焊接残余应力的形式

  焊接残余应力的形式有以下几种:

  1、沿焊缝轴线方向的纵向焊接残余应力

  施焊时，焊缝附近温度最高，在焊缝区以外，温度则急剧下降。焊缝区受热而纵向膨胀，但这种膨胀因变形的平截面规律（变形前的平截面，变形后仍保持平面）而受到其相邻较低温度区的约束，使焊缝区产生纵向压应力。由于钢材在高温时呈塑性状态（称为热塑状态），因而高温区这种压应力使焊缝区的钢材产生塑性压缩变形，这种塑性变形当温度下降、压应力消失时是不能恢复的。在焊后的冷却过程中，如假设焊缝区金属能自由变形，冷却后钢材因已有塑性变形而不能恢复其原来长度。事实上由于焊缝区与其邻近钢材是连续的，焊缝区因冷却产生的收缩变形又因平截面变形的平截面规律受到邻近低温区的钢材的约束，使焊缝区产生拉应力。这个拉应力当焊件完全冷却后仍残留在焊缝区的钢材内，故名焊接残余应力，对于低合金钢材焊接后的残余应力常可达到其屈服点。又因截面上残余应力必须自相平衡，焊缝区以外的钢材截面内必然有残余压应力。

  2、厚板中沿厚板方向的焊接残余应力

  由于厚板常需多层施焊（即焊缝不是一次形成），在厚度方向上将产生焊接残余应力，同时板面与板中间温度分布不均匀，也会引起残余应力，其分布规律与焊接工艺密切相关。此外，在厚板中的前述纵向和横向焊接残余应力沿板的厚度方向大小也是变化的。

  3、垂直于焊缝轴线的横向焊接残余应力

  两钢板以对接焊缝连接时，除产生上述焊接残余应力外，还会产生横向残余应力。横向残余应力的产生由两部分组成：其一是由焊缝区的纵向收缩引起的，其二是焊缝的横向收缩引起的，最后的横向焊接残余应力应当为两者叠加。焊缝中由焊缝横向收缩产生的横向残余应力将随施焊的程序而异。

  4、约束状态下施焊时的焊接残余应力

  前述各种焊接残余应力都是焊件能自由变形下施焊时产生的。当焊件在变形收到约束状态时施焊，其焊接残余应力分布就截然不同。如在两块相互垂直板的一侧夹角焊上角焊缝，则侧缝的收缩促使夹角减小。如果这种减小收到约束而不能实现，则焊缝的纵向内将出现反作用残余拉应力，这种应力有可能使焊缝出项裂纹。