焊接应力范文

导语：如何才能写好一篇焊接应力，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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（沈阳理工大学，辽宁 沈阳 110159）

由于高度集中的瞬时热输入，在焊接过程中以及焊后将产生非常大的焊接应力与变形。焊接应力与变形的计算是以焊接温度场的分析为基础的，同时也考虑到了焊接区组织转变对于应力-应变场所带来的影响。热弹塑性分析是在焊接热循环的过程中通过一步步跟踪热应变行为来计算热应力与应变的。随着大型有限元软件的开发并在实际应用中取得了很好的效果，这种方法被越来越多的学界学者所采用。本文也是基于这一理论，借助于有限元软件[28]在计算机上实现对焊接应力与变形的模拟研究。

1　热弹塑性分析的特点和假定

热弹塑性问题是一个热力学问题。作为热力学系统的焊接材料，其自由能密度不仅与应变有关，而且还与温度有关。也就是说，力学平衡方程中有与温度有关的项。从能量上看，输入的热能在使焊接材料温度上升的同时，还由于结构的膨胀变形做功而消耗一部分。这时，在热传导平衡方程中，要增加与应力有关的项。因此，严格的说，温度场与应力场是相互耦合的。不过这种祸合效果除个别特殊情况外，一般都很小，而且焊缝附近的温度变化很大，材料的各种物理性能也相应变化很大，这种影响与上述耦合效应相比要大得多。所以就焊接的热弹塑性而言，取非耦合的应力场和温度场是合适的[28]。

在热弹塑性分析时有如下一些假定：

（1）材料的屈服服从米赛斯(Von Mises)屈服准则；

（2）塑性区内的行为服从塑性流动准则和强化准则；

（3）弹性应变、塑性应变与温度应变是不可分的；

（4）与温度有关的力学性能、应力应变在微小的时间增量内线性变化。

2　屈服准则

屈服准则是一个可以用来与单轴测试的屈服应力相比较的应力状态的标量表示。因此，知道了应力状态和屈服准则，程序就能确定是否有塑性应变产生。在多轴应力状态下，屈服准则[29]可以用下式来表示：

σe=f（{σ}）=σy（1）

式中：σe—— 等效应力；σy——屈服应力。

当材料的等效应力超过材料的屈服应力时，将会发生塑性变形。Von Mises屈服准则是一个十分通用的屈服准则，尤其适用于金属材料。对于Von Mises屈服准则，其等效应力[26]为:

式中：σ1，σ2，σ3 —— 三个主应力。

3　流动准则

流动准则描述了发生屈服时，塑性应变的方向，也就是说，流动准则定义了单个塑性应变分量随着屈服是怎样发展的。流动准则[29]由以下方程给出：

式中：λ——塑性乘子（决定了塑性应变量）；

Q——塑性势，是应力的函数（决定了塑性应变方向）。

流动方程是塑性应变在垂直于屈服面的方向发展的屈服准则中推导出来的，即Q等于屈服函数，这种流动准则叫作关联流动准则，如果使用其它的流动准则，则叫作不关联的流动准则[30]。

4　强化准则

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[关键词]钢结构 组装 焊接 变形 应力 矫正

中图分类号：TP393.08 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0233-01

1、焊接应力与释放概述

1.1焊接应力概述

焊接应力：是焊接过程中焊件内产生的应力。它是导致结构变形，形成裂纹的主要原因。焊接应力可分为瞬态热应力和焊接残余应力。焊接应力的危害可从两方面考虑：

（1）对结构完整性的影响

焊接热应力可促使焊缝产生热裂纹，残余应力导致焊后延迟裂纹的形成。

（2）对结构服役性能的影响

焊接残余应力可以加速疲劳破坏，导致应力腐蚀开裂（包括硫化物引起的开裂和碱脆破坏），产生低温脆断破坏，促进材料的腐蚀磨损等，压缩残余应力还会造成薄板结构或细长杆件的压曲失稳，产生面外变形。

1.2.应力释放

应力释放（stress relief）是指物体内某一点的应力由于释放能量而降低的现象；确切地说是能量释放。应力释放一般有两种情况：其一，在应力集中的部位，如断裂端点和交叉部位等处发生形变或破坏，导致应力释放。其二，并非应力集中的地区岩质相变、岩石力学性质变化或其他原因，致使强度降低，也会发生形变或破坏，造成应力释放。

2、焊接应力减小与释放的研究

在焊接过程当中，由于焊接点的好坏，往往会出现焊接残余应力，焊接残余应力和残存变形将影响构件的受力和使用，并且是形成各种焊接裂纹的因素之一，应在焊接、制造和设计时加以控制和重视。因此在焊接大型钢结构屋架的时候，由于我们需要对焊接应力进行详细的分析与研究，将焊接应力所产生的影响降低到最小的限度。一般来说，焊接的方式主要分为几种，热时效、加载法、超声冲击与锤击。以下就这几种方式进行探讨。

2.1.大型钢屋架不应采用热时效方法

对重要焊接构件先进行整体热时效，然后在现场与其它构件进行组合拼焊的工艺是建筑钢结构制造常采用的方法。在焊接很多大型钢结构建筑物的时候，我们一般都是采用整体热时效，然后运现场拼焊。采用盲孔法残余应力测量技术对转换柱热时效工艺效果，通过热时效的焊接方式，可以具有焊缝去氢、恢复塑性和消应力三重功能。在焊接过程当中，一般认为热时效的消应力效果为40-80%，能有效的保证焊接的效果完整。

但是对于本论文案例――大型钢结构屋架来说，在现场采用的拼焊的方式，很容易导致残余的应力依然保存在钢的结构当中，无法再焊接的过程中消除，加上现场无法采用进一步的热时效的方式对屋架进行处理，仅采用局部的热时效无法达到消除整个残余应力的要求，加上局部的热效应在加热的边缘还会出现新的残余应力无法得到清除。因此现场采用局部热时效的方式建议在焊接过程当中作为焊接小型的钢材为主。焊接大型钢结构的屋架建议考虑其它补充、替代工艺。

