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1、第七章 焊接应力与变形 金属结构在焊接过程中，产生的焊接应力和各种焊接变形，往往使焊接产品的质量下降，使下一道工序无法顺利进行。更重要的是焊接应力或焊接残余应力往往是造成裂纹的直接原因，即使不造成裂纹，也会降低焊接结构的承载能力和使用寿命。焊接变形不仅造成焊件尺寸、形状的变化，而且在焊后要进行大量复杂的矫正工作，严重的会使焊件报废、但是，如果从中找出它们的规律，那么就可以大大减少焊接应力与变形的危害。第一节： 焊接应力和变形的基本概念 一、内应力和变形 在物体受到外力作用发生变形的同时，在其内部会出现一种抵抗变形的力，这种力叫做内力。 物体由于受到外力的作用，在单位截面积上出现的内力叫做应力。
2、 但应力并不都是由外力引起的，如物体在加热膨胀或冷却收缩过程中受到阻碍，就会在其内部出现应力，这种情况在不均匀加热或不均匀冷却过程中就会出现。当没有外力存在时，物体内部存在的应力叫做内应力。 物体在受到外力的作用时，会出现形状、尺寸的变化，称为物体的变形。若在外力去除后，物体能恢复到原来的形状和尺寸，这种变形称弹性变形，反之称塑性变形。在焊接过程中，往往在没有外力的作用下，也会造成物体的变形。 由于焊接热过程而引起的应力和变形，就是焊接应力和焊接变形。 应力和变形之间也存在着一定的关系，如果对同一种材料而不同截面的物体加上同样大小的力时，我们会发现截面越小的物体变形越大。可见物体的变形与物体的
3、截面积有关，即变形的大小是由外力所引起的应力大小来决定的。所以，通常说物体受外力超大，所引起的应力与变形也越大。 二、应力和变形的形成 焊接是一个加热和冷却的热循环过程，焊接时金属受热和冷却的整个热循环温度范围通常在1500以上。随着温度的变化，金属的物理性能和力学性能也随之发生剧烈的变化。 低碳钢的塑性参数，随温度（00）的提高，塑性也明显提高，而强度参数却随着温度的提高而下降。屈服强度在加热初期缓慢下降，随着加热温度的升高，曲线下降转快。当温度达到600650C时，屈服强度接近于零。当温度在500时，s可看作为一个常数，而在500600时，s按直线规律减小到零。依据这种假定，低碳钢在600
4、及600以上时，就变为塑性材料。这对焊接应力与变形有着重大影响。 焊接时的应力和变形的形成主要是取决于焊接热过程，及焊件在焊接过程中受拘束的条件。 均匀加热时引起应力与变形的原因 为了便于了解焊接时应力与变形产生的原因，首先对均匀加热时产生的应力与变形进行讨论。 (1）自由状态的杆件： 假设有一根钢杯，搁在两端无约束的支点上（自身重量不计），当对钢杯均匀加热后。钢杆便出现了线膨胀和体膨胀，然后均匀冷却，钢杆将恢复到原来的形状和尺寸。因为在整个热胀和冷缩的过程中，钢杆始终处在自由无约束的状态下，所以最终将不会出现应力和变形。 （）热伸长受阻而冷却收缩自由 假设钢杆两端被阻于两壁之间，限制了它在加
