊接等工序而完 成的。 缝的数量 大型 的起重机钢结构 长达百米 , 主梁 腹板 、 其 盖板对接焊缝都 长几米 () 3 合理安排焊缝 的位 置 . 只要结构上允许 应该 尽可能使焊缝 对 或几十米 , 焊缝要求 焊透, 射线或超声波检查焊接质量 。 本文通过对起 称于焊件截面的中和轴或者靠近中和轴 。 重机钢结构在焊接过程 中产生变形和应力 的原 因进行分析, 讨论 如何 32工 艺方 面 的措 施 . 防止和减少起重机钢结构在焊接后 的焊接变形 和焊接应力确 保 起重 2I 留收 缩 变 形 量 .预 机钢结构的结构尺寸和物理性能的稳定性。 根据理论计算和实践经验 . 在焊件备料及加工 时预先考 虑收缩余 1 . 焊接变形和焊接应 力产生的原因 量 , 焊后 工件达到所要求 的形状 、 以便 尺寸。 11 . 焊件的不均匀受热 322 ..反变形法 1 . 不受 约束 的杆件在均匀加热时的应力与变形 .1 1 根据理论计算 和实践 经验 .预先估计结构焊接 变形的方 向和大 其变形属于 自由变形 . 因此在杆件加热过程中不会产生任何 内应 小 . 在焊接装配时给予一个方向相反 、 然后 大小相等 的预 置变形 , 以抵 力. 冷却后也不会有任何残余应力和残余变形 消焊后产生的变形 11 .. 2受约束 的杆件在均匀加热时的应力与变形 323刚性 固定法 .. 焊接时将焊件加 以剐性固定 . 后待焊件冷却 到室温 后再去掉 刚 焊 如果加热温 度较高 . 达到或超过材 料屈服点温度时 . 则杆件 中产 生压缩塑性变形 . 内部变形 由弹性变形和塑性变形两部分组成 当温 性 固定 , 可有效 防止角变形和波浪变形。 此方法会增大焊接应力 , 只适 度恢复到原始温度时 . 弹性变形恢复 . 塑性变形不可恢复 . 可能出现以 用于塑性较好的低碳钢结构 下 三种情况 : 如果杆件能充分 自由收缩 , ① 那么杆件 中只出现残余变 3 . 选择合理 的焊接顺序 .4 2 。 () 1在一个平 面上的焊缝 . 焊接时应保证 焊缝的纵 向和横 向收缩 形 而无残余 应力 : ②如果杆件受绝 对拘束 。 那么杆件 中没 有残余变形 焊接焊缝较多 的结构件时 , 应先 焊错开 的短焊缝 , 再焊 而存 在较 大的残 余应力 : ③如果杆 件收缩不充分 , 么杆 件中既有残 均能 比较 自由。 那 余 应 力 又 有 残 余 变 形 直通长焊缝 。 以防在焊缝交接处产生裂纹。 如果 焊缝较长 , 可用逐步退 焊法 和跳焊法 . 温度分布较均匀 , 而减少了焊接应力 和变形合理 使 从 11 .- 3长板条中心加热 ( 类似于堆焊 ) 引起 的应力与变形 11 .. 4长板条一侧加热 ( 当于板边堆焊) 相 引起 的应力与变形 的配和焊接顺序 1 . 缝 金 属 的 收缩 2焊 () 2 先焊收缩量大 的焊缝 , 后焊收缩量较小 的焊缝 。 因为先焊的焊 因而残余应力就 比较小。如带 盖板的双工字梁结 当焊缝金属冷却 、 由液态转为 固态时 , 其体积要收缩 。 由于焊缝金 缝收缩时受阻较小 。 应先焊盖板 上的对接焊缝后焊盖板 与工字梁之间 的角焊缝 , 因 原 属与母材是紧密联系的 . 因此 . 焊缝金属并不能 自由收缩 。 这将引起整 构 . 个焊 件的变形 . 同时在焊缝中引起残余应力 是对接焊缝 的收缩量比角焊缝 的收缩量大。 () 3 m作时受力最大的焊缝应先焊 。 如大型工字梁 , 应先焊受力最 1 . 属 组 织 的 变 化 3金 钢在加热及冷却过程中发生金相组织 的变化 . 这些组织 的比体积 大的翼板对 接焊缝 . 再焊腹板对接 焊缝 , 最后焊预先 留出来的一段角 不一样 , 也会造成焊接应力 与变形 。 焊缝 。 1 . 4焊件 的刚性和拘束 325锤击焊缝法 . . 