如何控制焊接应力和变形有哪些参考文献？

1焊接变形的控制措施

　　全面分析各因素对焊接变形的影响，掌握其影响规律，即可采取合理的控制措施。

　　11焊缝截面积的影响

　　焊缝截面积是指熔合线范围内的金属面积。焊缝面积越大，冷却时收缩引起的塑性变形量越大，焊缝面积对纵向、横向及角变形的影响趋势是一致的，而且是起主要的影响，因此，在板厚相同时，坡口尺寸越大，收缩变形越大。

　　12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。

　　13焊接方法的影响

　　多种焊接方法的热输入差别较大，在建筑钢结构焊接常用的几种焊接方法中，除电渣以外，埋弧焊热输入最大，在其他条件如焊缝断面积等相同情况下，收缩变形最大，手工电弧焊居中，CO2气体保护焊最小。

　　14接头形式的影响

　　在焊接热输入、焊缝截面积、焊接方面等因素条件相同时，不同的接头形式对纵向、横向、角变形量有不同的影响。常用的焊缝形式有堆焊、角焊、对接焊。

　　1)表面堆焊时，焊缝金属的横向变形不但受到纵横向母材的约束，而且加热只限于工件表面一定深度而使焊缝的收缩同时受到板厚、深度、母材方面的约束，因此，变形相对较小。

　　2)T形角接接头和搭接接头时，其焊缝横向收缩情况与堆焊相似，其横向收缩值与角焊缝面积成正比，与板厚成反比。

　　3)对接接头在单道(层)焊的情况下，其焊缝横向收缩比堆焊和角焊大，在单面焊时坡口角度大，板厚上、下收缩量差别大，因而角变形较大。

　　双面焊时情况有所不同，随着坡口角度和间隙的减小，横向收缩减小，同时角变形也减小。

　　15焊接层数的影响

　　1)横向收缩：在对接接头多层焊接时，第一层焊缝的横向收缩符合对接焊的一般条件和变形规律，第一层以后相当于无间隙对接焊，接近于盖面焊道时与堆焊的条件和变形规律相似，因此，收缩变形相对较小。

　　2)纵向收缩：多层焊接时，每层焊缝的热输入比一次完成的单层焊时的热输入小得多，加热范围窄，冷却快，产生的收缩变形小得多，而且前层焊缝焊成后都对下层焊缝形成约束，因此，多层焊时的纵向收缩变形比单层焊时小得多，而且焊的层数越多，纵向变形越小。

　　在工程焊接实践中，由于各种条件因素的综合作用，焊接残余变形的规律比较复杂，了解各因素单独作用的影响便于对工程具体情况做具体的综合分析。所以，了解焊接变形产生的原因和影响因素，则可以采取以下控制变形的措施：

　　1)减小焊缝截面积，在得到完整、无超标缺陷焊缝的前提下，尽可能采用较小的坡口尺寸(角度和间隙)。

　　2)对屈服强度345MPA以下，淬硬性不强的钢材采用较小的热输入，尽可能不预热或适当降低预热、层间温度；优先采用热输入较小的焊接方法，如CO2气体保护焊。

　　3)厚板焊接尽可能采用多层焊代替单层焊。

　　4)在满足设计要求情况下，纵向加强肋和横向加强肋的焊接可采用间断焊接法。

　　5)双面均可焊接操作时，要采用双面对称坡口，并在多层焊时采用与构件中和轴对称的焊接顺序。

　　6)T形接头板厚较大时采用开坡口角对接焊缝。

　　7)采用焊前反变形方法控制焊后的角变形。

　　8)采用刚性夹具固定法控制焊后变形。

　　9)采用构件预留长度法补偿焊缝纵向收缩变形，如H形纵向焊缝每米长可预留05mm～07mm。

　　10)对于长构件的扭曲，主要靠提高板材平整度和构件组装精度，使坡口角度和间隙准确，电弧的指向或对中准确，以使焊缝角度变形和翼板及腹板纵向变形值与构件长度方向一致。