5、热时的伸长，而允许在冷却时自由地缩短。同时假定：杆件在受到纵向压力时不产生弯曲；加热杆件与两壁之间没有热传导；两壁为绝对刚性，不产生任何变形，整个杆件为均匀加热、均匀冷却。 当杆件受热温度升高时，杆件将伸长但由于杆件两端受阻，实际上没有伸长，相当于将杆件在自由状态下加热后，伸长了，然后加压使杆件缩短了。按照虎克定律，在弹性限度以内，杆件在力的作用下伸长或缩短的距离与所加的力成正比。 可见，当加热时，杆件存在相对变形和应力。 如果，此时应力小于屈服点，说明均匀加热时的压缩变形属于弹性变形的范围内。那么，当杆件又均匀冷却时，杆件的热伸长没有了，压缩变形消失了，杆件中也不再存在压缩内应力，杆件仍恢复
6、到初始状态。 但是，如果相对变形应力大于该温度下杆件屈服强度s所对应的相对变形时，即此时的相对变形超出了弹性限度，此时即产生塑性变形。 那么，当温度下降到时，杆件的长度将小于原有的长度，也就是杆件具有残余的（压缩塑性）变形。 （）热伸长和冷却收缩均受阻的杆件 假设钢杆两端完全固定，加热时既不能自由膨胀，冷却时也不能自由收缩。 如果应力大于屈服点，那么冷却后，杆件按理将出现残余相对（收缩）变形。但是，由于杆件两端固定而使其无法收缩，这就使杆件相当于受到拉伸，这样，在杆件内就会出现拉伸应力，即所谓拉伸残应力，当此应力大于杆件的屈服点时，那么杆件便出现残余拉伸塑性变形。如果残余应力大于杆件所固有的强
7、度极限时，杆件还将出现断裂现象。这就是金属材料在经过加热、冷却和由于特定的外界条件而出现内应力的实质。 经过计算，低碳钢杆如果处于绝对刚性条件下，只要升高温度，杆件中的压缩应力就达到屈服点，也即升高温度，杆件中就产生压缩塑性变形了。 不均匀加热及焊接过程引起应力与变形的原因 假设有一块钢板，它是由许多可以自由伸缩的小板条组成。若在钢板的一侧加热，由于是不均匀加热，距加热边越远的小板条受热温度越低。因为，金属在加热时的伸长量与温度成正比，因此，它们的伸长将相似于温度分布曲线的形状。这只是理论伸长曲线，因为事实上所假设的无数小板条是一个整体互相牵制的。因此，温度高、伸长大的板条要受到温度低、伸长小
8、的板条牵制；而温度低、伸长小的板条却受到温度高、伸长大的板条的拉伸。故实际上钢板的伸长情况是不均匀的。这种不均匀加热温度超过时，事实上的变形中就有塑性变形。 当钢板在冷却时，互相牵制的小板条都在收缩，由于原来温度高的部分被“压缩”的伸长量大，因此在冷却时的收缩也较大，其余部分逐次减小，实际变形情况。由于收缩是在受拘束的状况下进行，所以钢板在冷却后，原来温度高的部分产生拉应力，温度低的部分产生压应力。最后，上述单边加热的钢板，除去加热边的纵向缩短外。还有弯曲变形。 钢板中间堆焊或对接时的应力与变形情况。假设钢板也是由许多能自由伸缩的小板条组成，在焊接过程中，由于钢板经受了不均匀的加热，其加热温度
9、为中间高两边低。而实际上由于假想小板条是互为一体并相互牵制的，因此实际伸长情况是钢板的边缘被拉伸了，这样，在边缘上就出现了拉伸应力。钢板中间被“压缩”了，除去压缩弹性变形外已产生了塑性变形的部分。可见钢板中间的焊缝区，不仅产生了压应力，而且还产生了压缩塑性变形。 当冷却时，由于钢板中间在加热时产生压缩变形的缘故，所以最后的钢板长度要比原来短。但事实上由于中间部分的收缩受到两边的牵制，所以实际的收缩变形在钢板的边缘出现了压应力，而在钢板中间，因没能完全收缩。则出现了拉伸应力。这就是焊接过程引起应力与变形的实现情况。 第二节： 焊接残余变形 焊接热过程是一个不均匀加热的过程，以致在焊接过程中出现应