2.2.建议采用加载法

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。这种方式可以在一定程度上进行进行大型钢结构屋架的焊接。由于在焊接前先将所焊接的钢彩进行拉伸。在焊接完毕之后，钢材能够在恢复时抵消焊接应力的影响，并且能够有一定的伸缩度，提高屋顶的承重能力。因此焊接大型钢结构屋架应该主要采用这种方式。

2.3.焊接过程中补充使用超声冲击与锤击的方法

超声冲击消应力技术由乌克兰巴顿焊接研究所提出，近年引入我国，已在北京电视台钢结构立柱上进行过试验。超声冲击消应力工艺的特点是：在超声频率（≥16KHz）下应用束状冲头，在对焊趾和焊缝表面进行冲击；从实验的数据来看：

⑴超声冲击对一定深度的表层有消应力的效果，在采用对焊道全覆盖冲击时，被冲击的表面会形成压应力，对2～4mm深度层消应力效果可达34～55%。

⑵采用焊趾冲击法，可以快速修复焊趾的缺陷，降低应力集中。并伴随其压应力区的作用可以在一定程度上降低焊趾边未受冲击焊缝的残余应力，下降率达19%，对提高接头的疲劳寿命有明显作用。

⑶由于冲击工艺处理的特点，仅可以用于冲击工具可达的外表面，其工作效率约为1200mm2/min。

冲击工艺一般采用的应压力的方式将焊接应力随着振动的方式进行消除，这种工艺一般适用于短焊接的局部处理。例如修补焊接口，小配件焊接方式等。焊接后容易产生延迟冷裂纹的情况。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、结束语

从上述分析我们可以知道，在焊接的过程当中会出现焊接应力来影响整个焊接的结果，因此在焊接之前，认真了解所焊接的工艺属于什么类型的产品和焊接的方法等，就能够在焊接过程当中最大限度的消除焊接应力。

⑴ 建筑屋架钢结构焊后存在高的残余应力，时效工艺可以明显降低应力水平，对安全性及使用寿命带来好处。

⑵ 上述消应力工艺皆可应用于大型钢结构屋架：其中热时效可作为重要零部件的整体消应力工艺；加载法、超声冲击、锤击可作为现场拼焊后的消应力和控制应力集中的工艺；加载法可更广泛地满足现场拼焊控制残余应力的要求。

参考文献

[1] 姜留军.浅谈钢结构焊接应力、变形的控制[J].企业家天地（理论版）. 2011（02）.

[2] 张幸，刘晓丽，安珍仙.焊接应力对构件的危害及消除[J].摩托车技术. 2010（02）.

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关键词：焊接应力，焊接变形，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

中图分类号： U445.58+3文献标识码：A 文章编号：

目前，国内外的工程结构大都属于焊接结构。焊接工艺直接关系到工程质量。而焊接应力是焊接裂纹及变形产生的原因，因此为了避免焊接结构破坏，因尽量减小和消除焊接应力。

1. 焊接应力的产生及危害

焊接过程中焊接件热量传输的不平衡产生不均匀的温度场，使材料产生不均匀的膨胀与收缩，从而形成内应力场。此外，焊件在热循环的作用下，焊缝内部金属组织发生变化，产生相变应力。持此之外，刚性固定以及焊接件之间相互关联，也会产生焊接应力。室温下，残存于焊接件中的内应力影响焊接结构的力学性能、受压稳定性、尺寸稳定性和加工精度等。

2. 控制焊接应力的措施

2.1 设计合理的焊接顺序

2.1.1 间断后退法

常用于较短裂纹的焊缝。施焊前把焊缝分成适当的小段，标明次序，进行间断焊接。焊缝边缘区段的焊接，从终端向中心方向进行，其他各区段接首尾相接的方法进行，如图1所示。

图 1

2.1.2 先错开后直通法

对于交叉焊缝的焊接，如果焊接顺序选择不当，容易造成三向应力状态。一般优先选择先焊错开的短焊缝，后焊直通的长焊缝。

2.1.3 间断逆向对称法

此法多用于较长裂纹的焊缝。同样将焊缝分成若干对称小段，标明次序，进行焊接。

图 2

2.2 预热法

焊接前对焊接件进行预热，不仅可以减少内应力，而且也是一种减少变形的好方法。焊前将焊件整体或一部分加热，降低焊接过程中的温度场的不平衡性从而减小焊接应力。焊件是否需要预热，需要综合考虑焊件材料的成分、厚度和结构钢都等因素。

在焊接中、高碳钢、合金钢、铸铁等材料时经常采用预热法。低碳钢和有色金属的塑性较好，只有对大截面零件进行焊接和在气温较低的情况下焊接时才进行预热。高碳钢视含碳量不同，可以预热到300℃以上，铸铁零件则应预热到600℃上。焊件越厚、刚度越大的焊接结构，越需要预热。因为焊件越厚，热量散失越快，冷却速度高，需要预热减缓冷却速度。焊接结构刚度越大，焊缝收缩所受到的制约也越大，焊接应力越大，采用预热法可以降低焊接应力。

2.3 合理选择焊接规范

合理选择焊接规范，对减少焊件变形影响很大。如随着电流强度的增加，焊件变形相应增大。为了尽量焊接过程中的热影响，根据实际情况，合适的情况下采用小直径焊条和小电流焊接，可以减少焊接残余应力。

消除焊接应力的方法

3.1 热处理法

整体热处理：消除应力的程度主要决定于材质的成分、组织、加热温度和保温时间。低碳钢及部分低合金钢焊接构件在650度，保温20~40h，可基本消除全部残余应力。

局部热处理：大型焊接结构，受加热炉的限制或要求不高时采用这种方法。可采用火焰、红外、电阻、感应等加热方式，应保持均匀加热并具有一定的加热宽度。低合金高强钢，一般在焊缝两侧各100-200mm。