　　11)在焊缝众多的构件组焊时或结构安装时，要采取合理的焊接顺序。

　　12)设计上要尽量减少焊缝的数量和尺寸，合理布置焊缝，除了要避免焊缝密集以外，还应使焊缝位置尽可能靠近构件的中和轴，并使焊缝的布置与构件中和轴相对称。

　　2焊接应力的控制措施

　　构件焊接时产生瞬时内应力，焊接后产生残余应力，并同时产生残余变形，这是不可避免的现象。

　　焊接变形的矫正费时费工，构件制造和安装企业首先考虑的是控制变形，往往对控制残余应力较为忽视，常用一些卡具、支撑以增加刚性来控制变形，与此同时实际上增大了焊后的残余应力。

　　对于一些本身刚性较大的构件，如板厚较大，截面本身的惯性矩较大时，虽然变形会较小，但却同时产生较大的内应力，甚至产生裂纹。

　　因此，对于一些构件截面厚大，焊接节点复杂，拘束度大，钢材强度级别高，使用条件恶劣的重要结构要注意焊接应力的控制。控制应力的目标是降低其峰值使其均匀分布，其控制措施有以下几种：

　　1)减小焊缝尺寸：焊接内应力由局部加热循环而引起，为此，在满足设计要求的条件下，不应加大焊缝尺寸和层高，要转变焊缝越大越安全的观念。

　　2)减小焊接拘束度：拘束度越大，焊接应力越大，首先应尽量使焊缝在较小拘束度下焊接，尽可能不用刚性固定的方法控制变形，以免增大焊接拘束度。

　　3)采取合理的焊接顺序：在焊缝较多的组装条件下，应根据构件形状和焊缝的布置，采取先焊收缩量较大的焊缝，后焊收缩量较小的焊缝；先焊拘束度较大而不能自由收缩的焊缝，后焊拘束度较小而能自由收缩的焊缝的原则。

　　4)降低焊件刚度，创造自由收缩的条件。

　　5)锤击法减小焊接残余应力：在每层焊道焊完后立即用圆头敲渣小锤或电动锤击工具均匀敲击焊缝金属，使其产生塑性延伸变形，并抵消焊缝冷却后承受的局部拉应力。

　　但根部焊道、坡口内及盖面层与母材坡口面相邻的两侧焊道不宜锤击，以免出现熔合线和近缝区的硬化或裂纹。高强度低合金钢，如屈服强度级别大于345MPa时，也不宜用锤击法消除焊接残余应力。

　　6)采用抛丸机除锈：通过钢丸均匀敲打来抵消构件的焊接应力。

　　综上所述，在施工过程中，一定要了解焊接工艺，采用合理的焊接方法和控制措施，以便减少和消除焊后残余应力和残余变形。在实践中不断总结、积累焊接经验，综合分析考虑的各种因素，可以保证工程中的焊接质量。

都不是，用高温回火。

除残余应力的最通用的方法是高温回火，即将焊件放在热处理炉内加热到一定温度和保温一定时间，利用材料在高温下屈服极限的降低，使内应力高的地方产生塑性流动，弹性变形逐渐减少，塑性变形逐渐增加而使应力降低。

焊后热处理对金属抗拉强度、蠕变极限的影响与热处理的温度和保温时间有关。焊后热处理对焊缝金属冲击韧性的影响随钢种不同而不同。

扩展资料：

方法选择：

焊后热处理一般选用单一高温回火或正火加高温回火处理。对于气焊焊口采用正火加高温回火热处理。

这是因为气焊的焊缝及热影响区的晶粒粗大，需要细化晶粒，故采用正火处理。然而单一的正火不能消除残余应力，故需再加高温回火以消除应力。

单一的中温回火只适用于工地拼装的大型普通低碳钢容器的组装焊接，其目的是为了达到部分消除残余应力和去氢。

绝大多数场合是选用单一的高温回火。热处理的加热和冷却不宜过快，力求内外壁均匀。

-焊后热处理

　　消除焊接后内应力的方法 ：

　　1．热处理法

　　热处理法是利用材料在高温下屈服点下降和蠕变现象来达到松驰焊接残余应力的目的，同时热处理还可以改善接头的性能。

　　（1）整体热处理 整体炉内热处理、整体腔内热处理

　　整体加热热处理消除残余应力的效果取决于热处理温度、保温时间、加热和冷却速度、加热方法和加热范围。保温时间根据板厚确定，一般按每毫米板厚1~2 min计算，但最短不小于30 min，最长不超过3h。