焊件 自身的刚性及受周 围的拘束程度越大 . 焊接 变形越小 . 焊接 在焊缝 的冷却过程 中. 圆头小锤均匀迅速地锤击 焊缝 , 用 使金属 抵消一部 分焊接收缩变形 . 而减小焊接应力 和 从 应力越大 : 反之 , 焊件 自身的刚性及受周 围的拘束程度越小 , 则焊接变 产 生塑性延 伸变形 . 形越 大. 而焊接应力越小 变形 。 3 . 热“ 应区” .6加 2 减 法 2焊接 残 余 应 力 及 分 布 . 焊接前 . 在焊接部位附近区域( 为减应 区) 称 进行加热使之伸长 , 焊 21 接 残 余 应 力 .焊 加热 区与焊缝一起 收缩 。 可有效减小焊接应力和变形 。 焊接残余应力是焊件焊完冷却后残 留在焊件 内的焊接应力 . 焊接 后冷却 时. 32 .. 7焊前预热和焊后缓冷 残余应力对焊接结构 的强度 、 刚度 、 受压焊件 稳定 性 、 加工精度 、 尺寸 预热的 目的是减少焊缝区与焊件其他部分 的温差 , 降低焊缝 区的 稳定性和耐腐蚀性等使用性能有影响 冷却速度 . 使焊件能较均匀地冷却下来 , 而减少焊接应力与变形。 从 2 焊接残余应力的分布 _ 2
焊接应力名词解释
焊接应力是指在焊接过程中产生的应力。
焊接过程中,焊接材料受到加热和冷却的影响,发生热胀冷缩现象,从而引起焊接接头的变形和应力的产生。
这些应力可能会对焊接接头的性能和使用寿命产生负面影响。
焊接应力的产生主要有以下几个方面:
热应力:焊接过程中,焊接区域被加热使其膨胀,当冷却时又会收缩,导致焊接接头产生应力。
冷却应力:焊接过程中,焊接区域在冷却过程中不均匀收缩,导致焊接接头产生应力。
组织变化应力:焊接过程中,焊接区域的组织结构可能发生变化,如晶粒尺寸的改变、相变等,这些变化也会引起应力。
焊接应力可能导致以下问题:
变形:焊接接头受到应力影响,可能会发生变形,影响焊接件的几何形状和尺寸。
裂纹:焊接应力超过了材料的强度极限,可能导致焊接接头出现裂纹。
为了减轻焊接应力的影响,可以采取以下措施:
控制焊接工艺参数:合理选择焊接电流、电压、速度等参数,以减少焊接过程中的温度变化和热影响区域的大小。
采用预热和后热处理:预热可以使焊接区域温度均匀,减少冷却应力的产生;后热处理可以通过加热焊接接头,使其重新达到平衡状态,减轻应力。
使用补偿措施:如设置补偿焊缝、补偿件等,以减少焊接接头的变形和应力。
焊接应力、焊接变形的产生和控制
力。 焊接变形 , 即由于 焊接而引起 的焊件变形 。 焊 接变形 包括 焊接过 程 中的变 形 和焊接 残余 变形 。焊后焊件不 能消失 的变 形 , 为焊接残 称 余 变形。我们将 主要讨 论焊接 残余应 力 、 接 焊 残余 变形 的产 生和控制 。 1焊 接残余 应力 与焊 接残余 变 形产 生 的
原 因
影响 焊接 应力与变形 的因素很多 , 最根本 的原因是焊件受热不均匀, 其次是由于焊缝金 属 的收缩 、 金相组织 的变 化及焊件 刚性 的不 同 所致。 另外。 焊缝在焊接结构中的位置、 装配焊 接顺序、 焊接方法、 焊接电流及焊接方向等对 焊接应力与焊接变形的大小、 向、 方 分布等也 都有 一定影响 。 2焊接残余应力和焊接残余变形的分类 2 . 1焊接残余应力
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工 业 技 术
焊接应 力 、 接变形 的产 生和控制 焊
李 季
( 齐齐哈 尔市 自来水集 团广源给水 工程有限公 司, 黑龙江 齐齐哈 尔 1 10 ) 6 0 5
摘 要: 影响焊接 应 力与 变形 的 因素很 多 , 最根本 的原 因是 焊件 受热 不均 匀, 其次 是 由于 焊缝金 属 的 收缩 、 相组 织 的 变化 及 焊件 刚 金 性 的 不 同所致 。本文 将主要 讨论 焊接 残余 应 力、 焊接 残余 变形 的产生 和控制 。