3.2 机械锤击法

在长焊缝焊接过程中，趁着焊缝和堆焊层在赤热状态，用手锤敲打，可以抵消焊缝的收缩和减少内应力，减小或矫正变形。锤击施焊部位，可以提高金属的机械性能和耐蚀性。延展性能较好的金属，采用这个方法效果较好。对于底层和表面层的焊缝一般不锤击。锤击时必须注意选择合适的温度范围。比如钢铁材料温度在300℃-500℃时有蓝脆性，也不能进行锤击。铝加热到400℃-500℃时，强度几乎丧失，此时，锤击会损坏焊件。含磷高的钢铁材料，冷态锤击时也易产生裂纹。

3.3 振动时效法

振动时效作为目前比较常用的一种时效方式，已经越来越多的应用于各个机械制造行业。振动时效适用于碳素结构钢、低合金钢、不锈钢、铸铁、有色金属等材质的焊接结构；可插在任何工序之间多次处理；几十米长、数百吨重、上千条焊缝的工件都可适用。 具有低能耗、短周期、无污染等优点。

4. 焊接变形的控制及矫正方法

4.1 刚性加固法

刚度大的焊件，焊后变形一般都较小。因此，施焊前如果加强焊件的刚性，则可防止被焊件在焊接时产生变形。对于壁厚小于等于2mm的薄壁零件和折断零件的焊接，常需加以刚性固定，以防变形或错位。固定的方法有很多形式，有时采用专用的焊接夹具，有时点焊固定在刚性工作台上，有时利用焊件本身构成刚性结构。

4.2 反变形法

预加反变形法是根据经验和焊件金属性质，预先凭经验估计出焊修后发生变形的方向和收缩量，在焊修前，将工件用机械方法预先使焊件向相反方向变形，或将焊件布置成相反的位置，使焊修后的变形恰好和预变形抵消，达到所需要的正常状态。

4.3 合理控制焊接线能量

焊接线能量是一个非常重要的参数，对焊接变形有着明显的影响。焊接过程中，线能量的提高会导致变形程度的增大。所以在保证焊接质量的前提下，选择尽可能小的线能量。因此恰当的焊接坡口形式尤为重要。在保证焊接质量的前提下，破口应尽可能小，甚至不开坡口，比如超窄间隙的焊接，线能量很小，热输入小，很好地控制了焊接变形。

4.4 矫正法

整体热矫正是指将整体构件加热至锻造温度以上再进行矫正的方法,可用以消除较大的形状偏差。但是焊后整体加热容易引起冶金方面的副作用,限制了该方法的进一步推广及应用。

局部热矫正多采用火焰对焊接构件局部加热,在高温处,材料的热膨胀受到构件本身刚性制约,产生局部压缩塑性变形,冷却后收缩,抵消了焊后部位的伸长变形,达到矫正目的,火焰加热法采用一般的气焊焊炬,不需要专门的设备,方法简便灵活,因此在生产上广为应用。

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关键词：焊接应力；化工；机械设备；危害；办法

焊接的过程主要通过局部加热进行。焊接变形指的是由局部的膨胀和收缩引起的整体形状和尺寸的发生改变；内应力产生的原因是焊接过程中焊件各部分变形幅度不同和焊件之间相互制约。焊接变形与内应力对产品的质量和使用安全产生巨大的影响。

一、 焊接应力及种类

焊接应力包括在焊接结构中由内外因素而引起的拘束应力和在焊接接头中显微缺陷处聚集扩散氢形成的氢致局部应力。焊接应力的大小及分布受到焊件材料、焊接材质、焊接方式、装配焊接顺序、焊接参数、焊接构件的刚度以及外加的拘束程度等因素的影响。按照焊接应力在空间的方向可以分为单向应力、双向应力和三向应力。薄板对接时，可以认为是双向应力。三向应力通常出现在3个方向焊缝的交叉处、大厚度焊件的焊缝以及存在裂纹、夹渣等缺陷处。三向应力使材料的塑性降低、容易导致脆性断裂，它是一种最危险的应力状态。常见的焊接应力有纵向应力、横向应力和厚度方向应力。大量的研究表明，当构件经受不均匀加热时，会在局部区域产生塑性应变。当热源撤离、构件温度恢复到原始的均匀状态时，由于在构件内部发生了不可恢复的塑性变形，因而产生了相应的危害。

热应力和组织应力是根据产生焊接应力的原因划分的；纵向焊接应力和横向焊接应力是根据焊接应力作用的方向划分的，具体来说，根据焊接应力在空间方向的不同，又可分为单向应力、双向应力和三向应力。严格地说，焊件中的应力应为三向应力。但对薄板，其焊接应力主要为单向或双向应力。单向应力对焊件的强度影响不大，有时不必消除；但若板厚大于25～30m m，则焊缝存在双向或三向应力，焊缝金属的强度及冲击值将显著下降，因此应采取一定的措施以减小和消除焊接应力。

二、 焊接应力产生的原因及危害

焊接应力是焊接过程中焊件被加热或冷却时体积变化受阻而产生。在焊接过程中引起体积变化的主要原因是：由于温度降低体积收缩和低温时组织转变而引起的体积变化。

（一）焊接应力受组织转变的影响

组织转变发生在在焊缝金属和热影响区金属的加热和冷却过程中。组织应力是由于不同组织的不同密度，引起组织转变过程中，焊缝区金属的体积膨胀或收缩而产生的焊接应力。

焊接应力的危害主要表现在以下几个方面。

①对焊接区金属的抗疲劳强度和塑性产生不良影响 焊接区的应力状态往往复杂多变，且峰值往往很高，在高应力区常常发生过塑性拉伸，降低材料的塑性及工件的抗疲劳强度。这对承受动载荷的结构危害很大。

②诱发焊接裂纹的产生 因受阻而发生焊接区收缩的拉应变，当其超出该材料的承受范围时，则会在焊接区造成裂纹。

③对应力腐蚀速度产生促进作用 应力腐蚀速度受到拉应力的影响会加快。

④对焊件精度产生降低作用 在温度、时间等的作用下焊接应力会逐渐变低，这种降低容易造成焊接件的整体形状、尺寸发生一些变化。

（二）热收缩影响焊接应力

在冷却过程中，已凝固的焊缝金属由于在垂直焊缝方向上产生较大的温度差别，低温区金属限制高温区金属的收缩，在两部分金属中同时引起内应力结果就是，高温区金属内部存在拉应力，低温区金属内部存在压应力。这种由于冷收缩受阻而产生的焊接应力称为热应力。热应力是焊接应力中最主要的形式。