　　碳钢及中、低合金钢：加热温度为580~680℃；

　　铸铁：加热温度为600~650℃。

　　（2）局部热处理

　　局部热处理只能降低残余应力峰值，不能完全消除残余应力。加热方法有电阻炉加热、火焰加热、感应加热、远红外加热等，消除应力效果与加热区的范围、温度分布有关。

　　2．加载法

　　加载法就是通过不同方式在构件上施加一定的拉伸应力，使焊缝及其附近产生拉伸塑性变形，与焊接时在焊缝及其附近所产生的压缩塑性变形相互抵消一部分，达到松驰应力的目的。

　　（1）机械拉伸法；

　　（2）温差拉伸法；

　　（3）振动法。

正常焊缝的强度，性能都可以不低于母材的,然后就是看母材能承受多大力了，最普通的Q235的抗拉强度约420MPa,Q345的抗拉强度约500MPa。

具体应用的时候可以根据GB150上焊接接头系数及无损检测比例确定。

100%无损检测，焊接接头系数φ为1，即指对应焊接接头强度与母材强度之比值为1

局部无损检测，焊接接头系数φ为085，即指对应焊接接头强度与母材强度之比值为085

单面焊对接接头（沿焊缝根部全长有紧贴基本金属的垫板）：100%无损检测，φ=09，局部无损检测，φ=08。对于受压缩应力的元件，可取焊接接头系数φ=10

要消除铸件或锻件的应力,应选择何种热处理方法

采用去应力退火最好，一般是500-650℃保温一段时间，锻件随炉冷到300℃，铸件直接出炉。

消除锻件过热组织,应采用的热处理方法是

正火

锻，轧制件常用的消除应力的热处理方法是什么火

对于冷轧、冷锻、温锻后的材料（或者工件）消除应力的热处理方法是去应力退火，或者再结晶退火处理。

对于热轧、热锻加工过的材料（或者工件），空冷到室温后，只要是没有发生过“非扩散性固态相变”一般就不需要再进行热处理。除非对于高碳钢和高碳合金钢，还应该附加“球化退火”热处理工艺。应力也随之消除了。

对于空冷过程中发生过“非扩散性固态相变”的材料，可进行附加的高温去应力回火处理。降低硬度，消除应力。

20CrMo铸件的热处理方法

热处理规范：淬火880℃,水冷、油冷;回火500℃,水冷、油冷。

●交货状态：以热处理（正火、退火或高温回火）或不热处理状态交货，交货状态应在合同中注明。

●20CrMo热处理：

20CrMo材料属于低碳合金结构钢,适合渗碳淬火处理;热处理规范:淬火880℃,水冷、油冷;回火500℃,水冷、油冷

●20CrMo硬度

20CrMo淬火(860-880℃水或油冷),加低温(150--200℃)回火,20CrMo硬度为HRC32-33

焊接件焊接应力如何消除？常用的热处理方法是什么？

消除焊接应力的方法消除焊接应力的方法主要有：热处理法、机械法、振动法和自然时效。最简单的办法是时效处理。焊后热处理（退火）是消除残余应力的有效方法，也是广泛采用的方法。它可分为整体热处理和局部热处理。

