焊接應力范文

導語：如何才能寫好一篇焊接應力，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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（沈陽理工大學，遼寧 沈陽 110159）

由于高度集中的瞬時熱輸入，在焊接過程中以及焊后將產生非常大的焊接應力與變形。焊接應力與變形的計算是以焊接溫度場的分析為基礎的，同時也考慮到了焊接區組織轉變對于應力-應變場所帶來的影響。熱彈塑性分析是在焊接熱循環的過程中通過一步步跟蹤熱應變行為來計算熱應力與應變的。隨著大型有限元軟件的開發并在實際應用中取得了很好的效果，這種方法被越來越多的學界學者所采用。本文也是基于這一理論，借助于有限元軟件[28]在計算機上實現對焊接應力與變形的模擬研究。

1　熱彈塑性分析的特點和假定

熱彈塑性問題是一個熱力學問題。作為熱力學系統的焊接材料，其自由能密度不僅與應變有關，而且還與溫度有關。也就是說，力學平衡方程中有與溫度有關的項。從能量上看，輸入的熱能在使焊接材料溫度上升的同時，還由于結構的膨脹變形做功而消耗一部分。這時，在熱傳導平衡方程中，要增加與應力有關的項。因此，嚴格的說，溫度場與應力場是相互耦合的。不過這種禍合效果除個別特殊情況外，一般都很小，而且焊縫附近的溫度變化很大，材料的各種物理性能也相應變化很大，這種影響與上述耦合效應相比要大得多。所以就焊接的熱彈塑性而言，取非耦合的應力場和溫度場是合適的[28]。

在熱彈塑性分析時有如下一些假定：

（1）材料的屈服服從米賽斯(Von Mises)屈服準則；

（2）塑性區內的行為服從塑性流動準則和強化準則；

（3）彈性應變、塑性應變與溫度應變是不可分的；

（4）與溫度有關的力學性能、應力應變在微小的時間增量內線性變化。

2　屈服準則

屈服準則是一個可以用來與單軸測試的屈服應力相比較的應力狀態的標量表示。因此，知道了應力狀態和屈服準則，程序就能確定是否有塑性應變產生。在多軸應力狀態下，屈服準則[29]可以用下式來表示：

σe=f（{σ}）=σy（1）

式中：σe—— 等效應力；σy——屈服應力。

當材料的等效應力超過材料的屈服應力時，將會發生塑性變形。Von Mises屈服準則是一個十分通用的屈服準則，尤其適用于金屬材料。對于Von Mises屈服準則，其等效應力[26]為:

式中：σ1，σ2，σ3 —— 三個主應力。

3　流動準則

流動準則描述了發生屈服時，塑性應變的方向，也就是說，流動準則定義了單個塑性應變分量隨著屈服是怎樣發展的。流動準則[29]由以下方程給出：

式中：λ——塑性乘子（決定了塑性應變量）；

Q——塑性勢，是應力的函數（決定了塑性應變方向）。

流動方程是塑性應變在垂直于屈服面的方向發展的屈服準則中推導出來的，即Q等于屈服函數，這種流動準則叫作關聯流動準則，如果使用其它的流動準則，則叫作不關聯的流動準則[30]。

4　強化準則

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[關鍵詞]鋼結構 組裝 焊接 變形 應力 矯正

中圖分類號：TP393.08 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）46-0233-01

1、焊接應力與釋放概述

1.1焊接應力概述

焊接應力：是焊接過程中焊件內產生的應力。它是導致結構變形，形成裂紋的主要原因。焊接應力可分為瞬態熱應力和焊接殘余應力。焊接應力的危害可從兩方面考慮：

（1）對結構完整性的影響

焊接熱應力可促使焊縫產生熱裂紋，殘余應力導致焊后延遲裂紋的形成。

（2）對結構服役性能的影響

焊接殘余應力可以加速疲勞破壞，導致應力腐蝕開裂（包括硫化物引起的開裂和堿脆破壞），產生低溫脆斷破壞，促進材料的腐蝕磨損等，壓縮殘余應力還會造成薄板結構或細長桿件的壓曲失穩，產生面外變形。

1.2.應力釋放

應力釋放（stress relief）是指物體內某一點的應力由于釋放能量而降低的現象；確切地說是能量釋放。應力釋放一般有兩種情況：其一，在應力集中的部位，如斷裂端點和交叉部位等處發生形變或破壞，導致應力釋放。其二，并非應力集中的地區巖質相變、巖石力學性質變化或其他原因，致使強度降低，也會發生形變或破壞，造成應力釋放。

2、焊接應力減小與釋放的研究

在焊接過程當中，由于焊接點的好壞，往往會出現焊接殘余應力，焊接殘余應力和殘存變形將影響構件的受力和使用，并且是形成各種焊接裂紋的因素之一，應在焊接、制造和設計時加以控制和重視。因此在焊接大型鋼結構屋架的時候，由于我們需要對焊接應力進行詳細的分析與研究，將焊接應力所產生的影響降低到最小的限度。一般來說，焊接的方式主要分為幾種，熱時效、加載法、超聲沖擊與錘擊。以下就這幾種方式進行探討。

2.1.大型鋼屋架不應采用熱時效方法

對重要焊接構件先進行整體熱時效，然后在現場與其它構件進行組合拼焊的工藝是建筑鋼結構制造常采用的方法。在焊接很多大型鋼結構建筑物的時候，我們一般都是采用整體熱時效，然后運現場拼焊。采用盲孔法殘余應力測量技術對轉換柱熱時效工藝效果，通過熱時效的焊接方式，可以具有焊縫去氫、恢復塑性和消應力三重功能。在焊接過程當中，一般認為熱時效的消應力效果為40-80%，能有效的保證焊接的效果完整。

但是對于本論文案例――大型鋼結構屋架來說，在現場采用的拼焊的方式，很容易導致殘余的應力依然保存在鋼的結構當中，無法再焊接的過程中消除，加上現場無法采用進一步的熱時效的方式對屋架進行處理，僅采用局部的熱時效無法達到消除整個殘余應力的要求，加上局部的熱效應在加熱的邊緣還會出現新的殘余應力無法得到清除。因此現場采用局部熱時效的方式建議在焊接過程當中作為焊接小型的鋼材為主。焊接大型鋼結構的屋架建議考慮其它補充、替代工藝。

2.2.建議采用加載法

加載法就是通過不同方式在構件上施加一定的拉伸應力，使焊縫及其附近產生拉伸塑性變形，與焊接時在焊縫及其附近所產生的壓縮塑性變形相互抵消一部分，達到松馳應力的目的。這種方式可以在一定程度上進行進行大型鋼結構屋架的焊接。由于在焊接前先將所焊接的鋼彩進行拉伸。在焊接完畢之后，鋼材能夠在恢復時抵消焊接應力的影響，并且能夠有一定的伸縮度，提高屋頂的承重能力。因此焊接大型鋼結構屋架應該主要采用這種方式。

2.3.焊接過程中補充使用超聲沖擊與錘擊的方法

超聲沖擊消應力技術由烏克蘭巴頓焊接研究所提出，近年引入我國，已在北京電視臺鋼結構立柱上進行過試驗。超聲沖擊消應力工藝的特點是：在超聲頻率（≥16KHz）下應用束狀沖頭，在對焊趾和焊縫表面進行沖擊；從實驗的數據來看：

⑴超聲沖擊對一定深度的表層有消應力的效果，在采用對焊道全覆蓋沖擊時，被沖擊的表面會形成壓應力，對2～4mm深度層消應力效果可達34～55%。

⑵采用焊趾沖擊法，可以快速修復焊趾的缺陷，降低應力集中。并伴隨其壓應力區的作用可以在一定程度上降低焊趾邊未受沖擊焊縫的殘余應力，下降率達19%，對提高接頭的疲勞壽命有明顯作用。