四、降低和消除焊接应力的对策

设计、工艺及焊后处理三方面是降低和消除焊接应力的三大主要对策。

（一）设计方面

关键对焊缝进行正确布置，降低应力叠加，从而大大降低应力峰值。

1.避免将焊缝设置在断面剧烈过渡的区域。例如折边封头过渡区圆角半径很小、非等厚连接处等断面剧烈过渡区，都不适合进行焊缝设置。断面剧烈过渡区存在应力集中现象，断面厚薄（粗细）悬殊会造成刚性差异和受热差异悬殊，增大焊接应力，故应避免。当不可避免时，可将厚件削薄实现等厚连接

2.在布置焊缝时尽可能分散，避免产生交叉。一般来说，筒体纵缝的间距要求大于1 0 0 m m。尽量避免使用交叉焊缝，以免三向应力的产生。但并非完全不能采取交叉焊缝，在大型容器的制备过程中时，为采用自动化程度较高的工艺装备，提高生产率，对那些塑性较好的材料（低碳钢、16M n钢等）也可采用十字交叉焊缝结构。如对大型球形容器我国规定了两种并行的焊缝拼接法。

3.对结构设计进行改进，降低焊件局部刚性，从而降低焊接应力。对于一些厚度大、刚性大的工件，为防裂可开圆槽。

（二）工艺方面

1.在焊前进行预热。通过预热降低焊接时温度差异，减缓冷却速度，从而降低热应力。小件焊件可进行整体预热；对于尺寸较大的焊件，只能采用局部预热，预热部位应在焊缝区以外。

2.对焊接顺序进行合理安排。焊接顺序安排的基本原则是：在刚性较小的情况下进行大多数焊缝的施焊，以便焊件的自由收缩，从而降低焊接的应力；对于收缩量最大的焊缝，应该现行焊接，如结构中既有对接焊缝，又有角焊缝，应先焊对接焊缝，后焊角接焊缝。

3.对焊缝进行锤击。在焊缝金属的冷却过程中，利用圆头小锤对焊缝进行轻轻的敲击，拓展焊缝，可有效减少焊接应力。

（二）焊后处理

1.机械拉伸的方法。加载完成焊接的结构，加强结构内部应力，使之接近屈服强度，最后进行卸载，以达到部分消除焊接应力的目的。如容器制造中的水压试验。

2.焊后热处理的方法。焊后热处理是最常用的消除焊接应力方的法，此方法是利用在高温下材料屈服极限的减少，在应力高的地方发生塑性流动，从而达到消除焊接应力的目的。一般采用消除应力退火。其规范视材料、板厚及预热情况而异。焊后热处理对消除焊接应力虽有较好的效果，但应注意对某些合金钢，尤其是板厚较大时，易产生再热裂纹。

参考文献：

[1]杨晓丹.谈化工机械设备焊接工艺规程[J].中国石油和化工标准与质量，2012，32（3）：59.

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关键词 焊接；残余应力；消除方法

中图分类号 TG4 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2015）145-0036-02

随着科学技术的发展，焊接技术也已经发展的越来越普及。焊接技术在对其他材料进行加工的过程中，具备着节省原材料、拥有很好地封闭性、工序简单等优点，而且还能够制造出很多其它工艺技术不能完成的任务。但是，焊接也存在着一些问题，其中最主要的就是由于在焊接过程中出现温度场而受热应变形成的残余应力。在日常调查中发现，焊接残余应力会在很大程度上影响部件的承载力，所以，必须要想办法消除焊接残余应力，提高部件焊接精度的同时，还能增加部件的承载力。

1 焊接残余应力产生的原因

1.1 塑性压缩造成的纵向残余应力

在焊接的过程中，由于温度上的差距，焊缝及其周围都会受到因热膨胀和周围温度较低的金属的拘束，从而产生压缩塑性应变。当焊接完成之后，温度骤减，母性材料就会制约着焊缝和近缝区域之间的收缩，这就在很大程度上导致了残余应力的存在。并且残余应力的范围将会和高温环境下造成的塑性范围相一致，弹性拉伸区域和残余拉应力也是相对应的。从这些都可以看出来，塑性压缩就是造成焊接过程中纵向残余应力的主要

原因。

1.2 塑性压缩的应变导致的横向残余应力

塑性压缩的应变，除了能够说成是造成纵向残余应力的主要原因，同时也能理解为造成横向残余应力的原因之一，但是造成横向残余应力的主要原因是母材的收缩。当对母材进行焊接时，母材会出现膨胀现象，并且当焊接缝的金属材料逐渐形成固体时，膨胀中的母材必定会受到压缩，这种塑性压缩是横向收缩中的重要的一部分，焊缝自身那一小部分收缩仅仅只占到横向收缩的十分之一左右。主要的横向收缩那部分存在于焊接缝沿着焊缝轴线进行切割后的中心区域，那才是拉应力中的横向应力。

2 降低残余应力的对策

2.1 科学、合理的编排焊接顺序

这样做的主要原因就是要使得焊接时尽可能的让焊缝自由的收缩，减少更多的外界影响因素。在这种合理的顺序下，首先就是要焊一处收缩量相对比较大的焊接缝，保证焊接缝在自身结构总体刚性相对较弱的情况下能够自由的收缩，减少其他物质的限制。接下来就是焊接一处互相错开、互不影响的焊接缝，最后就是焊接直通的焊接缝。上面说的只是一般简单的焊接，如果遇到相对较麻烦的焊接，比如交叉焊缝接头，那就要按照一定的顺序来进行焊接。按照受力的大小进行先后焊接，受力比较大的先进行焊接，这样合理的安排焊接顺序，可以尽可能地避免各处焊缝受力不均的现象出现，确保了焊缝的科学、合理、有效的分布。