10、力和变形，焊后便导致焊接结构产生焊接残余应力和焊接残余变形。 一、焊接残余变形分类及产生原因 焊接残余变形分类，一般可按基本变形形式划分和焊接结构变形形式划分。按基本变形形式可分为纵向变形、横向变形、弯曲变形、角变形、波浪变形和扭曲变形等几种；按焊接结构变形形式可分为局部变形和整体变形。焊接结构的局部变形是指其某一部分发生的变形，它主要包括角变形和波浪变形两种。这种变形对结构影响较小，也易于矫正。焊接结构的整体变形是指整体发生形状和尺寸的变化，它包括纵向和横向变形、弯曲变形、扭曲变形等。现就焊接残余变形的几种基本形式，来分析产生残余变形的原因。 纵向及横向变形 （）纵向变形 这类变形的原因已在
11、前节介绍了，焊后产生的纵向变形主要是纵向缩短。焊缝的纵向收缩量一般是随焊缝长度的增加而增加。另外，母材线膨胀系数大，其焊后焊缝纵向收缩量也大，如不锈钢和铝的焊后收缩量就比碳钢大；多层焊时，第一层引起的收缩量最大，这是因为焊第一层时焊件的刚性较小。 如果焊件在夹具固定的条件下焊接，其收缩量可减小 ，但焊后将引起较大的焊接应力。 （）横向变形 焊后产生的横向变形主要是横向缩短。由于是不均匀加热，且因钢板的自重等原因，而使焊缝和母材的受热部分在膨胀和冷却收缩时都受到拘束。与纵向焊接变形原因类似，最终导致焊后产生横向缩短。一般对接焊的横向收缩，随着板厚的增加而增加；同样板厚，坡口角度越大，横向收缩量也
12、越大。 在生产实践中，同样焊接一条对接直缝，如果在焊接次序和方向上不同，会出现不同的横向焊接残余变形。在同一条焊缝（直）中，最后焊的部分横向变形最大。在两块留有一定间隙而未被固定的钢板的一端，焊上焊点，这相当于整条焊缝的始焊部分。由于此时钢板能自由伸缩，因此冷却后钢板的间隙变化不大；在焊第二点时，由于钢板的上端尚能移动（钢板可以点为支点转动），在受热膨胀时，上端间隙被召大，由于焊点及附近的金属没有受到明显的压缩变形，所以在冷却收缩后，间隙也没有明显的缩小；当第三点焊上去时，由于焊点其附近的金属受热膨胀已不能像焊前两点那样较自由的伸缩，它受到、两焊点的阻碍，所以在受热膨胀时，焊点附近受热金属均受
13、到了压缩。这样在冷却后点及附近金属就出现了较大的横向收缩变形，这就是由于焊接次序的不同，而出现不同横向残余变形的原因。 弯曲变形 弯曲变形常见于焊接梁、柱、管道等焊件，对这类焊接结构的生产造成较大的危害。弯曲交形的大小以挠度来衡量。 （）由纵向收缩变形造成的弯曲变形：如：钢板单边施焊后产生的弯曲形，这是由直缝纵向收缩引起总体弯曲变形的一个实例。 （）由横向收缩变形造成的弯曲变形 角变形 在焊接（单面）较厚钢板时，在钢板厚度方向上的温度分布是不均匀的，温度高的一面受热膨胀较大，另一方面膨胀小甚至不膨胀。由于焊接面膨胀受阻，出现了较大的横向压缩塑性变形。这样，在冷却时就产生了在钢板厚度方向上收缩不
14、均匀的现象，焊接一面收缩大，另一面收缩小。这种在焊后由于焊缝的横向收缩使得两连接件间相对角度发生变化的变形叫做角变形。 波浪变形则容易在薄板焊接结构中产生。有两种产生原因：一种是由于薄板结构焊接时，纵向和横向的压应力使薄板失去稳定而造成波浪形的变形；另一种原因是由角焊缝的横向收缩，引起角变形形成波浪变形。 扭曲变形 扭曲变形的产生原因较复杂：装配质量不好即在装配之后焊接之前的焊件位置和尺寸不符合图样的要求；构件的零部件形状不正确，而强行装配；焊件在焊接时位置搁置不当。焊接顺序及方向不当。 通过对上述几种基本变形形式的分析可知，产生焊接残余变形的根本原因是，焊后焊缝的纵向和横向应力造成的。 二、