⑶由于沖擊工藝處理的特點，僅可以用于沖擊工具可達的外表面，其工作效率約為1200mm2/min。

沖擊工藝一般采用的應壓力的方式將焊接應力隨著振動的方式進行消除，這種工藝一般適用于短焊接的局部處理。例如修補焊接口，小配件焊接方式等。焊接后容易產生延遲冷裂紋的情況。因此在屋架焊接上可以采用于一些零件搭配焊接的方面。

3、結束語

從上述分析我們可以知道，在焊接的過程當中會出現焊接應力來影響整個焊接的結果，因此在焊接之前，認真了解所焊接的工藝屬于什么類型的產品和焊接的方法等，就能夠在焊接過程當中最大限度的消除焊接應力。

⑴ 建筑屋架鋼結構焊后存在高的殘余應力，時效工藝可以明顯降低應力水平，對安全性及使用壽命帶來好處。

⑵ 上述消應力工藝皆可應用于大型鋼結構屋架：其中熱時效可作為重要零部件的整體消應力工藝；加載法、超聲沖擊、錘擊可作為現場拼焊后的消應力和控制應力集中的工藝；加載法可更廣泛地滿足現場拼焊控制殘余應力的要求。

參考文獻

[1] 姜留軍.淺談鋼結構焊接應力、變形的控制[J].企業家天地（理論版）. 2011（02）.

[2] 張幸，劉曉麗，安珍仙.焊接應力對構件的危害及消除[J].摩托車技術. 2010（02）.

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關鍵詞：焊接應力，焊接變形，消除，控制

Abstract: in the welding process, the influence of various factors, make welding structure can produce and internal stress and deformation. This paper expounds the reasons of the welding stress, some kind of control and eliminate the welding stress measures, as well as the welding deformation control and correction method.

Key words: the welding stress, deformation, eliminate, control

中圖分類號： U445.58+3文獻標識碼：A 文章編號：

目前，國內外的工程結構大都屬于焊接結構。焊接工藝直接關系到工程質量。而焊接應力是焊接裂紋及變形產生的原因，因此為了避免焊接結構破壞，因盡量減小和消除焊接應力。

1. 焊接應力的產生及危害

焊接過程中焊接件熱量傳輸的不平衡產生不均勻的溫度場，使材料產生不均勻的膨脹與收縮，從而形成內應力場。此外，焊件在熱循環的作用下，焊縫內部金屬組織發生變化，產生相變應力。持此之外，剛性固定以及焊接件之間相互關聯，也會產生焊接應力。室溫下，殘存于焊接件中的內應力影響焊接結構的力學性能、受壓穩定性、尺寸穩定性和加工精度等。

2. 控制焊接應力的措施

2.1 設計合理的焊接順序

2.1.1 間斷后退法

常用于較短裂紋的焊縫。施焊前把焊縫分成適當的小段，標明次序，進行間斷焊接。焊縫邊緣區段的焊接，從終端向中心方向進行，其他各區段接首尾相接的方法進行，如圖1所示。

圖 1

2.1.2 先錯開后直通法

對于交叉焊縫的焊接，如果焊接順序選擇不當，容易造成三向應力狀態。一般優先選擇先焊錯開的短焊縫，后焊直通的長焊縫。

2.1.3 間斷逆向對稱法

此法多用于較長裂紋的焊縫。同樣將焊縫分成若干對稱小段，標明次序，進行焊接。

圖 2

2.2 預熱法

焊接前對焊接件進行預熱，不僅可以減少內應力，而且也是一種減少變形的好方法。焊前將焊件整體或一部分加熱，降低焊接過程中的溫度場的不平衡性從而減小焊接應力。焊件是否需要預熱，需要綜合考慮焊件材料的成分、厚度和結構鋼都等因素。

在焊接中、高碳鋼、合金鋼、鑄鐵等材料時經常采用預熱法。低碳鋼和有色金屬的塑性較好，只有對大截面零件進行焊接和在氣溫較低的情況下焊接時才進行預熱。高碳鋼視含碳量不同，可以預熱到300℃以上，鑄鐵零件則應預熱到600℃上。焊件越厚、剛度越大的焊接結構，越需要預熱。因為焊件越厚，熱量散失越快，冷卻速度高，需要預熱減緩冷卻速度。焊接結構剛度越大，焊縫收縮所受到的制約也越大，焊接應力越大，采用預熱法可以降低焊接應力。

2.3 合理選擇焊接規范

合理選擇焊接規范，對減少焊件變形影響很大。如隨著電流強度的增加，焊件變形相應增大。為了盡量焊接過程中的熱影響，根據實際情況，合適的情況下采用小直徑焊條和小電流焊接，可以減少焊接殘余應力。

消除焊接應力的方法

3.1 熱處理法

整體熱處理：消除應力的程度主要決定于材質的成分、組織、加熱溫度和保溫時間。低碳鋼及部分低合金鋼焊接構件在650度，保溫20~40h，可基本消除全部殘余應力。

局部熱處理：大型焊接結構，受加熱爐的限制或要求不高時采用這種方法。可采用火焰、紅外、電阻、感應等加熱方式，應保持均勻加熱并具有一定的加熱寬度。低合金高強鋼，一般在焊縫兩側各100-200mm。

3.2 機械錘擊法

在長焊縫焊接過程中，趁著焊縫和堆焊層在赤熱狀態，用手錘敲打，可以抵消焊縫的收縮和減少內應力，減小或矯正變形。錘擊施焊部位，可以提高金屬的機械性能和耐蝕性。延展性能較好的金屬，采用這個方法效果較好。對于底層和表面層的焊縫一般不錘擊。錘擊時必須注意選擇合適的溫度范圍。比如鋼鐵材料溫度在300℃-500℃時有藍脆性，也不能進行錘擊。鋁加熱到400℃-500℃時，強度幾乎喪失，此時，錘擊會損壞焊件。含磷高的鋼鐵材料，冷態錘擊時也易產生裂紋。

3.3 振動時效法

振動時效作為目前比較常用的一種時效方式，已經越來越多的應用于各個機械制造行業。振動時效適用于碳素結構鋼、低合金鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬等材質的焊接結構；可插在任何工序之間多次處理；幾十米長、數百噸重、上千條焊縫的工件都可適用。 具有低能耗、短周期、無污染等優點。

4. 焊接變形的控制及矯正方法

4.1 剛性加固法

剛度大的焊件，焊后變形一般都較小。因此，施焊前如果加強焊件的剛性，則可防止被焊件在焊接時產生變形。對于壁厚小于等于2mm的薄壁零件和折斷零件的焊接，常需加以剛性固定，以防變形或錯位。固定的方法有很多形式，有時采用專用的焊接夾具，有時點焊固定在剛性工作臺上，有時利用焊件本身構成剛性結構。

4.2 反變形法

預加反變形法是根據經驗和焊件金屬性質，預先憑經驗估計出焊修后發生變形的方向和收縮量，在焊修前，將工件用機械方法預先使焊件向相反方向變形，或將焊件布置成相反的位置，使焊修后的變形恰好和預變形抵消，達到所需要的正常狀態。

4.3 合理控制焊接線能量

焊接線能量是一個非常重要的參數，對焊接變形有著明顯的影響。焊接過程中，線能量的提高會導致變形程度的增大。所以在保證焊接質量的前提下，選擇盡可能小的線能量。因此恰當的焊接坡口形式尤為重要。在保證焊接質量的前提下，破口應盡可能小，甚至不開坡口，比如超窄間隙的焊接，線能量很小，熱輸入小，很好地控制了焊接變形。

4.4 矯正法

整體熱矯正是指將整體構件加熱至鍛造溫度以上再進行矯正的方法,可用以消除較大的形狀偏差。但是焊后整體加熱容易引起冶金方面的副作用,限制了該方法的進一步推廣及應用。

局部熱矯正多采用火焰對焊接構件局部加熱,在高溫處,材料的熱膨脹受到構件本身剛性制約,產生局部壓縮塑性變形,冷卻后收縮,抵消了焊后部位的伸長變形,達到矯正目的,火焰加熱法采用一般的氣焊焊炬,不需要專門的設備,方法簡便靈活,因此在生產上廣為應用。