2.2 采用预热缓冷法

采用该种方法主要就是为了减小焊接应力，因为在焊接过程中，焊件自身会形成较大的温差，温差越大，焊接的应力就会越大。采用预热缓冷的方法，能够一定程度上减小焊件的温差，从而减小焊接的应力。采用这种方法，一般情况下都会在焊接之前将焊件放入火炉中进行加热，在焊接的时候，要防止焊件迅速降温，进而降低焊缝和焊件其他部位之间的温差，让两者之间膨胀系数相差不大，降低焊件的应力。倘若不能够将整个焊件进行预热，也可以让焊缝附近预热，一样不会影响该种方法的效果。但是，在预热的过程中，一定要保证均匀预热，温度稳定上升。在焊接完成之后，如果焊接部位的温度没达到600℃，要将其加热到那个温度，在进行缓冷的步骤。

2.3 锤击法

在经过试验后的效果显示，焊接后的焊件经过一定程度上的锤击之后，焊缝附近残余的应力会降低。在那些离焊缝比较远的部位，经过锤击后，残余的应力依然存在。但是，如果冲击能量不断地增加，那么焊件的残余应力会不断地减小，这种减小到了一定的程度时，也会减缓残余应力减小的速度。总之，锤击法对于减小残余应力是一种确实可行而且效果明显的方法，值得推广。

3 消除残余应力的方法

3.1 热处理的方法

这种方法对于焊件的性能有着至关重要的作用，它不仅可以消除残余应力，还能够改进焊接接头的性能。热处理方法就是在焊件还处在高温条件下的时候，去降低屈服点和蠕变现象，从而实现去除残余应力的一种方法。这种方法分为两个步骤，首先就是总体热处理，其次是局部热处理。在总体热处理的过程中，加热的温度和保温时间和加热以及冷却速度都会影响到去除焊接残余应力的效果。这几个因素里面，最重要的也是最难以控制的就是保温时间，因为它的计算受到很多因素的影响，而且知道时间也要通过人工去控制，这就造成了很大的不确定性和产生误差的可能。一般情况下，一毫米厚就要一到两分钟，但是，时间又要被控制在30分钟到3小时之间。在局部热处理的过程中，一般只能降低残余应力的峰值，而不能直接消除残余应力。但是对于消除残余应力的过程起到了无可替代的作用，所以局部热处理还是需要的一个步骤。在采用热处理的方法时，加热的方法主要有电加热和火加热两种，而且消除残余应力的效果和加热范围的关系很大，所以一般需要大范围的加热才能达到较好的效果。

3.2 加载的方法

加载的方法，目的就是为了使得焊接缝周围形成的压缩塑性变形和焊缝周围的拉伸塑性变形两者形成抵消，从而让应力保持松弛状态。它主要就是采用各种方法，在部件上制造一定的拉伸应力，让这个应力来完成与压缩塑性变形产生的力进行抵消。在如何形成这种拉伸应力的方法上有两种：第一就是机械拉伸的方法，第二则是温差拉伸的方法。机械拉伸法就是对部件进行加载荷处理，让焊缝区域形成塑性拉伸，这个塑性拉伸形成的力将会和已经存在的那个压缩塑变应力达到抵消的作用，从而消除焊接过程中形成的残余应力。温差拉伸法，主要就是利用了受热膨胀的原理，来达到消除残余应力的方法。它的做法过程，顾名思义就是利用温度差形成的力，让焊缝两侧的金属通过受热膨胀后，往焊缝区进行拉伸，逐渐的形成拉伸应力，最后和那压缩塑变应力进行抵消作用。这两种拉伸方法都是采用抵消的原则，从而达到减小甚至消除残余应力的目的。

4 结论

在每次焊接工作之前，一定要将原件的性质以及能承受的焊接条件进行深度的考察、研究，合理、科学的制定焊接技术的安排。通过已经考察好的东西，选择合理、有效的焊接工艺程序，采取有效的措施，最终得到一个较好的焊接结果。在达到相关焊接质量条件的同时，也在不断的提高焊接技术，对以后的焊接技术领域做好一步一步的铺垫。

参考文献

[1]汪建华，陆皓.预测焊接变形的残余塑性应变有限元方法[J].上海交通大学学报，2010，31（4）：53-56.

[2]万春辉，李朝阳，刘向敏，等.振动时效工艺在消除焊接残余应力中的应用[J].机械产品与科技，2011（4）：

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关键词：坡口形式；残余应力；有限元法；数值模拟

引言

在焊接结构的生产中，结构的承载能力是人们普遍关注的问题。有许多因素均对结构的承载性能发生影响，焊缝坡口形式就是其中重要的工艺参数之一。开坡口的目的在于使焊接生产过程顺利进行，确保焊接质量和接头的使用性能，减小焊接变形和焊接材料的消耗，带来良好的经济效益。焊接坡口的设计非常关键：坡口形式的选择不仅直接影响到焊接结构的生产成本，而且将直接影响到接头的化学成分、组织和力学性能[1]。坡口小的焊缝熔敷系数偏小，易形成窄而深的焊缝，影响熔池结晶，易产生区域偏析；拘束应力大时易导致焊接热裂纹的产生[2，3]。坡口加大，焊接工作量大大增加，而且接头区的焊接应力也大大增加，这对钢结构初始应力的控制极其不利，同时也增大生产成本。因此，合理确定焊缝的坡口角度是十分重要的[4]。

1 有限元数值模型

1.1 焊接工艺方案

文章的研究对象为两块25#钢的对接钢板，采用长宽高分别为300mm×100mm×6mm的钢板，选取单边V形坡口和Y形坡口在不同坡口角度下对其进行焊接[5]，坡口形式及坡口角度如图1（a）～（d）和图2（a）～（d），对产生的焊接残余应力进行分析比较，从而研究不同坡口形式对焊接残余应力大小及其分布的影响。

1.2 焊接温度场

文章的有限元模型如图3所示，选用三维用八节点六面体 SOLID70单元来进行温度场的计算。划分网格时考虑到焊接是一个高温瞬态非线性过程，在焊缝及其附近的部分用细密的网格，在远离焊缝的区域，单元网格可以划分得相对稀疏些[6]。有限元分析采用热源模型的是均匀体载荷生热率HGEN，焊缝的形成和焊接热源的移动采用单元生死方法进行模拟，在开始计算前，将焊缝中所有单元“杀死”，相当于焊前的装配状态，在计算过程中，按顺序将被“杀死”的单元“出生”，模拟焊缝金属的填充过程[7，8]。同时，给激活的单元施加上述生热率HGEN，热载荷的作用时间等于实际焊接时间。