HT200铸件热处理方法规范？

HT200热处理方式

1、消除应力退火（或称人工时效） ：消除铸造后存在于铸件内部的残余应力。常需进行消除应力退火：（残余应力可能引起铸件翘曲和裂纹） 一般为500-550℃。加热温度越高，应力消除越快。温度越高会发生石墨化和珠光体化，降低性能。保温时间一般按5 min/mm 计算。后以 30-50 ℃、min速度随炉冷到150-200℃出炉，空冷。

为消除或减小铸件的内应力，对于不进行其他热处理的铸件可进行自然时效或人工时效: 自然时效：在常温下放置6-12个月以上。如大型床身的时效一般都采用这种方法。但生产效率低。消除内应力也很有限。一般都采用人工时效（消除应力退火）。

2、灰口铸铁软化退火和正火工艺：铸件表面由于冷却较快而形成一层很薄的白口层硬度高难以加工，常用热处理工艺为：软化退火通常采用900-950℃。退火保温时间为2-3h。然后炉冷。缓慢炉冷过程中，A分解为F+石墨，而变为P+石墨。所以正火后的组织为P+石墨。

3、灰口铸铁的淬火与回火：灰口铸铁很少采用淬火与回火。常用等温淬火代替淬火与回火，等温淬火得到更高的力学性能。铸铁的组织为石墨分布在基体上，热处理不能改变石墨的形状，要提高强度只能通过热处理强化基体的方法来达到。实际上淬火与回火常用于提高耐磨性和及疲劳极限。

HT200是灰铸铁的牌号，HT代表灰口铸铁，HT是灰色铸铁汉语拼音的缩写，灰铸铁HT200指的是最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁。材料名称：灰铁200；标准：GB/T 9439-2010；材料硬度：163~255HB。

为了消除焊接零件的应力,应采取什么热处理工艺

去应力退火或重结晶退火，580~620度均温随炉冷却；或680~730度均温随炉冷至500度以下，出炉空冷。

304铸件消除应力工艺---请教

304不锈钢属于A（奥氏体）不锈钢，不存在“回火”工艺。对该钢制造的铸件铸造应力的去除采用“去应力退火工艺”。如果对材质的均匀性要求较高，则首先采取均匀化工艺；该工艺也就代替了“去应力退火”工艺。一举两得。即，加热到900摄氏度保温，然后空冷。去应力退火工艺只是加热温度在600--700摄氏度范围就可以了。

310s耐热钢铸件怎样消除应力

耐热钢铸件是指在高温下工作的钢材。耐热钢铸件的发展与电站、锅炉、燃气轮机、内燃机、航空发动机等各工业部门的技术进步密切相关。由于各类机器、装置使用的温度和所承受的应力不同，以及所处环境各异，因此所采用的钢材种类也各不相同。