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關鍵詞：焊接應力；化工；機械設備；危害；辦法

焊接的過程主要通過局部加熱進行。焊接變形指的是由局部的膨脹和收縮引起的整體形狀和尺寸的發生改變；內應力產生的原因是焊接過程中焊件各部分變形幅度不同和焊件之間相互制約。焊接變形與內應力對產品的質量和使用安全產生巨大的影響。

一、 焊接應力及種類

焊接應力包括在焊接結構中由內外因素而引起的拘束應力和在焊接接頭中顯微缺陷處聚集擴散氫形成的氫致局部應力。焊接應力的大小及分布受到焊件材料、焊接材質、焊接方式、裝配焊接順序、焊接參數、焊接構件的剛度以及外加的拘束程度等因素的影響。按照焊接應力在空間的方向可以分為單向應力、雙向應力和三向應力。薄板對接時，可以認為是雙向應力。三向應力通常出現在3個方向焊縫的交叉處、大厚度焊件的焊縫以及存在裂紋、夾渣等缺陷處。三向應力使材料的塑性降低、容易導致脆性斷裂，它是一種最危險的應力狀態。常見的焊接應力有縱向應力、橫向應力和厚度方向應力。大量的研究表明，當構件經受不均勻加熱時，會在局部區域產生塑性應變。當熱源撤離、構件溫度恢復到原始的均勻狀態時，由于在構件內部發生了不可恢復的塑性變形，因而產生了相應的危害。

熱應力和組織應力是根據產生焊接應力的原因劃分的；縱向焊接應力和橫向焊接應力是根據焊接應力作用的方向劃分的，具體來說，根據焊接應力在空間方向的不同，又可分為單向應力、雙向應力和三向應力。嚴格地說，焊件中的應力應為三向應力。但對薄板，其焊接應力主要為單向或雙向應力。單向應力對焊件的強度影響不大，有時不必消除；但若板厚大于25～30m m，則焊縫存在雙向或三向應力，焊縫金屬的強度及沖擊值將顯著下降，因此應采取一定的措施以減小和消除焊接應力。

二、 焊接應力產生的原因及危害

焊接應力是焊接過程中焊件被加熱或冷卻時體積變化受阻而產生。在焊接過程中引起體積變化的主要原因是：由于溫度降低體積收縮和低溫時組織轉變而引起的體積變化。

（一）焊接應力受組織轉變的影響

組織轉變發生在在焊縫金屬和熱影響區金屬的加熱和冷卻過程中。組織應力是由于不同組織的不同密度，引起組織轉變過程中，焊縫區金屬的體積膨脹或收縮而產生的焊接應力。

焊接應力的危害主要表現在以下幾個方面。

①對焊接區金屬的抗疲勞強度和塑性產生不良影響 焊接區的應力狀態往往復雜多變，且峰值往往很高，在高應力區常常發生過塑性拉伸，降低材料的塑性及工件的抗疲勞強度。這對承受動載荷的結構危害很大。

②誘發焊接裂紋的產生 因受阻而發生焊接區收縮的拉應變，當其超出該材料的承受范圍時，則會在焊接區造成裂紋。

③對應力腐蝕速度產生促進作用 應力腐蝕速度受到拉應力的影響會加快。

④對焊件精度產生降低作用 在溫度、時間等的作用下焊接應力會逐漸變低，這種降低容易造成焊接件的整體形狀、尺寸發生一些變化。

（二）熱收縮影響焊接應力

在冷卻過程中，已凝固的焊縫金屬由于在垂直焊縫方向上產生較大的溫度差別，低溫區金屬限制高溫區金屬的收縮，在兩部分金屬中同時引起內應力結果就是，高溫區金屬內部存在拉應力，低溫區金屬內部存在壓應力。這種由于冷收縮受阻而產生的焊接應力稱為熱應力。熱應力是焊接應力中最主要的形式。

四、降低和消除焊接應力的對策

設計、工藝及焊后處理三方面是降低和消除焊接應力的三大主要對策。

（一）設計方面

關鍵對焊縫進行正確布置，降低應力疊加，從而大大降低應力峰值。

1.避免將焊縫設置在斷面劇烈過渡的區域。例如折邊封頭過渡區圓角半徑很小、非等厚連接處等斷面劇烈過渡區，都不適合進行焊縫設置。斷面劇烈過渡區存在應力集中現象，斷面厚薄（粗細）懸殊會造成剛性差異和受熱差異懸殊，增大焊接應力，故應避免。當不可避免時，可將厚件削薄實現等厚連接

2.在布置焊縫時盡可能分散，避免產生交叉。一般來說，筒體縱縫的間距要求大于1 0 0 m m。盡量避免使用交叉焊縫，以免三向應力的產生。但并非完全不能采取交叉焊縫，在大型容器的制備過程中時，為采用自動化程度較高的工藝裝備，提高生產率，對那些塑性較好的材料（低碳鋼、16M n鋼等）也可采用十字交叉焊縫結構。如對大型球形容器我國規定了兩種并行的焊縫拼接法。

3.對結構設計進行改進，降低焊件局部剛性，從而降低焊接應力。對于一些厚度大、剛性大的工件，為防裂可開圓槽。

（二）工藝方面

1.在焊前進行預熱。通過預熱降低焊接時溫度差異，減緩冷卻速度，從而降低熱應力。小件焊件可進行整體預熱；對于尺寸較大的焊件，只能采用局部預熱，預熱部位應在焊縫區以外。

2.對焊接順序進行合理安排。焊接順序安排的基本原則是：在剛性較小的情況下進行大多數焊縫的施焊，以便焊件的自由收縮，從而降低焊接的應力；對于收縮量最大的焊縫，應該現行焊接，如結構中既有對接焊縫，又有角焊縫，應先焊對接焊縫，后焊角接焊縫。

3.對焊縫進行錘擊。在焊縫金屬的冷卻過程中，利用圓頭小錘對焊縫進行輕輕的敲擊，拓展焊縫，可有效減少焊接應力。

（二）焊后處理

1.機械拉伸的方法。加載完成焊接的結構，加強結構內部應力，使之接近屈服強度，最后進行卸載，以達到部分消除焊接應力的目的。如容器制造中的水壓試驗。

2.焊后熱處理的方法。焊后熱處理是最常用的消除焊接應力方的法，此方法是利用在高溫下材料屈服極限的減少，在應力高的地方發生塑性流動，從而達到消除焊接應力的目的。一般采用消除應力退火。其規范視材料、板厚及預熱情況而異。焊后熱處理對消除焊接應力雖有較好的效果，但應注意對某些合金鋼，尤其是板厚較大時，易產生再熱裂紋。

參考文獻：

[1]楊曉丹.談化工機械設備焊接工藝規程[J].中國石油和化工標準與質量，2012，32（3）：59.