1.3 焊接应力场

在焊接应力场分析时采用和焊接温度场同样的有限元模型，对焊件进行温度场分析后，重新进入前处理模块，将热单元SOLID70转化为对应的结构单元SOLID45。并把焊接温度场的结果作为焊接应力场的预定义场进行计算，指定塑性分析选项为经典的双线性随动强化（BKIN）模式，同时考虑材料的力学性能随温度变化的特性[9]，并定义随温度变化的屈服应力和剪切模量，设置相关的求解选项并求解。焊接应力场分析时，施加边界条件对焊件进行相应的约束。

2 计算结果与讨论

通过对试板采用单边V形坡口和Y形坡口下五种不同坡口角度连接的薄板进行焊接模拟，得到了焊接残余应力的应力分布云图。图4（a）～（e）和图5（a）～（e）为试板在单边V形焊接坡口形式下的焊后横向残余应力与纵向残余应力分布。图6（a）～（e）和图7（a）～（e）为试板在Y形焊接坡口形式下的焊后横向残余应力与纵向残余应力分布。

为了研究单边V形坡口和Y形坡口在不同坡口角度下的焊接残余应力分布大小和规律，文章分别在板件上表面平行焊缝方向取3条路径，如图8中的1～3，下文中分别用P1～P3表示，分析该路径上横向和纵向残余应力分布情况。

图9（a）～（c） 和图10（a）～（c） 分别为采用

单边V坡口焊接的试板在五种不同坡口角度下沿路径P1～P3的横向残余应力与纵向残余应力分布大小及形态。图11（a）～（c） 和图12（a）～（c） 分别为采用Y形坡口焊接的

试板在五种不同坡口角度下沿路径P1～P3的横向残余应力与纵向残余应力分布大小及形态。

从图9～图12可以看出，采用单边V形坡口焊接的板件焊后横向残余应力和纵向残余应力随着坡口角度的增大而变大，采用Y形坡口焊接的板件，其焊后横向残余应力和近焊缝区、焊缝区的纵向残余应力随着坡口角度增大而变大，这是由于焊缝体积差异导致的。当焊缝中填充材料越多，金属熔化产生的热量越大，导致焊接残余应力就越大。

对比图9和图11可以看出，在坡口角度一定时，采用单边V形坡口焊接的板件，其焊后横向残余应力普遍大于采用Y形坡口焊接的板件；对比图10和图12可以看出，在坡口角度一定时，采用单边V形坡口焊接的板件，其焊后纵向残余应力也普遍大于采用Y形坡口焊接的板件。当坡口角度一定时，单边V形坡口形式下的焊缝区体积大于Y形坡口坡口形式下的焊缝区体积。这同样表明焊缝中填充材料越多，金属熔化产生的热量越大，导致焊接残余应力就越大。

以上结果表明，对单边V形坡口和Y形坡口的不同坡口角度而言，焊接残余应力将随着坡口角度的增大普遍呈变大趋势。同时，当坡口角度一定时，单边V形坡口比Y形坡口产生的焊后残余应力大。这说明单边V形坡口和Y形坡口在不同坡口角度下，角度较小的坡口能有效降低焊件的纵向和横向残余应力；在坡口角度一定时，Y形坡口则相比于单边V形坡口更能够有效地降低焊后残余应力。

3 结束语

（1）当坡口形式一定时，随着焊接坡口角度的增大，焊后横向残余应力和纵向残余应力普遍呈变大趋势。

（2）当坡口角度一定时，Y形坡口产生的焊后残余应力小于单边

V形坡口产生的焊后残余应力。

（3）当焊缝中填充材料越多，金属熔化产生的热量越大，导致焊接残余应力就越大。选择总体积较小的焊缝，能够有效降低焊接产生的残余应力。

参考文献

[1]王诚英，尚军，张建勋，等.焊接坡口形式对不同匹配焊接接头性能的影响研究[J].机械强度，1998，20（1）：30-34.

[2]DL/T868-2004.焊接工艺评定规程[S].

[3]陈蕴博，马炜，金康.强韧微合金非调质钢的研究动向[J].机械工程材料，2001，25（3）：1-6.

[4]徐坚，李秀玲.T形角焊缝接头的坡口角度研究[J].金属铸锻焊技术，2010，39（17）：162-164.

[5]孙景荣.实用焊接手册[M].北京：化学工业出版社，2007.

[6]Artem Pilipenko. Computer simulation of residual stress and distortion of thick plates in multi-electrode submerged arc welding and their mitigation techniques[D].[Master Degree Thesis].Trondheim：Norw

egian University of Science and Technology，2001.

[7]陈家权，沈炜良，尹志新，等.基于单元生死的焊接温度场模拟计算[J].热加工工艺，2005，7：64-65.

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频谱谐波时效设备采用领航者振动消除应力专家系统。频谱谐波振动时效处理时，先将待处理的铝合金型材焊接结构部件固定在专用工装上，对焊接结构件进行模态分析，提取焊件多个有效模态振型。然后对焊件进行频谱分析，优化谐波频率。最后对频谱分析的多种谐波频率进行动态应变检测，再结合模态分析振型与动态应变检测结果，选择动应变大的五种谐波频率55、96、101、106、123Hz进行定位时效处理。超声波冲击处理试验采用HY2050型豪克能焊接应力消除设备。超声波冲击时，冲击处理的范围在方形截面型材的对接焊缝及焊缝两侧各100mm内。超声波工作频率19～20kHz，额定功率1.0kW，最大振幅50μm。由于焊缝余高已被铣平，所以超声冲击头形状选用扁平式。参照GB/T7704-2008采用X射线测试方法测定处理前和处理后焊接区的残余应力，铝合金型材焊接件及残余应力测点位置。