2 . 4按焊接应力在焊接结构 中存在的情 况划 分 单向应力 ( 线应力) ;两向应力 ( 平面应 力 ) 向应力 ( ;三 体积应力 ) 。 2 . 内应力 的发生 和分 布范围划 分 5按 第一类应力 , 又称宏观应力 ; 第二类应力, 又称微观应力; 第三类应力 , 它的平衡范围更 小, 其平衡范围只可用品格尺寸来比量。 焊接残余变形 , 焊接变形分为六种基本变 形形式 : 变形 : 向收缩变 形 ; 向收缩变 收缩 纵 横 形; 弯曲变形 ; 角变形 ; 波浪变形 ; 曲变形; 扭 错 边变形 。 3焊接残余应力、焊接残余变形的控制 措施 针对这些不同种类的焊接残余应力和焊
焊接变形和应力的分析
浅谈焊接变形和应力的分析与处理方法摘要:焊缝是由工件金属和焊芯金属构成的,在焊接过程中是一个局部加热的过程,总是要产生焊接变形和应力,焊接变形和应力直接影响结构的制造质量和使用性能,应力的存在有可能导致产生裂纹,而变形则影响结构的形状和尺寸误差,因此我研究理解焊接变形和应力产生的原因、种类、基本规律和影响因素,以便控制和防止一旦发生过大焊接变形和应力后,能设法减少或消除。
关键词:焊接变形;焊接应力;焊后热处理;接头组织;一、焊接变形和应力产生的原因焊缝是在自然状态下结晶的,属铸造类型组织,它与基本是扎制状态的工件是不相同的,进缝区的金属在焊接热的作用下也会发生组织变化,像经过了一次热处理一样。
在焊接过程中,焊件中产生的随时间而变化的变形和内应力分别称为瞬时变形和焊接瞬时应力,焊后焊件温度冷却至室温时留存于焊件中的变形和应力分别称为焊接残余变形和焊接残余应力。
而焊接接头局部区域的加热和冷却是很不均匀的,局部区域内的各部分金属又处于从液态到塑性状态在到弹性状态的不同状态,并随热源的变化而变化,这就是产生焊接应力和变形的根本原因。
下面我将分析一下焊缝的化学成分和组织。
二、焊缝的化学成分及焊接接头的金相组织焊缝的化学成分可以由焊缝中工件金属、焊芯金属所占的比例他们的成分来定,但是对于用药皮焊条的手工电弧焊,电弧气体和起保护作用的焊渣对焊缝成分有很大影响对焊接质量影响较大的气体有氧化性气体(氧气、二氧化碳)、氮和氢等,它们会烧损合金元素,阻碍焊接过程,产生气孔、夹杂,降低焊缝性能,所以我们要采取措施减少这些气体。
对于解决氧化问题的饿措施可以对于氧化问题突出的金属材料最好采用氩弧焊,焊接一般钢材时可以采用药皮手工电弧焊,此时除电弧气体和溶渣进行保护并注意操作因素外,还要进行脱氧或消除氧化物带来的危害;氮一旦侵入焊缝就很难消除,控制氮的措施主要是选用能严密隔绝空气的焊接方法,手工电弧焊还可以采取控制焊接标准、控制焊丝成分等方法;对于减少接头含氢量的措施是控制焊接区水分、冶金处理、控制焊接标准、焊后脱氢处理等。
焊接变形原因
焊接变形原因
焊接变形的主要原因有以下几点:
1. 焊接热输入:在焊接过程中,热输入会导致焊接部件的局部加热和膨胀,从而引起变形。
2. 温度梯度:焊接过程中,焊缝中心的温度较高,而焊接部件的其他部分温度较低。
这种温度梯度会引起热应力和变形。
3. 焊接残余应力:焊接过程中,焊缝熔化和凝固时会产生残余应力。
这些残余应力会导致焊接部件的变形。
4. 材料特性:焊接过程中,焊接部件的材料可能会发生相变或晶格结构改变,从而导致变形。
5. 焊接操作不当:焊接操作中,焊接电流、电压、速度等参数的控制不当,可能会导致焊接部件的变形。
6. 焊接序列不当:焊接过程中,焊接的顺序不合理,焊接部件的冷却速度不均匀,可能会导致变形。
综上所述,焊接变形的原因很多,需要在焊接过程中合理控制各种因素,以减少焊接变形的发生。
影响焊接应力和焊接变形的因素及控制措施