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關鍵詞 焊接；殘余應力；消除方法

中圖分類號 TG4 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2015）145-0036-02

隨著科學技術的發展，焊接技術也已經發展的越來越普及。焊接技術在對其他材料進行加工的過程中，具備著節省原材料、擁有很好地封閉性、工序簡單等優點，而且還能夠制造出很多其它工藝技術不能完成的任務。但是，焊接也存在著一些問題，其中最主要的就是由于在焊接過程中出現溫度場而受熱應變形成的殘余應力。在日常調查中發現，焊接殘余應力會在很大程度上影響部件的承載力，所以，必須要想辦法消除焊接殘余應力，提高部件焊接精度的同時，還能增加部件的承載力。

1 焊接殘余應力產生的原因

1.1 塑性壓縮造成的縱向殘余應力

在焊接的過程中，由于溫度上的差距，焊縫及其周圍都會受到因熱膨脹和周圍溫度較低的金屬的拘束，從而產生壓縮塑性應變。當焊接完成之后，溫度驟減，母性材料就會制約著焊縫和近縫區域之間的收縮，這就在很大程度上導致了殘余應力的存在。并且殘余應力的范圍將會和高溫環境下造成的塑性范圍相一致，彈性拉伸區域和殘余拉應力也是相對應的。從這些都可以看出來，塑性壓縮就是造成焊接過程中縱向殘余應力的主要

原因。

1.2 塑性壓縮的應變導致的橫向殘余應力

塑性壓縮的應變，除了能夠說成是造成縱向殘余應力的主要原因，同時也能理解為造成橫向殘余應力的原因之一，但是造成橫向殘余應力的主要原因是母材的收縮。當對母材進行焊接時，母材會出現膨脹現象，并且當焊接縫的金屬材料逐漸形成固體時，膨脹中的母材必定會受到壓縮，這種塑性壓縮是橫向收縮中的重要的一部分，焊縫自身那一小部分收縮僅僅只占到橫向收縮的十分之一左右。主要的橫向收縮那部分存在于焊接縫沿著焊縫軸線進行切割后的中心區域，那才是拉應力中的橫向應力。

2 降低殘余應力的對策

2.1 科學、合理的編排焊接順序

這樣做的主要原因就是要使得焊接時盡可能的讓焊縫自由的收縮，減少更多的外界影響因素。在這種合理的順序下，首先就是要焊一處收縮量相對比較大的焊接縫，保證焊接縫在自身結構總體剛性相對較弱的情況下能夠自由的收縮，減少其他物質的限制。接下來就是焊接一處互相錯開、互不影響的焊接縫，最后就是焊接直通的焊接縫。上面說的只是一般簡單的焊接，如果遇到相對較麻煩的焊接，比如交叉焊縫接頭，那就要按照一定的順序來進行焊接。按照受力的大小進行先后焊接，受力比較大的先進行焊接，這樣合理的安排焊接順序，可以盡可能地避免各處焊縫受力不均的現象出現，確保了焊縫的科學、合理、有效的分布。

2.2 采用預熱緩冷法

采用該種方法主要就是為了減小焊接應力，因為在焊接過程中，焊件自身會形成較大的溫差，溫差越大，焊接的應力就會越大。采用預熱緩冷的方法，能夠一定程度上減小焊件的溫差，從而減小焊接的應力。采用這種方法，一般情況下都會在焊接之前將焊件放入火爐中進行加熱，在焊接的時候，要防止焊件迅速降溫，進而降低焊縫和焊件其他部位之間的溫差，讓兩者之間膨脹系數相差不大，降低焊件的應力。倘若不能夠將整個焊件進行預熱，也可以讓焊縫附近預熱，一樣不會影響該種方法的效果。但是，在預熱的過程中，一定要保證均勻預熱，溫度穩定上升。在焊接完成之后，如果焊接部位的溫度沒達到600℃，要將其加熱到那個溫度，在進行緩冷的步驟。

2.3 錘擊法

在經過試驗后的效果顯示，焊接后的焊件經過一定程度上的錘擊之后，焊縫附近殘余的應力會降低。在那些離焊縫比較遠的部位，經過錘擊后，殘余的應力依然存在。但是，如果沖擊能量不斷地增加，那么焊件的殘余應力會不斷地減小，這種減小到了一定的程度時，也會減緩殘余應力減小的速度。總之，錘擊法對于減小殘余應力是一種確實可行而且效果明顯的方法，值得推廣。

3 消除殘余應力的方法

3.1 熱處理的方法

這種方法對于焊件的性能有著至關重要的作用，它不僅可以消除殘余應力，還能夠改進焊接接頭的性能。熱處理方法就是在焊件還處在高溫條件下的時候，去降低屈服點和蠕變現象，從而實現去除殘余應力的一種方法。這種方法分為兩個步驟，首先就是總體熱處理，其次是局部熱處理。在總體熱處理的過程中，加熱的溫度和保溫時間和加熱以及冷卻速度都會影響到去除焊接殘余應力的效果。這幾個因素里面，最重要的也是最難以控制的就是保溫時間，因為它的計算受到很多因素的影響，而且知道時間也要通過人工去控制，這就造成了很大的不確定性和產生誤差的可能。一般情況下，一毫米厚就要一到兩分鐘，但是，時間又要被控制在30分鐘到3小時之間。在局部熱處理的過程中，一般只能降低殘余應力的峰值，而不能直接消除殘余應力。但是對于消除殘余應力的過程起到了無可替代的作用，所以局部熱處理還是需要的一個步驟。在采用熱處理的方法時，加熱的方法主要有電加熱和火加熱兩種，而且消除殘余應力的效果和加熱范圍的關系很大，所以一般需要大范圍的加熱才能達到較好的效果。

3.2 加載的方法

加載的方法，目的就是為了使得焊接縫周圍形成的壓縮塑性變形和焊縫周圍的拉伸塑性變形兩者形成抵消，從而讓應力保持松弛狀態。它主要就是采用各種方法，在部件上制造一定的拉伸應力，讓這個應力來完成與壓縮塑性變形產生的力進行抵消。在如何形成這種拉伸應力的方法上有兩種：第一就是機械拉伸的方法，第二則是溫差拉伸的方法。機械拉伸法就是對部件進行加載荷處理，讓焊縫區域形成塑性拉伸，這個塑性拉伸形成的力將會和已經存在的那個壓縮塑變應力達到抵消的作用，從而消除焊接過程中形成的殘余應力。溫差拉伸法，主要就是利用了受熱膨脹的原理，來達到消除殘余應力的方法。它的做法過程，顧名思義就是利用溫度差形成的力，讓焊縫兩側的金屬通過受熱膨脹后，往焊縫區進行拉伸，逐漸的形成拉伸應力，最后和那壓縮塑變應力進行抵消作用。這兩種拉伸方法都是采用抵消的原則，從而達到減小甚至消除殘余應力的目的。

4 結論

在每次焊接工作之前，一定要將原件的性質以及能承受的焊接條件進行深度的考察、研究，合理、科學的制定焊接技術的安排。通過已經考察好的東西，選擇合理、有效的焊接工藝程序，采取有效的措施，最終得到一個較好的焊接結果。在達到相關焊接質量條件的同時，也在不斷的提高焊接技術，對以后的焊接技術領域做好一步一步的鋪墊。

參考文獻

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[2]萬春輝，李朝陽，劉向敏，等.振動時效工藝在消除焊接殘余應力中的應用[J].機械產品與科技，2011（4）：

篇6

關鍵詞：坡口形式；殘余應力；有限元法；數值模擬

引言

在焊接結構的生產中，結構的承載能力是人們普遍關注的問題。有許多因素均對結構的承載性能發生影響，焊縫坡口形式就是其中重要的工藝參數之一。開坡口的目的在于使焊接生產過程順利進行，確保焊接質量和接頭的使用性能，減小焊接變形和焊接材料的消耗，帶來良好的經濟效益。焊接坡口的設計非常關鍵：坡口形式的選擇不僅直接影響到焊接結構的生產成本，而且將直接影響到接頭的化學成分、組織和力學性能[1]。坡口小的焊縫熔敷系數偏小，易形成窄而深的焊縫，影響熔池結晶，易產生區域偏析；拘束應力大時易導致焊接熱裂紋的產生[2，3]。坡口加大，焊接工作量大大增加，而且接頭區的焊接應力也大大增加，這對鋼結構初始應力的控制極其不利，同時也增大生產成本。因此，合理確定焊縫的坡口角度是十分重要的[4]。

1 有限元數值模型

1.1 焊接工藝方案

文章的研究對象為兩塊25#鋼的對接鋼板，采用長寬高分別為300mm×100mm×6mm的鋼板，選取單邊V形坡口和Y形坡口在不同坡口角度下對其進行焊接[5]，坡口形式及坡口角度如圖1（a）～（d）和圖2（a）～（d），對產生的焊接殘余應力進行分析比較，從而研究不同坡口形式對焊接殘余應力大小及其分布的影響。