如何消除齿轮热处理后残余应力

淬火后的回火工艺，除了稳定组织以外，另一个作用就是消除残余应力。因此无需再做其它处理。

1、熔焊时，因为焊接热源和焊接过程的特点，使焊件受到不均匀的加热，在冷却过程中，焊接接头各部分金属受热膨胀及冷却收缩的程度也不同，导致焊件产生变形。

2、焊接变形造成焊件尺寸、形状的变化，使之焊后要进行大量复杂的校正工作，甚至使焊件报废。

焊接工艺参数 

1、掌握焊接参数的要求及其选定；

2、熟悉焊接接热参数的确定方法；

教学重点： 焊接电流等工艺参数的选定 

教学难点： 焊接工艺参数的匹配及其对焊接质量的影响 教学内容： 

一、焊接工艺参数的选定 焊接参数是指焊接时为了保证焊接质量而选定的物理量的总称。 焊接参数的选定 主要考虑以下几方面因素： 

1)深入的分析产品的材料及其结构形式， 着重分析材料的化学成分和结构因素共 同作用下的焊接性。

2)考虑焊接热循环对母材和焊缝的热作用， 这是获得合格产品及焊接接头最小的 焊接应力和变形的保证。 

3)根据产品的材料、焊件厚度、焊接接头形式、焊缝的空间位置、接缝装配间隙 等，去查找各种焊接方法的有关标准、资料(利用资料中经验公式、图表、曲线) 图书等。

4)通过试验确定焊缝的焊接顺序、焊接方向以及多层焊的熔敷顺序等。

5)确定焊接参数不应忽视焊接操作者的实践经验。

二、焊接热参数的确定 通过选择合适的焊接热参数，可以改善焊接接头的组织和性能，消除焊接应 力，防止裂纹产生。 焊接热参数主要包括预热、后热及焊后热处理。

1预热 预热是焊前对焊件的全部或局部加热。 预热目的有以下几方面：

1)减缓焊接接头加热时的温度梯度及冷却速度，适当延长在 800～500℃区间的 冷却时间，改善焊缝金属及热影响区的显微组织，提高焊接接头的抗裂性。 

2)有利于扩散氢的逸出，避免焊接接头延迟裂纹的产生。 

3)提高焊件温度分布的均匀性，减少内应力。

2后热 后热是焊后立即对焊件全部(或局部)进行加热到 300～500℃并保温 1～2h 后空冷的工艺措施，其目的是改善组织，加速氢的扩散和逸出，防止焊接区扩散 氢的聚集，避免延迟裂纹的产生，所以后热也称除氢处理。对于焊后要立即进行 热处理的焊件， 因为在热处理过程中可以达到除氢处理的目的，故不需要另作后 热。

3焊后热处理 热处理是指将金属加热到一定温度，在这个温度下保温一定时间，然后以 一定的冷却速度冷却到室温的工艺过程。焊接结构的焊后热处理，主要目的是改 善焊接接头的组织和性能，消除焊接残余应力，并能降低接头中的含氢量，提高 结构的几何稳定性。 预热、后热、焊后热处理方法的工艺参数，主要由结构的材料、焊缝的化学 成分、接头的拘束程度、焊接方法、结构的刚度及应力情况、承受载荷的类型、 焊接环境的温度等来确定。 

三、手工弧焊的工艺参数

1、焊条种类和牌号的选 焊条的选用应根据钢材的类别、 化学成分及力学性能， 结构的工作条件(载荷、 温度、介质)和结构的刚度特点等进行综合考虑，必要时，需要进行焊接试验来 确定焊条型号和牌号。

2、焊接电流的种类和极性的选择 

3、焊接速度 主要取决于焊条的类型。 就是焊条沿焊接方向移动的速度。较大的焊接速度可以获得较高 的焊接生产率，但是，焊接速度过大，会造成咬边、未焊透、气孔等缺陷；而过 慢的焊接速度，又会造成熔池满溢、夹渣、未熔合等缺陷。 

4、焊接电流的选择，主要决定于焊条的类型、焊件材质、焊条直径、焊件厚度、 接头形式、焊接位置以及焊接层数等。

5、焊条直径的选择 是根据被焊工件的厚度、接头形状、焊接位置和预热条件 来确定的。焊条直径规格为：16mm，25mm，32mm，40mm、50mm、5．8mm 等。 根据被焊工件的厚度，焊条直径按下表进行选择。

6、焊接层数的选择 多层多道焊有利于提高焊接接头的塑性和韧性，除了低碳 钢对焊接层数不敏感外， 其他钢种都希望采用多层多道无摆动法焊接，每层增高 不得大于 4mm。

7、电弧电压的选择 电弧电压是由电弧的长度

拓展内容：

焊接工艺和焊接方法等因素有关，操作时需根据被焊工件的材质、牌号、化学成分，焊件结构类型，焊接性能要求来确定。

首先要确定焊接方法，如手弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊等等，焊接方法的种类非常多，只能根据具体情况选择。确定焊接方法后，再制定焊接工艺参数，焊接工艺参数的种类各不相同，如手弧焊主要包括：焊条型号（或牌号）、直径、电流、电压、焊接电源种类、极性接法、焊接层数、道数、检验方法等。