15、影响焊接残余变形的因素 、焊缝在结构中的位置 焊缝在焊接结构上的位置不对称，往往是造成结构整体弯曲变形的主要因素当焊缝处在焊件中性轴的一侧时，焊件在焊后将向焊缝一侧弯曲，且焊缝距中性轴越远，焊件就越易产生弯曲变形；在整个焊接结构中，如中性轴两侧焊缝的数目各不相同，且焊缝距中性轴的距离也各不相同，也易引起结构的弯曲变形。 、焊接结构的刚性 某些金属结构在力的作用下，不容易发生变形，就说它的刚性大。衡量焊接接头刚性大小的一个定量指标是拘束度，拘束度有拉伸拘束度和弯曲拘束度两类。拘束度越大，即刚性越大，焊接结构就越不易变形。金属结构的刚性主要取决于结构的截面形状及其尺寸的大小。 （）结构抵抗拉伸的刚
16、性 主要决定于结构截面积的大小，截面积越大，拉伸拘束度就越大，则抵抗拉伸的刚性就越大，变形就越小。 （）结构抵抗弯曲的刚性 主要看结构的截面形状和尺寸大小。就梁来说，一般封闭截面抗弯刚性大；板厚大（即截面积大）抗弯刚性也大；截面形状、面积、尺寸完全相同的两根梁，长度小，抗弯刚性大；同一根封闭截面的箱形梁，垂直放置比横向放置时的抗弯刚性大（在受相同力的情况下）。 （）结构抵抗扭曲的刚性 除了决定于结构的尺寸大小外，最主要的是结构截面形状。如结构截面是封闭形式的，则抗扭曲刚性比不封闭截面的大。 综前所述，一般短而粗的焊接结构，刚性较大；细而长的构件，抗弯刚性小。对于焊接结构由于刚性的影响而产生的变
17、形，必须综合考虑上述的几个方面，才能得出比较符合实际的估计。 、焊接结构的装配及焊接顺序 焊接结构的刚性是在装配和焊接过程中逐渐增大的，结构整体的刚性比它的零、部件刚性大。所以，尽可能先装配成整体，然后再焊接，可减少焊接结构的变形。以工字梁为例、先整体装配再焊接，其焊后的上拱弯曲变形，要比边装边焊顺序所产生的弯曲变形小得多。但是，并不是所有焊接结构都可以采用先总装后焊接的方法。 有了合理的装配方法，若没有合理的焊接顺序，结构还是达不到变形最小的程度。即使焊缝布置对称的焊接结构，如焊接顺序不合理，结果还会引起变形。 、其它因素 （）焊接材料的线膨胀系数。线膨胀系数大的金属，其焊后变形也大。常用材
18、料中铝、不锈钢、16锰钢、碳素钢的线膨胀系数依次减小，可见铝的焊后变形最大。 （2）焊接方法 一般气焊的焊后变形比电弧焊的焊后变形大。这是因为气焊时，焊件受热范围大，加上焊接速度慢，使金属受热体积增大，导致焊后变形大。而电弧焊尽管热源温度高，但由于热源较集中，焊接速度远大于气焊，所以焊件受热面相对较小，焊后变形也就较小。 （）焊接工艺参数 主要是指焊接电流和焊接速度，两者直接影响焊接线能量的大小。一般焊后变形随着焊接电流的增大而增大，随着焊接速度的增大而减小。 （）焊接方向 对一条直缝来说，如果采用按同一方向从头至尾的焊接方法（直通焊），其焊缝越长，焊后变形也越大。主要是由于整条焊缝冷却的先后