1.2 焊接溫度場

文章的有限元模型如圖3所示，選用三維用八節點六面體 SOLID70單元來進行溫度場的計算。劃分網格時考慮到焊接是一個高溫瞬態非線性過程，在焊縫及其附近的部分用細密的網格，在遠離焊縫的區域，單元網格可以劃分得相對稀疏些[6]。有限元分析采用熱源模型的是均勻體載荷生熱率HGEN，焊縫的形成和焊接熱源的移動采用單元生死方法進行模擬，在開始計算前，將焊縫中所有單元“殺死”，相當于焊前的裝配狀態，在計算過程中，按順序將被“殺死”的單元“出生”，模擬焊縫金屬的填充過程[7，8]。同時，給激活的單元施加上述生熱率HGEN，熱載荷的作用時間等于實際焊接時間。

1.3 焊接應力場

在焊接應力場分析時采用和焊接溫度場同樣的有限元模型，對焊件進行溫度場分析后，重新進入前處理模塊，將熱單元SOLID70轉化為對應的結構單元SOLID45。并把焊接溫度場的結果作為焊接應力場的預定義場進行計算，指定塑性分析選項為經典的雙線性隨動強化（BKIN）模式，同時考慮材料的力學性能隨溫度變化的特性[9]，并定義隨溫度變化的屈服應力和剪切模量，設置相關的求解選項并求解。焊接應力場分析時，施加邊界條件對焊件進行相應的約束。

2 計算結果與討論

通過對試板采用單邊V形坡口和Y形坡口下五種不同坡口角度連接的薄板進行焊接模擬，得到了焊接殘余應力的應力分布云圖。圖4（a）～（e）和圖5（a）～（e）為試板在單邊V形焊接坡口形式下的焊后橫向殘余應力與縱向殘余應力分布。圖6（a）～（e）和圖7（a）～（e）為試板在Y形焊接坡口形式下的焊后橫向殘余應力與縱向殘余應力分布。

為了研究單邊V形坡口和Y形坡口在不同坡口角度下的焊接殘余應力分布大小和規律，文章分別在板件上表面平行焊縫方向取3條路徑，如圖8中的1～3，下文中分別用P1～P3表示，分析該路徑上橫向和縱向殘余應力分布情況。

圖9（a）～（c） 和圖10（a）～（c） 分別為采用

單邊V坡口焊接的試板在五種不同坡口角度下沿路徑P1～P3的橫向殘余應力與縱向殘余應力分布大小及形態。圖11（a）～（c） 和圖12（a）～（c） 分別為采用Y形坡口焊接的

試板在五種不同坡口角度下沿路徑P1～P3的橫向殘余應力與縱向殘余應力分布大小及形態。

從圖9～圖12可以看出，采用單邊V形坡口焊接的板件焊后橫向殘余應力和縱向殘余應力隨著坡口角度的增大而變大，采用Y形坡口焊接的板件，其焊后橫向殘余應力和近焊縫區、焊縫區的縱向殘余應力隨著坡口角度增大而變大，這是由于焊縫體積差異導致的。當焊縫中填充材料越多，金屬熔化產生的熱量越大，導致焊接殘余應力就越大。

對比圖9和圖11可以看出，在坡口角度一定時，采用單邊V形坡口焊接的板件，其焊后橫向殘余應力普遍大于采用Y形坡口焊接的板件；對比圖10和圖12可以看出，在坡口角度一定時，采用單邊V形坡口焊接的板件，其焊后縱向殘余應力也普遍大于采用Y形坡口焊接的板件。當坡口角度一定時，單邊V形坡口形式下的焊縫區體積大于Y形坡口坡口形式下的焊縫區體積。這同樣表明焊縫中填充材料越多，金屬熔化產生的熱量越大，導致焊接殘余應力就越大。

以上結果表明，對單邊V形坡口和Y形坡口的不同坡口角度而言，焊接殘余應力將隨著坡口角度的增大普遍呈變大趨勢。同時，當坡口角度一定時，單邊V形坡口比Y形坡口產生的焊后殘余應力大。這說明單邊V形坡口和Y形坡口在不同坡口角度下，角度較小的坡口能有效降低焊件的縱向和橫向殘余應力；在坡口角度一定時，Y形坡口則相比于單邊V形坡口更能夠有效地降低焊后殘余應力。

3 結束語

（1）當坡口形式一定時，隨著焊接坡口角度的增大，焊后橫向殘余應力和縱向殘余應力普遍呈變大趨勢。

（2）當坡口角度一定時，Y形坡口產生的焊后殘余應力小于單邊

V形坡口產生的焊后殘余應力。

（3）當焊縫中填充材料越多，金屬熔化產生的熱量越大，導致焊接殘余應力就越大。選擇總體積較小的焊縫，能夠有效降低焊接產生的殘余應力。

參考文獻

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篇7

頻譜諧波時效設備采用領航者振動消除應力專家系統。頻譜諧波振動時效處理時，先將待處理的鋁合金型材焊接結構部件固定在專用工裝上，對焊接結構件進行模態分析，提取焊件多個有效模態振型。然后對焊件進行頻譜分析，優化諧波頻率。最后對頻譜分析的多種諧波頻率進行動態應變檢測，再結合模態分析振型與動態應變檢測結果，選擇動應變大的五種諧波頻率55、96、101、106、123Hz進行定位時效處理。超聲波沖擊處理試驗采用HY2050型豪克能焊接應力消除設備。超聲波沖擊時，沖擊處理的范圍在方形截面型材的對接焊縫及焊縫兩側各100mm內。超聲波工作頻率19～20kHz，額定功率1.0kW，最大振幅50μm。由于焊縫余高已被銑平，所以超聲沖擊頭形狀選用扁平式。參照GB/T7704-2008采用X射線測試方法測定處理前和處理后焊接區的殘余應力，鋁合金型材焊接件及殘余應力測點位置。

2實驗結果與分析

2.1頻譜諧振時效處理后殘余應力

鋁合金型材焊接結構部件在頻譜諧波振動時效處理前和處理后的對接接頭殘余應力分布狀態如圖2所示，其中平行焊縫方向為縱向殘余應力σx，垂直焊縫方向為橫向殘余應力σy。，對于縱向殘余應力，焊縫中心線處的最高拉應力147MPa，經頻譜諧波時效處理后降低到20.9MPa；在距離焊縫中心線15mm的近縫區，最高拉應力為164.3MPa，頻譜諧振后下降到31.2MPa，焊縫及近縫區最高殘余拉應力消除80%以上。觀察其他部位各測點有許多殘余拉應力經頻譜諧振后轉變為殘余壓應力。對于橫向殘余應力，焊縫中心線部位的最高拉應力值為72.8MPa，經頻譜諧波時效后此應力降低到-99MPa，最高殘余應力完全消除。在距離焊縫中心線15mm的近縫區，最高拉應力值67.3MPa，經頻譜諧波時效后下降到15.6MPa，最高殘余拉應力消除76.8%以上。焊件經過頻譜諧波振動時效后，縱向殘余應力由初始范圍192.6MPa至-63.7MPa變化為31.16MPa至-83.28MPa，殘余應力均勻化率達55.4%；橫向殘余應力由初始應力范圍176.1MPa至-175MPa改變為46.66MPa至-108.8MPa，應力均勻化率達55.7%。

2.2超聲波沖擊處理后殘余應力

型材焊接結構件在超聲沖擊處理前和處理后方形截面對接接頭的殘余應力分布狀態如圖3所示。由圖3可知，鋁合金型材構件在剛性約束條件下焊接后，縱向和橫向殘余應力都呈拉應力狀態，最高殘余拉應力集中在焊縫及其附近區域，其中縱向應力達197.4MPa，橫向應力達190.2MPa。經超聲沖擊處理后，焊縫及近縫區附近的殘余應力均明顯降低，最低下降到38.5MPa。經計算，縱向和橫向殘余拉應力分別下降37.2%和30.5%。縱向殘余應力由初始應力范圍197.4MPa至101.2MPa改變為124.5MPa至38.5MPa，縱向殘余應力的均勻化率為10.6%；橫向殘余應力范圍由190.2MPa至61.5MPa改變為124.1MPa至38.9MPa，橫向殘余應力的均勻化率為33.8%。