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　2018年二级结构工程师《钢结构》考点精讲：焊缝

　1焊缝的计算：

　①Lw取值：当采用引弧板时，取焊缝实际长度;当未采用引弧板时。每根焊缝取实际长度减去2t。

　②T在对接连接中为连接件的较小厚度，在T形连接中为腹板厚度。

　③当正面焊不满足时，可以采用斜焊缝。当焊缝与作用力间的夹角Θ满足tanθ≤15时，焊缝强度不低于母材强度，可以不用验算。在弯矩和剪力共同作用下，工字型、箱型等截面构件，在腹板和翼缘相接处，焊缝同时受有较大的正应力σ1和较大的剪应力τ1。需要计算截面的折算应力。

　2角焊缝的构造和计算：

　角焊缝有：垂直角焊缝(侧面焊缝和正面焊缝)和斜角焊缝。侧面角焊缝主要承受剪力，剪力分布两端大，中间小。其应力分布可以看做均匀分布。

　正面角焊缝的应力较复杂(剪力和轴力)，各个截面中均存在不均匀的正应力和剪应力。根部有严重的应力集中。正焊缝的强度高于侧焊缝，但塑性要略低些。斜焊缝的受力性能和强度介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。

　3角焊缝的构造：

　包括焊角尺寸hf和焊缝计算长度Lw。最小焊角尺寸详见P55页。当焊件的厚度相差较大时，用等焊角尺寸无法满足最大、最小焊缝厚度的要求时，可以采用不等焊角尺寸。

　①最小计算长度：焊角的尺寸较大而长度较小时，焊件的局部加热严重，焊缝起弧灭弧造成的弧坑相距较近，加上其他可能产生的缺陷，焊缝的质量不可靠，所以，侧面角焊焊缝或正面角焊焊缝的计算长度不得小于8hf和400mm’。

　②侧面角焊缝的最大计算长度：由于侧面焊缝的长度和焊角尺寸之比越大，应力分布的不均匀性也越大。焊缝两端的应力较大，可能会使得端部提前破坏。所以需要控制侧面焊缝的长度。侧面计算长度不应大于60hf。

　③搭接连接构造：两侧角焊缝的长度不小于两条焊缝之间的距离。为了避免焊缝横向收缩时引起板件的拱曲过大，两侧焊缝之间的距离不应大于16t(当t>12mm)和190mm(当t<12mm)当宽度超过时，应该加上正面角焊缝、或加槽焊。

　④在搭接连接中，搭接长度不小于焊件厚度的5倍，并不小于24mm，以减小收缩应力及搭接偏心影响产生的次应力。

　⑤为了避免起落弧缺陷发生在应力集中较大的转角处，当角焊缝的端部在构件转角处时，可连续地作长度为2hf的绕角焊，但专家必须连续施焊，不得端弧。角焊缝当中，正面角焊缝的承载能力高于侧面角焊缝，但正面角焊缝的刚度角大，变形能力低，对于直接承受动力荷载的结构，不考虑正面角焊缝的强度提高βf=1。

　4轴力、扭矩、弯矩单独作用的角焊缝计算：

　①当角焊缝只受轴力，且轴力通过焊缝的形心时，可以认为焊缝的应力是均匀分布的。此时，正面角焊缝只有正应力，侧面角焊缝只有剪应力。

　②弯矩作用下，角焊缝的有效截面应力呈三角形分布，属于正面角焊缝性质，只有正应力。

　③扭矩作用下：两个假定：被连接杆件是绝对刚性的，而角焊缝是弹性的;被连接杆绕角焊缝有效截面形心O旋转，角焊缝上任一点的应力方向垂直于该点与形心的连线，且应力的大小与连线长度r成正比。计算时主要是x和y方向极惯性矩的计算。

　5焊接残余应力：

　焊接构件在使焊过程中，在焊件上产生不均匀的温度场，高温部分的钢材要求有较大的膨胀伸长，但受到邻近钢材的约束，从而在焊件内引起较高的温度应力，并在焊接过程中随时间和温度而不断变化，这种应力称焊接应力。钢材冷却后存在于焊件中的应力称焊接残余应力。