2实验结果与分析

2.1频谱谐振时效处理后残余应力

铝合金型材焊接结构部件在频谱谐波振动时效处理前和处理后的对接接头残余应力分布状态如图2所示，其中平行焊缝方向为纵向残余应力σx，垂直焊缝方向为横向残余应力σy。，对于纵向残余应力，焊缝中心线处的最高拉应力147MPa，经频谱谐波时效处理后降低到20.9MPa；在距离焊缝中心线15mm的近缝区，最高拉应力为164.3MPa，频谱谐振后下降到31.2MPa，焊缝及近缝区最高残余拉应力消除80%以上。观察其他部位各测点有许多残余拉应力经频谱谐振后转变为残余压应力。对于横向残余应力，焊缝中心线部位的最高拉应力值为72.8MPa，经频谱谐波时效后此应力降低到-99MPa，最高残余应力完全消除。在距离焊缝中心线15mm的近缝区，最高拉应力值67.3MPa，经频谱谐波时效后下降到15.6MPa，最高残余拉应力消除76.8%以上。焊件经过频谱谐波振动时效后，纵向残余应力由初始范围192.6MPa至-63.7MPa变化为31.16MPa至-83.28MPa，残余应力均匀化率达55.4%；横向残余应力由初始应力范围176.1MPa至-175MPa改变为46.66MPa至-108.8MPa，应力均匀化率达55.7%。

2.2超声波冲击处理后残余应力

型材焊接结构件在超声冲击处理前和处理后方形截面对接接头的残余应力分布状态如图3所示。由图3可知，铝合金型材构件在刚性约束条件下焊接后，纵向和横向残余应力都呈拉应力状态，最高残余拉应力集中在焊缝及其附近区域，其中纵向应力达197.4MPa，横向应力达190.2MPa。经超声冲击处理后，焊缝及近缝区附近的残余应力均明显降低，最低下降到38.5MPa。经计算，纵向和横向残余拉应力分别下降37.2%和30.5%。纵向残余应力由初始应力范围197.4MPa至101.2MPa改变为124.5MPa至38.5MPa，纵向残余应力的均匀化率为10.6%；横向残余应力范围由190.2MPa至61.5MPa改变为124.1MPa至38.9MPa，横向残余应力的均匀化率为33.8%。

2.3频谱谐振与超声冲击联合处理后残余应力

对铝合金焊接部件进行频谱谐波时效处理，然后对近缝高应力区进行超声波冲击处理。焊接接头在焊缝附近的纵向残余拉应力较大，经频谱谐振处理后整体上残余应力下降33.7%，但在近缝区仍有100MPa以上的残余拉应力。随后对近缝区进行超声波冲击处理后，残余应力下降58.9%，且应力水平均下降到70MPa以下。2.4频谱谐振和超声冲击处理后接头力学性能铝合金型材焊接件分别经频谱谐波振动时效和超声冲击处理后，焊接接头标准拉伸试样在1mm/min速率下的室温拉伸试验以及弯曲试验结果列。显然，方形截面型材对接接头经过频谱谐振或超声冲击后，抗拉强度都符合JISZ3040规定的不小于285MPa的要求，弯曲试样经180°弯曲后完好。铝合金型材焊接部件分别经频谱谐波振动时效和超声冲击处理后，并在保留超声冲击处理表面粗糙度的条件下，焊接接头的标准疲劳试样在室温下脉动拉伸疲劳S-N曲线如图4所示，其中频谱谐振接头循环寿命为107次的疲劳极限达到100MPa，而超声冲击处理后的接头疲劳极限接近但略低于频谱谐振接头。

3结论

(1)铝合金型材焊接结构件经频谱谐振处理后残余应力均匀化率可达50%以上，适合整体焊接结构的消除残余应力处理，而超声冲击法更适于焊缝及近缝区等局部去应力处理。

(2)对于铝合金焊接件首先采用频谱谐波振动时效法进行整体处理可消除30%以上的残余拉应力，继续对焊缝及近缝区进行局部超声冲击处理，残余拉应力消除率可达近60%。

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关键词：焊接 残余应力 形成机制

焊接是繁琐结构生产时一种重要加工方式。焊接结构和其他相关加工方式相比较来讲能够节约金属材料，拥有良好的密封性，工序相对简单且制造的周期比较短，能够制造许多其他工艺方法无法完成的结构。可是，因为焊接时出现温度场造成受约束热应变、塑性应变，所以形成残余应力。通过调查研究表明，焊接残余应力严重影响着部件的承载能力等，因此一定要在最大程度上消除或是降低焊接残余应力，进而提升部件的整体焊接质量。

一、焊接残余应力产生的原因

针对纵向残余应力形成过程，通常运用图1进行描述，

图1 低碳钢在焊接过程中的纵向应力应变分布图

焊接时，焊缝及其附近因热膨胀受到周围温度较低金属的拘束，产生大量的压缩塑性应变。在降温时，母材的刚性会制约着焊缝和近缝区域的收缩，已经发生的塑性变形焊缝区域还会受到塑性拉伸过程中补偿部分压缩的塑性变形量，最后形成残余应力的范围会和高温环境下的遭受塑性压缩的范围相对应，除去弹性拉伸区域之外还存在塑性拉伸区域，而且弹性拉伸区域和残余拉应力也是相吻合[1]。明显可以得出，母材中出现塑性压缩是造成低碳钢板在焊接过程中产生纵向残余应力的重要原因。除此之外，塑性压缩的应变原理还可以描述成横向的残余应力的变形主要过程，而母材的收缩是造成焊接缝发生横向收缩的主要因素。在进行母材焊接时会出现膨胀现象，同时焊接缝的金属形成固体时，正在膨胀的母材一定会遭到塑性压缩，此收缩就是横向收缩的重要组成部分，焊缝自身的收缩大致只是现实收缩的10%。运用截面法把对接接头沿着焊缝的轴线进行切开，从板边堆焊过程中形成的变形趋势可以推出焊接缝的大致分布，焊接缝的两端一定会存在压应力，而中心范围部位是拉应力中的横向应力。