2.3頻譜諧振與超聲沖擊聯合處理后殘余應力

對鋁合金焊接部件進行頻譜諧波時效處理，然后對近縫高應力區進行超聲波沖擊處理。焊接接頭在焊縫附近的縱向殘余拉應力較大，經頻譜諧振處理后整體上殘余應力下降33.7%，但在近縫區仍有100MPa以上的殘余拉應力。隨后對近縫區進行超聲波沖擊處理后，殘余應力下降58.9%，且應力水平均下降到70MPa以下。2.4頻譜諧振和超聲沖擊處理后接頭力學性能鋁合金型材焊接件分別經頻譜諧波振動時效和超聲沖擊處理后，焊接接頭標準拉伸試樣在1mm/min速率下的室溫拉伸試驗以及彎曲試驗結果列。顯然，方形截面型材對接接頭經過頻譜諧振或超聲沖擊后，抗拉強度都符合JISZ3040規定的不小于285MPa的要求，彎曲試樣經180°彎曲后完好。鋁合金型材焊接部件分別經頻譜諧波振動時效和超聲沖擊處理后，并在保留超聲沖擊處理表面粗糙度的條件下，焊接接頭的標準疲勞試樣在室溫下脈動拉伸疲勞S-N曲線如圖4所示，其中頻譜諧振接頭循環壽命為107次的疲勞極限達到100MPa，而超聲沖擊處理后的接頭疲勞極限接近但略低于頻譜諧振接頭。

3結論

(1)鋁合金型材焊接結構件經頻譜諧振處理后殘余應力均勻化率可達50%以上，適合整體焊接結構的消除殘余應力處理，而超聲沖擊法更適于焊縫及近縫區等局部去應力處理。

(2)對于鋁合金焊接件首先采用頻譜諧波振動時效法進行整體處理可消除30%以上的殘余拉應力，繼續對焊縫及近縫區進行局部超聲沖擊處理，殘余拉應力消除率可達近60%。

篇8

關鍵詞：焊接 殘余應力 形成機制

焊接是繁瑣結構生產時一種重要加工方式。焊接結構和其他相關加工方式相比較來講能夠節約金屬材料，擁有良好的密封性，工序相對簡單且制造的周期比較短，能夠制造許多其他工藝方法無法完成的結構。可是，因為焊接時出現溫度場造成受約束熱應變、塑性應變，所以形成殘余應力。通過調查研究表明，焊接殘余應力嚴重影響著部件的承載能力等，因此一定要在最大程度上消除或是降低焊接殘余應力，進而提升部件的整體焊接質量。

一、焊接殘余應力產生的原因

針對縱向殘余應力形成過程，通常運用圖1進行描述，

圖1 低碳鋼在焊接過程中的縱向應力應變分布圖

焊接時，焊縫及其附近因熱膨脹受到周圍溫度較低金屬的拘束，產生大量的壓縮塑性應變。在降溫時，母材的剛性會制約著焊縫和近縫區域的收縮，已經發生的塑性變形焊縫區域還會受到塑性拉伸過程中補償部分壓縮的塑性變形量，最后形成殘余應力的范圍會和高溫環境下的遭受塑性壓縮的范圍相對應，除去彈性拉伸區域之外還存在塑性拉伸區域，而且彈性拉伸區域和殘余拉應力也是相吻合[1]。明顯可以得出，母材中出現塑性壓縮是造成低碳鋼板在焊接過程中產生縱向殘余應力的重要原因。除此之外，塑性壓縮的應變原理還可以描述成橫向的殘余應力的變形主要過程，而母材的收縮是造成焊接縫發生橫向收縮的主要因素。在進行母材焊接時會出現膨脹現象，同時焊接縫的金屬形成固體時，正在膨脹的母材一定會遭到塑性壓縮，此收縮就是橫向收縮的重要組成部分，焊縫自身的收縮大致只是現實收縮的10%。運用截面法把對接接頭沿著焊縫的軸線進行切開，從板邊堆焊過程中形成的變形趨勢可以推出焊接縫的大致分布，焊接縫的兩端一定會存在壓應力，而中心范圍部位是拉應力中的橫向應力。

二、降低殘余應力的對策

1.科學、合理編排焊接順序

在進行焊接時盡可能讓焊接縫可以自由收縮。首先要焊收縮量相對比較大的焊接縫，保證焊接縫在結構總體剛性相對比較小的前提下可以自由收縮[2]。然后焊接相互錯開的短焊縫，再焊直通的長焊縫。如果焊接結構存在交叉焊縫接頭，一定要先焊接工作過程中受力相對比較大的焊接縫，合理編排焊接順序，以免出現焊縫受力不均勻現象，確保焊縫科學、合理地分布。

2.采用預熱緩冷法

焊件自身的溫差越大，形成的焊接應力就越大。在焊接之前對焊件完成預熱，可以在一定程度上降低焊接應力[3]。通常情況下，在焊接之前把焊件投放在爐內進行加熱，在焊接時避免加熱過后的焊件快速冷卻，從而降低焊縫位置溫度和基體金屬自身溫度的溫差，使兩者膨脹數值漸漸接近，進而降低內應力。如果焊接件總體預熱存在一定困難，可以選擇局部預熱，也就是在焊縫和兩側至少不少于80毫米出完成加熱。另外，在預熱過程中提升溫度一定要保持均勻，而且要求整條焊縫每個位置的溫度大體上保持一致。投放在退火爐進行緩冷時一定要把焊接過后的部件加熱至600攝氏度，再緩慢冷卻下來。

3.錘擊法

經過研究證明，焊接縫在通過錘擊處理之后可以在很大程度上降低熔合區域周邊的殘余應力[4]。在母材上距離熔合區域比較遠的位置，殘余應力的降低相對較小。加載沖擊可以直接影響焊接殘余應力。在沖擊能量不斷增大時，熔合線周圍的殘余應力會在大幅度上降低，而沖擊能力增大到一定數值時，會減緩殘余應力的轉變速度。

三、消除殘余應力的對策

1.熱處理方法

熱處理方法主要是在高溫環境下降低屈服點與蠕變現象實現清除殘余應力。另外熱處理方法還能夠改進接頭性能。首先，總體熱處理。加熱溫度和保溫時間及加熱、冷卻速度等直接影響著熱處理消除焊接殘余應力的效果[5]。保溫時間主要依據板的厚度來確定，通常情況下按照每毫米板厚為1至2分鐘來計算，但是最短不可小于30分鐘，最長不可多余3小時。對于碳鋼、中低合金鋼來講，一般加熱溫度在580至680攝氏度之間，對于鑄鐵來講，加熱溫度在600至650攝氏度之間。其次，局部熱處理。運用局部加熱處理僅僅可以降低焊接殘余應力的峰值，不可以徹底消除焊接殘余應力。采用的加熱方式主要有電加熱和火焰加熱等。同時消除焊接殘余應力和加熱的范圍及溫度分布有著密切關系。

2.加載方法

加載方法主要是采用各種方式在部件上設置一定拉伸應力，從而使焊接縫和周圍形成拉伸塑性變形，完成焊接過程中和焊縫周圍形成的壓縮塑性變形一一抵消，實現松弛應力的目標。第一，機械拉伸方法，主要是對焊件添加載荷，讓焊縫區域形成塑性拉伸，在一定程度上降低已有壓縮塑變，進而降低或是消除焊接殘余應力，比如說壓力容器中水壓試驗。第二，溫差拉伸方法，運用溫度差讓焊接縫的兩側金屬經過受熱膨脹向焊接縫區域進行拉伸，從而形成的拉伸塑變和已有的壓縮塑變相互抵消，在一定程度上降低焊接殘余應力，或是消除焊接殘余應力。

結束語：

長期以來，焊接殘余應力是焊接過程中一個不可避免的缺陷，所以在焊接之前，一定要對該部件的材料和工作條件及力學性能等多個方面進一步明確、了解，科學、合理的編排焊接工藝，選擇有效措施，才能夠獲取良好的焊接效果，從而滿足總體焊件的相關焊接質量要求。

參考文獻：

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篇9

關鍵詞：電渣壓力焊；豎向鋼筋；焊接技術；施工工藝；應用

Abstract: In this paper, combined with electroslag pressure welding the relevant principles of welded steel and vertical welded steel construction technology and construction points analyzed and discussed for the electroslag pressure welding in the vertical welded steel.

