隨著科技的不斷進步，焊接方式不斷得到豐富與發(fā)展，目前應用范圍較廣的焊接方式包括：焊條電弧焊、埋弧自動焊和惰性氣體保護焊等。盡管焊接方式不盡相同，但其原理都是焊接熱源移動加載，焊接母材與焊接材料融化重新組合的過程。

一、焊接殘余應力產生的機理

在焊接過程中，隨著高溫焊接熱源的移動，工件受熱極不均勻，焊縫區(qū)以及附近區(qū)域溫度極高，焊接母材甚至會發(fā)生熔融現(xiàn)象，距離焊縫較遠的區(qū)域，溫度隨距離的增加而出現(xiàn)梯度性下降，整體溫度較低;而在焊接完成后的冷卻過程中，遠離焊縫區(qū)溫度最先降到室溫，焊接件整體降溫具有不一致性。

焊接受熱過程的極不均勻性和整體降溫的不一致性是焊接件產生殘余應力的主要原因。對于焊接殘余應力產生機理，我們可以從宏觀與微觀兩個角度進行分析解讀。

焊接殘余應力產生原因

目前為止，高校學者和科研機構研究人員對焊接殘余應力產生機理的認識可以從兩方面進行概括。

宏觀方面：焊接是高溫熱源移動加載的過程，在熱源移動過程中，工件受熱極不均勻，高溫區(qū)焊接母材發(fā)生劇烈的塑性變形，而低溫區(qū)的熱塑性變形運動受到制約，并且在焊接件冷卻至室溫的過程中，冷卻速度存在不同步性，低溫區(qū)率先冷卻至室溫，高溫區(qū)仍在進行熱塑性變形運動。當焊接件溫度冷卻至室溫后，已發(fā)生的熱塑性變形并沒有完全得到恢復，從而產生焊接殘余應力;

微觀方面：在焊接熱源移動加載過程中，焊接母材內部晶格吸收焊接熱源高溫熱能，由能量守恒定律可知，吸收熱能后的晶格處于活躍的不穩(wěn)定狀態(tài)，晶粒之間相互運動，晶格發(fā)生疊、位錯現(xiàn)象，焊接母材內部原有的力學平衡體系被打破，并且當焊接結束后，晶粒無法重新運動回到原始位置，從而產生焊接殘余應力。

二、焊接殘余應力的消除

隨著新技術、新科技和現(xiàn)代化工業(yè)生產的快速發(fā)展，要求焊接技術具有更高的可靠性、經濟性、品質性。因此，需要消除焊接殘余勢力的影響來提高焊接技術。

常規(guī)消除焊接殘余應力的方法有熱處理、激光處理法、加載法、爆炸處理法、熱處理法、錘擊處理法、振動處理法、深冷處理法、超聲波處理法等，詳情請參考文章：焊接殘余應力調控方法研究

此處重點介紹振動時效技術。

振動時效在70年代起源于美國，后來在德國、英國、法國得到了廣泛的應用，我國從80年代初開始引進使用振動時效工藝。振動時效是一種高效、節(jié)能、環(huán)保及低成本的時效方法，與傳統(tǒng)的熱時效和自然時效相比，具有生產周期短、場地簡單靈活方便、生產費用低、無環(huán)境污染等優(yōu)點，目前在某些方面已取代了傳統(tǒng)的熱時效和自然時效。

振動時效技術消減焊接殘余應力機理同樣可從宏觀與微觀兩個方向進行介紹。

宏觀因素——激振器提供的動應力與金屬內部的殘余應力相互疊加，當應力之和不小于金屬材料的屈服極限時，金屬發(fā)生塑性變形，焊接殘余應力得以釋放、均化。

微觀因素——在進行振動時效時，金屬材料內部的晶格吸收能量，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，晶格的運動會打破原有的積塞現(xiàn)象，晶格的重新排布，使殘余應力得以釋放、均化。

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審核編輯 黃宇