19、不同，在膨胀、收缩过程中所受到的拘束程度不同而引起的。 （）焊接结构的自重和形状 自重较大或形状较长的焊件，其焊后变形也较大。 另外，如焊缝装配间隙过大，坡口角度过大，均会增加焊后的变形量。 总之，各种影响焊接残余变形的因素并不是孤立地起作用的，要求在分析焊接结构的应力和变形时，要考虑各种影响因素，以便能定出较合理的防止和减少焊接残余变形的措施。 三、控制焊接残余变形的措施 控制焊接残余变形，可从焊接结构设计时考虑。如在保证结构足够强度的前提下，适当采用冲压结构来代替焊接结构，以减少焊缝的数量和尺寸；尽量使焊缝对称布置，以使焊接时产生均匀的变形，防止弯曲变形。 这里主要介绍在焊接施工时，控制焊
20、接残余变形的工艺措施。 选择合理的装焊顺序 焊接结构的装焊顺序将给结构的变形带来较大的影响。所以，采用合理的装焊顺序，对于控制焊接残余变形尤为重要。对于那些不能采用先总装后焊接来控制焊后变形的结构，也应选择较佳的装焊顺序，以达到控制变形的目的。 采用不同的焊接方向和顺序 （）对称焊接 由于焊接总有先后，而且随着焊接过程的进行，结构的刚性也在不断地提高。所以，一般先焊的焊缝容易使结构产生变形。这样，即使焊缝对称的结构，焊后也还会出现变形的现象。对称焊接目合的，是用来克服或减少由于先焊焊缝在焊件则性较小时造成的变形。对实际上无法完全做到对称地、同时地进行焊接的结构可允许焊缝焊接有先后，但在顺序上应
21、尽量做到对称，以便最大限度地减小结构变形。 （）不对称焊缝先焊焊缝少的一侧 对于不对称焊缝的结构，采用先焊焊缝少的一侧，后焊焊缝多的一侧。使后焊的变形足以抵消前一侧的变形，以使总体变形减小。 （）采用不同的焊接顺序 对于结构中的长焊缝，如果采用连续的直通焊，将会造成较大的变形，这除了焊接方向因素之外，焊缝受到长时间加热也是一个主要原因。如果在可能的情况下，将连续焊改成分段焊，并适当地改变焊接方向，以使局部焊缝造成的变形适当减小或相互抵消，以达到减少总体变形的目的。采用分段退焊法、分中分段退焊法、跳焊法和交替焊法，常用于长度为1m以上的焊缝；长度为1m的焊缝可用分中对称焊法。交替焊法在实际上较少
22、使用。退焊法和跳焊法的每段焊缝长度一般为100350mm较为适宜。在采用分段焊后，由于接头增多，应注意焊缝接头的质量。 、反变形法 根据生产中已经发生变形的规律，预先把焊件人为地制成一个变形。使这个变形与焊后发生的变形方向相反而数值相等，以达到防止产生残余变形的方法称为反变形法。这种方法在实际生产中使用较广泛.在实践中，各种尺寸的工字梁盖板的反变形量，都有不同的经验数据，而且随着焊接方法的不同而不同。 、刚性固定法 刚性固定法的实质是在焊接时，将焊件固定在具有足够刚性的基础上，使焊件在焊接时不能移动。在焊件完全冷却以后再将焊件放开，这时焊件的变形要比在自然状态下焊接时所发生的变形小。对于一般比
23、较简单的焊接结构，为防止变形可采用通用的装焊夹具来加强结构的刚性。 在生产实践中，对于大批量生产并具有固定形状的焊接结构，可采用专用装焊夹具。它是按焊件形状设计的；不仅能在焊件焊接时产生刚性固定作用，控制焊后变形，同时能符合快速装卸要求，以适应批量生产。 散热法 散热法又称强迫冷却法，是把焊接处的热量迅速散走，使焊缝附近金属受热区域大大减小，以达到减少焊接变形的目的。但散热法不适用于具有淬火倾向的钢板，否则在焊接时易产生裂纹。 四、焊后残余在形的矫正方法 在焊接结构生产中，虽然尽一切努力来防止焊接残余变形的产生，但是总免不了在一些结构中要出现焊接变形，有的甚至还很严重。因此，对焊后残余变形的矫