Keywords: pressure electroslag welding; vertical bar; welding technology; construction technology; application.

中圖分類號：TU511.3+2文獻標識碼：A 文章編號：

電渣壓力焊在豎向鋼筋焊接中的應用主要就是使用新型的豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋的焊接。在鋼筋連接施工中，使用這種新型的豎向鋼筋電渣壓力焊機不僅使用操作方便，而且焊接鋼筋的質量效果也有一定的保證，并且在進行鋼筋焊接施工過程中能夠節省一定的鋼材。新型的豎向鋼筋電渣壓力焊接機是專門針對豎向鋼筋焊接的，它在進行豎向鋼筋焊接施工過程中，可以實現一臺豎向鋼筋電渣壓力焊接機可以同時實現多個鋼筋焊接接頭的有序焊接操作，這樣的施工操作方法以及過程，不僅可以實現焊接設備利用率與焊接施工效率的大幅度提高，而且一定程度上還減少鋼筋焊接的施工成本，并且施工工藝操作簡單、速度較快，具有很明顯的施工應用優勢，在鋼筋焊接施工中的應用非常廣泛。

1、豎向鋼筋電渣壓力焊接原理

在進行鋼筋焊接施工中，使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行豎向鋼筋的焊接，其相關焊接原理與鋼筋焊接中其它的一些鋼筋電渣壓力焊接機的焊接原理基本相同。使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋的焊接其原理就是通過要進行鋼筋焊接的鋼筋端頭或者接頭處設置的鐵絲球，經過一定電壓下的電弧的作用以及熔化焊劑的作用得到很高溫度下的高溫熔渣，這些高溫熔渣把將要進行焊接的鋼筋的端頭進行均勻的熔化之后，再加上一定擠壓作用力最后形成一個新的焊接接頭，這樣就完成了鋼筋的焊接施工。需要注意的是使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋的焊接施工，對于鋼筋焊接中的上提以及下壓施工操作需要人工進行控制操作，但是鋼筋焊接過程中電源的接通以及焊接時間的控制則是由豎向鋼筋電渣壓力焊接機自動進行控制實現的。

豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋焊接過程主要就是在通過電源接通之后電力作用產生的電弧以及弧絲，在這些電弧以及弧絲的作用下將焊劑以及將要進行焊接的鋼筋斷頭或者接頭快速的熔化成渣，熔化成的電渣的溫度會非常的高。這時再將另一部分鋼筋端頭送入到豎向鋼筋電渣壓力焊接機中，當豎向鋼筋電渣壓力焊接機中的兩部分鋼筋的端頭都達到一定的焊接狀態或者焊接標準時，再通過豎向鋼筋電渣壓力焊接機的其它作用力進行兩部分鋼筋的焊接連接，最終會形成一個具有凸出接頭的完整焊接鋼筋。

2、豎向鋼筋電渣壓力焊接施工準備

在使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行豎向鋼筋的焊接時需要做好一定的焊接施工準備工作，這對于豎向鋼筋電渣壓力焊接機焊接施工的順利進行有著積極的作用。一般在進行豎向鋼筋電渣壓力焊接機焊接施工時首先需要進行焊接施工設備的準備工作，包括豎向鋼筋電渣壓力焊接機焊接使用的焊接接頭、控制箱和裝焊劑的鐵鏟等，其中焊接機頭包括焊接施工中會用到的夾具、監控儀表和操作桿等。其次使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋焊接施工時還需要準備一些焊接施工所用的材料，包括焊劑、鐵絲球以及鋼筋等，其中鋼筋焊接施工中使用的焊劑的顆粒一定要細，并且不要受潮；鐵絲球子在鋼筋焊接施工中是用來引燃電弧的。以上的這些鋼筋焊接施工材料對于鋼筋焊接施工的順利進行有著重要的作用。另外，在使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋焊接施工之前還應當注意對于即將進行焊接的鋼筋的端頭可通過切斷機對鋼筋進行切斷，切斷后的鋼筋端頭可以有少許的不平。

3、豎向鋼筋電渣壓力焊接施工要點

3.1 豎向鋼筋電渣壓力焊接施工工序

使用豎向鋼筋焊接電渣壓力焊接機進行鋼筋焊接施工時，其主要的施工工藝主要是首先使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機的夾具將即將進行焊接的兩部分鋼筋進行夾緊固定，進行兩部分鋼筋夾緊固定的時候應注意保持兩部分鋼筋的同心位置。然后在夾緊固定的兩部分鋼筋的端頭之間放置一些鐵絲球，這時可以關閉豎向鋼筋電渣壓力焊接機中焊劑漏斗，并需要將焊劑進行灌滿。做好以上的施工操作之后就可以接通豎向鋼筋電渣壓力焊接機的電源開關，引燃電弧在電弧作用情況下形成一定的電渣，這時可以慢慢的將引燃的電弧進行熄滅，增加電渣流量，這時電渣池中電渣的溫度會非常的高，注意觀察鋼筋端頭的熔化情況達到一定的狀態時就可以進行擠壓作用，擠壓作用會將電渣以及熔化金屬擠出，擠壓作用結束后就可以切斷電源清理殘渣了，那么這時需要進行連接的鋼筋也已經焊接完畢。

3.2 豎向鋼筋電渣壓力焊接施工要點

在使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋焊接施工的過程中需要注意的是，進行鋼筋焊接施工之前，也就是接通豎向鋼筋電渣壓力焊接機的電源之前一定要檢查焊接機夾具連接的兩部分鋼筋是否同心，避并且靈活；對于需要進行焊接的鋼筋，還應當對于焊接鋼筋的兩部分的端頭進行檢查，避免鐵銹以及油污等的存在，影響鋼筋焊接施工；進行焊劑的鋼筋的端頭在進行焊接時一定要對齊，偏差應控制在一定的范圍內；進行鋼筋焊接施工前還應當注意將豎向鋼筋電渣壓力焊接機的電源以及電焊機、控制箱、焊接電纜、控制電纜和焊槍進行連接并做好檢查，對于電焊機的電流需要進行一定的調節設置以滿足鋼筋焊接施工的需要；在進行鋼筋焊接施工過程中對于閉合回路以及引弧等的操作可以通過操縱桿的開關進行應用操作，電弧引燃之后一定要控制好相應的電壓值；進行電渣形成的過程中注意控制另一部分鋼筋端頭的送入和電弧的熄滅，進行鋼筋焊接結束后應停一段時間后才進行焊劑以及夾具的卸去。

3.3 豎向鋼筋電渣壓力焊接質量控制

在使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋焊接施工中需要注意的對于施工過程中容易引起質量問題的施工過程進行控制。首先需要注意的是對于鋼筋焊接施工的全過程進行控制，包括進行焊接鋼筋的端頭的清理以及鋼筋安裝時注意同心并且牢固，引弧以及電弧延時應注意合理，電渣過程注意穩定，擠壓作用應當適當。其次需要注意的是對于進行焊接施工的鋼筋的規格以及焊接接頭位置的設置等都應當符合相關施工要求與規定。在進行鋼筋焊接施工過程中還用當注意焊接施工技術額應用以避免焊接鋼筋出現氣孔。鋼筋焊接施工中為了避免焊接后的鋼筋出現彎折情況，應當在焊接施工結束后不要立即進行夾具的卸下。在進行鋼筋焊接施工時還要注意避免一些特殊氣溫以及天氣條件下的施工操作，以保證鋼筋焊接施工質量以及效果。

4、豎向鋼筋電渣壓力焊接應用優勢

使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋焊接施工具有一定的施工應用優勢，主要表現使用豎向鋼筋電渣壓力焊接進行鋼筋焊接施工的速度快、施工質量較高，并且使用豎向鋼筋電渣壓力焊接機進行鋼筋焊接施工在一定程度上可以節約施工成本，以及焊接鋼材的使用，而且在進行鋼筋焊接施工過程中由于使用額是電渣壓力焊接比一般的電弧焊接施工在一定程度上對于電能的消耗也較小，具有明顯的應用優勢。

5、結束語

使用豎向電渣壓力焊進行鋼筋焊接不僅具有一定的經濟與技術優勢，對于鋼筋焊接質量也有較大的保證，值得推廣應用。

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篇10

關鍵詞：二次函數應用

在高中階段，二次函數不僅是數學教學的重點及難點，也是高考的重點，同時它也是連接其他知識系統的關鍵.本文重點對二次函數定義的理解與應用進行探討.