影响焊接应力和焊接变形的因素及控制措施摘要:本文主要探讨了电站管道焊接过程中常见的焊接变形和焊接应力产生的主要因素,以及焊接变形和焊接应力的控制措施,希望对以后的焊接工作有一些帮助。
关键词:焊接变形,焊接应力,热循环,焊接工艺,控制目前火力发电朝着大容量机组发展,来满足日益增长的用电需求和达到节能减排的重要目标。
而在火电建设事业中,焊接技术成了一个关键的课题。
在施工过程中,由于焊接产生的焊接变形和残余应力,严重影响着工程的质量、安装进度和使用性能。
增大了电厂运行的安全隐患。
因而,急需分析其产生的原因,并积极采用合理的方法予以控制。
焊接过程实际上是在焊件局部区域加热后又冷却凝固的热循环过程,由于不均匀的温度场,导致焊件不均匀的膨胀和收缩,从而使焊件内部产生焊接应力并引起焊接变形。
焊接应力与变形对接头的性能有着较大影响,使得焊件强度、韧性下降。
因此将对焊接变形产生原因及其影响因素进行分析,针对不同的焊接施工过程特点,采取不同的措施进行处理,以达到降低或消除焊接变形的目的。
1、影响焊接变形的因素及控制措施1.1焊缝截面积的影响焊缝截面积越大,冷却时收缩引起的塑性变形量越大,焊缝面积对纵向,横向的影响趋势是一致的,而且是主要的影响。
因此,在壁厚相同时,坡口尺寸越大,收缩变形越大。
1.2焊接热输入的影响一般情况下,热输入大时,加热的高温区范围大,冷却速度慢,使接头塑性变形区增大。
1.3焊接方法和焊接工艺参数的影响不同焊接方法引起的收缩量也不同。
当焊件的厚度相同时,单层焊的纵向收缩比多层焊收缩大,这是因为多层焊时,先焊焊道冷却后阻止了后焊焊道的收缩。
焊接工艺参数的影响主要为线能量。
一般规律是,随着线能量的增加,压缩塑性变形区扩大,因而收缩量增大。
1.4接头形式的影响在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方法等因素条件相同时,不同的接头形式对纵向、横向变形量有不同的影响。
在电站管道焊接中,接头形式一般是对接接头并且是单面焊双面成型。
焊接变形的原因及控制方法
焊接变形的原因及控制方法焊接变形是指焊接过程中产生的结构形状、尺寸和应力的改变。
变形对于焊接结构的质量和使用寿命都具有重要影响,因此需要采取控制措施来减少焊接变形。
1.熔融区的体积收缩:在焊接中,熔融区的温度升高,熔化的金属液体会发生体积收缩。
当焊接过程中发生多次的局部加热和熔化,熔融区收缩现象将会导致焊接件变形。
2.焊接应力:焊接过程中形成的焊接应力是导致焊缝及周边材料变形的重要原因。
焊接引起的应力主要有热应力和残余应力两种。
3.材料的热物理性质差异:焊接过程中,不同材料的热膨胀系数和热传导系数的差异也会导致焊件变形。
为了控制焊接变形,可以采取以下方法:1.合理设计焊接结构:通过合理设计焊接结构,可以减轻焊接变形产生的程度。
例如,在设计焊接结构时可以采用对称组织,增加长交叉焊缝间的连接来减轻焊接变形。
2.使用焊接工艺参数:调整焊接工艺参数,如焊接速度、焊接电流和电压等,可以减少焊接变形。
例如,在焊接速度控制方面,可以采用逆向焊接、速度波动焊接和脉冲焊接等方法来减少焊接变形。
3.采用预应力:对焊接材料进行预应力处理可以减少焊接变形的产生,常见的方法有热拉伸和压力留置法。
4.使用夹具和支撑物:采用夹具和支撑物对焊接结构进行支撑和固定,可以减少焊接变形的产生。
夹具可以限制材料的收缩和变形,支撑物能够提供必要的支撑力和刚度。
5.控制焊接热输入:通过控制焊接热输入来减少焊接变形。
可以采用分段焊接、小电流多道焊、局部加热等方法来降低焊接区域的温度梯度。
总之,焊接变形是焊接过程中难以避免的问题,但通过合理的设计和控制参数的调整,可以有效减少焊接变形的产生,提高焊接结构的质量和可靠性。