24、正是必不可少的一种工艺措施。 机械矫正法 机械矫正法是利用机械力的作用来矫正变形。对于低碳钢的结构，可在焊后直接应用此法矫正，对于一般合金结构钢的焊接结构，焊后必须进行消除应力处理后才能机械矫正，否则不仅矫正困难，而且易产生断裂。 对于薄板波浪变形的机械矫正，应采用锤打焊缝区的拉伸应力段。因为拉伸应力区的金属，经过锤打被延伸了，即产生了塑性变形，减小了对薄板边缘的压缩应力，从而矫正了波浪变形。在锤打时，必须垫上平锤，以免出现明显的锤痕。 火焰矫正法 火焰矫正法是氧乙炔火焰或其它气体火焰（一般采用中性焰），以不均匀加热的方式引起结构变形，来矫正原有的残余变形。具体方法是将变形构件的局部（变形处）
25、，加热到600800的温度，此时钢板呈褐红色至樱红色之间，然后让其自然冷却或强制冷却，使这些局部在冷却后产生收缩变形来抵消原有的变形。 火焰矫正法的关键是掌握火焰局部加热时引起变形的规律，以便定出正确的加热位置，否则会得到相反的效果。火焰矫正法在使用时，应控制温度和重复加热的次数。这种方法不仅适用于低碳钢结构，而且还适用部分普低钢结构的矫正。塑性较好的材料可以用水强制冷却（易淬钢除外）。 （1）点状加热矫正 为提高矫正速度和避免冷却后在加热处出现小泡突起，往往在加热完一个点后，立即用木锤锤打加热点及其周围，然后浇水冷却。加热速度要快，加热一点后迅速移到另一点加热。经过同样方法加热，自然冷却一到
26、两次，即能矫直。 （）线状加热矫正 火焰沿着直线方向或者同时在宽度方向作横向摆动的移动，形成带状加热，均称线状加线。在线状加热矫正时，加热线的横向收缩大于纵向收缩，加热线的宽度越大，横向收缩也越大。所以，在线状加热矫正时要尽可能发挥加热线横向收缩的作用。加热线宽度一般取钢板厚度的0.5倍左右。这种矫正方法多用于变形较大或刚性较大的结构，也可矫正钢板。 线状加热矫正，根据钢材性能和结构的可能，可同时用水冷却，即水火矫正。这种方法一般用于厚度小于8以下的钢板，水火距离通常在2530左右。对于允许采用水火矫正的普低钢，在矫正时应根据不同钢种，把水火距离拉得远些。 （）三角形加热矫正 三角形加热即加热
27、区呈三角形。加热的部位是在弯曲变形构件的凸缘，三角形的底边在被矫正构件的边缘，顶点朝内。由于加热面积较大，所以收缩量也较大，尤其在三角形底既可用多个焊炬同时加热，并根据结构和材料的具体情况，可再加外力或用水急冷。这种方法常用于矫正厚度较大刚性较强构件的弯曲变形。 第三节 焊接残余应力 在第一节中，我们已经介绍了焊接应力的形成原因，主要在于焊接过程的不均匀加热和冷却。焊后残留在焊接结构内部的应力，叫做焊接残余应力。 一、焊接残余应力的分类 、按引起应力的基本原因分类 （）温度应力 由于焊接时温度分布不均匀而引起的应力，也称热应力。 （）组织应力 在焊接时由于温度变化而引起组织变化所产生的应力。
28、（）凝缩应力 在焊接时由于金属熔池从液态冷凝成固体，其体积发生收缩受到限制而形成的应力。 上述这些应力如果在焊接结束和完全冷却后，仍继续以内应力的形式存在于焊件内部，即成为焊接残余应力。 、按应力的作用方向分类 （）纵向应力 方向平行于焊缝轴线的应力。 （）横向应力 方向垂直于焊缝轴线的应力。 、按应力在空间的方向分类 （1）单向应力 即一个方向的应力。 （）两向应力 又称平面应力或双向应力，它是指两个应力存在于焊件一个平面不同方向上，如较厚板的对接焊缝或薄板上的交叉焊缝中存在着两向应力。 二、控制焊接残余应力的措施 控制焊接残余应力，可从焊接结构的设计上考虑，在保证结构有足挂强度的前提下，尽