一、二次函數的定義及理解

二次函數表達式的右邊通常為二次三項式，即y=ax2+bx+c（a，b，c為常數，a≠0，函數的開口方向由a決定，a>0時，開口向上，a

高中階段的二次函數與初中階段的二次函數不太一樣，高中階段的二次函數是建立在集合和映射的基礎上的，二次函數是從一個集合A（定義域）到集合B（值域）上的映射f∶AB使得集合B中的元素y=ax2+bx+c（a≠0）與集合A的元素x對應，記作：f（x）=ax2+bx+c（a≠0）.這里ax2+bx+c表示對應法則，又表示定義域中的元素x在值域中的象，從而使學生對函數的概念有一個較明確的認識.

例1已知f（x）=3x2-9x+11，求f（x+3）.

這里不能將f（x+3）理解為x=x+3時函數值，只能理解為自變量為x+3的函數值.

例2設f（x+3）=3x2-x+1，求f（x）.

這個問題理解為已知對應法則下，定義域中元素x+3的象是3x2-2x+1，求定義域中元素x的象，其本質是求對應法則.一般有兩種方法：

（1）把所給表達式表示成x+3的多項式.

f（x+3）=3x2-x+1=3（x+3）2-9（x+3）+11.

再用x=x+3得到f（x）=3x2-9x+11.

（2）變量代換.這種方法可以通用，可以使用一般的函數.

令t=x+3，則x=t-3，所以f（t）=3（t-3）2-9（t-2）+11，從而得出f（x）=3x2-9x+11.

二、二次函數解析式的應用

1.解析式問題

解答函數解析式問題的方法有待定系數法、換元法、配湊法、消元法等.

例3求一次函數f（x），使得f{f（x）}=8x+7.

分析：在解答本題時，用待定系數法，當所求的函數是已知的函數類型時，用此方法，一次函數的基本型為f（x）=ax+b.

解：設解析式為f（x）=ax+b.

則f[f（x）]=a[f（x）+b]=a（ax+b）+b=a2x+ab+b.

同理，f{f[f（x）]}=a3x+a2b+ab+b.

即a3x+a2b+ab+b =8x+b，則a2b+ab+b=7.（1）

a3=8.（2）

由（1）（2）解得：a=2，b=1.

所以f（x）=2x+1.

2.單調性、值域的應用

在高中階段學習單調性時，必須讓學生對二次函數y=ax2+bx+c在區間-∞，-b2a及-b2a，+∞上的單調性用定義去嚴格的論證，充分利用函數圖象的直觀性，增加適當的練習題進行練習，使學生逐步自覺地利用圖象學次函數有關的一些函數單調性.

例4已知函數f（1-x2）=log2x2（2-x2），求：（1）f（x）的解析式及定義域.（2）判定f（x）的單調性.

解：（1）令1-x2=t，則x2=1-t.

所以f（t）=log2（1-t）（1+t）=log2（1-t2）.

即f（x）=log2（1-x2）.

由1-x2>0解得-1

所以f（x）=log2（1-x2）（-1

（2）①設-1

所以1-x12

即f（x1）-f（x2）=log2（1-x12） -log2（1-x22）

所以函數f（x）=log2（1-x2）在區間（-1，0）上是增函數.

②設0≤x1

1-x12>1-x22，log2（1-x12） >log2（1-x22）.

即f（x1）-f（x2）=log2（1-x12） -log2（1-x22）>0.

所以函數f（x）=log2（1-x2）在區間（0，1）上是減函數.

函數的值域是該函數全體函數值的集合，當定義域和對應法則確定，函數值也隨之而定.因此在求函數值域時，應注意函數定義域.

例5求函數y=4x-5+2x-3的值域.

錯解：令t=2x-3，則2x=t2+3.

y=2（t2+3）-5+t=2t2+t+1=2（t+14）2+78≥78.

故所求的函數值域是[78，+∞）.

剖析：經換元后，應有t≥0，而函數y=2t2+t+1在[0，+∞）上是增函數，所以當t=0時，ymin=1.

故所求的函數值域是[1， +∞）.

以上例子說明，變量的允許值范圍是何等的重要，若能發現變量隱含的取值范圍，精細地檢查解題思維的過程，就可以避免以上錯誤結果的產生.也就是說，學生若能在解好題目后，檢驗已經得到的結果，善于找出和改正自己的錯誤，善于精細地檢查思維過程，便能體現出良好的思維批判性.

3.二次函數在方程方面的應用

例6已知含參數的一元二次方程的根在某區間，求參數范圍.

分析：可借助二次函數的圖象.

解：設f（x）=ax2+bx+c（a>0），方程ax2+bx+c=0的兩根為α，β（α≤β），m，n為常數且n

（1）α，β分居兩區間時，只需考慮端點函數值的符號.

如α∈（-∞，m），β∈（m，+∞）f（m）

α∈（-∞，n），β∈（m，+∞）f（n）

（2）α，β位于同一區間時，不但要考慮端點函數值符號，還要考慮Δ≥0及-b2a的范圍.如α，β∈（m，+∞）f（m）>0，

-b2a>m，

=b2-4ac≥0，α，β∈（n，m）f（m）>0，

f（n）>0，

=b2-4ac≥0

n

，α，β∈（-∞，n）f（n）>0，

-b2a

=b2-4ac≥0..

例7已知二次函數f（x）=ax2+bx+1（a，b∈R，a>0），設方程f（x）=x的兩個實數根為x1和x2.

（1）如果x1

（2）如果|x1|

分析：本題主要考查函數與方程的思想，利用數形結合考查根的分布等綜合運用所學知識的能力.

解：（1）設g（x）=f（x）-x=ax2+（b-1）x+1（a>0）.

由條件x1

即4a+2b-1

16a+4b-3>0，解得34-4a

顯然必有34-4a18.②

①÷（-2a）得：2-38a>-b2a>1-14a.

故x0=-b2a>1-14a>-1.結論成立.

（2）由方程g（x）=ax2+（b-1）x+1=0可得x1?x2=1a>0.

x1，x2同號.

若0

x2=x1+2>2.

g（2）

又（x2-x1）2=（b-1）2a2-4a=4，

2a+1=（b-1）2+1. （a>0，負根舍去）

代入③式可得，2（b-1）2+1

若-2

g（-2）

又2a+1=（b-1）2+1代入④式，

得2（b-1）2+174.

綜上，當0

總之，二次函數是貫穿初中和高中數學課程的一種很重要的函數，從中學數學教材來看，二次函數占有及其重要的地位，無論是在代數中還是解析幾何中，使用二次函數解答的機會非常多.將二次函數作為載體，構建數形結合思想、分類討論的思想、等價轉換的思想.

參考文獻

周小峰.高中二次函數的教學探微.[J].考試教研版.2007（04）.

周建濤.淺談二次函數在高中階段的應用.[J].數學與教學通訊.2005（12）.