29、量减少焊缝的数量和尺寸；适当采用冲压结构以减少焊接结构；将焊缝布置在最大工作应力区域以外等。 这里主要介绍在焊接施工时，控制焊接残余应力的工艺措施。 1、选择合理的焊接顺序 1）尽可能考虑焊缝能自由收缩 尽可能让焊缝能自由收缩，以减少焊接结构在施焊时的拘束度，最大限度地减少焊接应力。 ）先焊收缩量最大的焊缝 将收缩量大，焊后可能产生较大焊接应力的焊缝，置于先焊的地位，使它能在拘束度较小的情况下收缩，以减小焊接残余应力。如对接焊缝的收缩量比角焊缝的收缩量大，故同一构件中应先焊对接焊缝。 ）焊接平面交叉焊缝时，先焊横向焊缝 这主要是保证横向焊缝在焊后有自由收缩的可能。 选择合理的焊接工艺参数 焊接
30、时应尽可能采用小直径焊条和较小的焊接电流，以减小焊件受热范围，从而减小焊接残余应力。当然，焊接线能量的减小必须视焊件的具体情况而定。 采用预热的方法 预热法是指在焊前对焊件的全部（或局部）进行加热的工艺措施，一般预热的温度在150350之间。其目的是减小焊接区和结构整体的温差，以使焊缝区与结构整体尽可能地均匀冷却，从而减少应力。此法常用于易裂材料的焊接。预热温度视材料、结构刚性等具体情况的不同而定。 加热“减应区”法 在焊接或焊补刚性很大的焊接结构时，选择构件的适当部位，进行加热使之伸长，然后再进行焊接。这样，焊接残余应力可大大减小。这个加热部位就叫做“减应区”，“减应区”应是阻碍焊接区自由收
31、缩的部位，加热了该部位，实质上是使它能与焊接区近乎均匀的冷却和收缩，以减小内应力。 5、 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，如在焊后冷却过程中，用手锤或风锤敲击焊缝金属，促使它产生塑性变形，以抵消焊缝的一部分收缩量，这样便能起到减小焊接残余应力的作用。实验证明，敲击多层焊第一层焊缝金属，几乎能使内应力完全消失。敲击必须在焊缝塑性较好的热态时进行，以防止因敲击而产生裂纹。另外，为保持焊缝表面的美观，表层焊缝一般不锤击。 三、消除残余应力的方法 钢结构常用的消除焊接残余应力的方法是采用焊后热处理，把焊件的整体或局部均匀加热至材料相变点以下的某一温度范围（一般为550650），经
32、一定时间保温（一般钢材按每毫米厚度 2.5计算，超过50，每增加25 加15），此时，金属虽未发生相变，但在此温度下，其屈服极限降低，使内部由于残余应力的作用而产生一定的塑性变形，使应力得以消除（一般在以上）然后再均匀、缓慢地冷却。这种方法还可改善焊缝热影响区的组织与性能。这种热处理方法就叫做消除应力热处理。 整体消除应力热处理，一般在炉内进行。对于某些构件不允许或无法用加热炉进行加热的，可用红外线加热器、工颇感应加热器等进行局部热处理，这样可降低焊接结构内部焊接残余应力的数值，使应力分布趋于平缓，起到部分消除应力的作用。局部消除应力热处理的加热宽度，一般应不小于焊件厚度的倍。在冷却时，应该用绝热材料包裹加热区域，以减缓冷却速度。