二、降低残余应力的对策

1.科学、合理编排焊接顺序

在进行焊接时尽可能让焊接缝可以自由收缩。首先要焊收缩量相对比较大的焊接缝，保证焊接缝在结构总体刚性相对比较小的前提下可以自由收缩[2]。然后焊接相互错开的短焊缝，再焊直通的长焊缝。如果焊接结构存在交叉焊缝接头，一定要先焊接工作过程中受力相对比较大的焊接缝，合理编排焊接顺序，以免出现焊缝受力不均匀现象，确保焊缝科学、合理地分布。

2.采用预热缓冷法

焊件自身的温差越大，形成的焊接应力就越大。在焊接之前对焊件完成预热，可以在一定程度上降低焊接应力[3]。通常情况下，在焊接之前把焊件投放在炉内进行加热，在焊接时避免加热过后的焊件快速冷却，从而降低焊缝位置温度和基体金属自身温度的温差，使两者膨胀数值渐渐接近，进而降低内应力。如果焊接件总体预热存在一定困难，可以选择局部预热，也就是在焊缝和两侧至少不少于80毫米出完成加热。另外，在预热过程中提升温度一定要保持均匀，而且要求整条焊缝每个位置的温度大体上保持一致。投放在退火炉进行缓冷时一定要把焊接过后的部件加热至600摄氏度，再缓慢冷却下来。

3.锤击法

经过研究证明，焊接缝在通过锤击处理之后可以在很大程度上降低熔合区域周边的残余应力[4]。在母材上距离熔合区域比较远的位置，残余应力的降低相对较小。加载冲击可以直接影响焊接残余应力。在冲击能量不断增大时，熔合线周围的残余应力会在大幅度上降低，而冲击能力增大到一定数值时，会减缓残余应力的转变速度。

三、消除残余应力的对策

1.热处理方法

热处理方法主要是在高温环境下降低屈服点与蠕变现象实现清除残余应力。另外热处理方法还能够改进接头性能。首先，总体热处理。加热温度和保温时间及加热、冷却速度等直接影响着热处理消除焊接残余应力的效果[5]。保温时间主要依据板的厚度来确定，通常情况下按照每毫米板厚为1至2分钟来计算，但是最短不可小于30分钟，最长不可多余3小时。对于碳钢、中低合金钢来讲，一般加热温度在580至680摄氏度之间，对于铸铁来讲，加热温度在600至650摄氏度之间。其次，局部热处理。运用局部加热处理仅仅可以降低焊接残余应力的峰值，不可以彻底消除焊接残余应力。采用的加热方式主要有电加热和火焰加热等。同时消除焊接残余应力和加热的范围及温度分布有着密切关系。

2.加载方法

加载方法主要是采用各种方式在部件上设置一定拉伸应力，从而使焊接缝和周围形成拉伸塑性变形，完成焊接过程中和焊缝周围形成的压缩塑性变形一一抵消，实现松弛应力的目标。第一，机械拉伸方法，主要是对焊件添加载荷，让焊缝区域形成塑性拉伸，在一定程度上降低已有压缩塑变，进而降低或是消除焊接残余应力，比如说压力容器中水压试验。第二，温差拉伸方法，运用温度差让焊接缝的两侧金属经过受热膨胀向焊接缝区域进行拉伸，从而形成的拉伸塑变和已有的压缩塑变相互抵消，在一定程度上降低焊接残余应力，或是消除焊接残余应力。

结束语：

长期以来，焊接残余应力是焊接过程中一个不可避免的缺陷，所以在焊接之前，一定要对该部件的材料和工作条件及力学性能等多个方面进一步明确、了解，科学、合理的编排焊接工艺，选择有效措施，才能够获取良好的焊接效果，从而满足总体焊件的相关焊接质量要求。

参考文献：

[1]汪建华，陆皓.预测焊接变形的残余塑性应变有限元方法[J].上海交通大学学报，2010，31（4）：53―56.

[2]万春辉，李朝阳，刘向敏，等.振动时效工艺在消除焊接残余应力中的应用[J].机械产品与科技，2011，（4）：23―25.

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关键词：电渣压力焊；竖向钢筋；焊接技术；施工工艺；应用

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.

中图分类号：TU511.3+2文献标识码：A 文章编号：

电渣压力焊在竖向钢筋焊接中的应用主要就是使用新型的竖向钢筋电渣压力焊接机进行钢筋的焊接。在钢筋连接施工中，使用这种新型的竖向钢筋电渣压力焊机不仅使用操作方便，而且焊接钢筋的质量效果也有一定的保证，并且在进行钢筋焊接施工过程中能够节省一定的钢材。新型的竖向钢筋电渣压力焊接机是专门针对竖向钢筋焊接的，它在进行竖向钢筋焊接施工过程中，可以实现一台竖向钢筋电渣压力焊接机可以同时实现多个钢筋焊接接头的有序焊接操作，这样的施工操作方法以及过程，不仅可以实现焊接设备利用率与焊接施工效率的大幅度提高，而且一定程度上还减少钢筋焊接的施工成本，并且施工工艺操作简单、速度较快，具有很明显的施工应用优势，在钢筋焊接施工中的应用非常广泛。

1、竖向钢筋电渣压力焊接原理

在进行钢筋焊接施工中，使用竖向钢筋电渣压力焊接机进行竖向钢筋的焊接，其相关焊接原理与钢筋焊接中其它的一些钢筋电渣压力焊接机的焊接原理基本相同。使用竖向钢筋电渣压力焊接机进行钢筋的焊接其原理就是通过要进行钢筋焊接的钢筋端头或者接头处设置的铁丝球，经过一定电压下的电弧的作用以及熔化焊剂的作用得到很高温度下的高温熔渣，这些高温熔渣把将要进行焊接的钢筋的端头进行均匀的熔化之后，再加上一定挤压作用力最后形成一个新的焊接接头，这样就完成了钢筋的焊接施工。需要注意的是使用竖向钢筋电渣压力焊接机进行钢筋的焊接施工，对于钢筋焊接中的上提以及下压施工操作需要人工进行控制操作，但是钢筋焊接过程中电源的接通以及焊接时间的控制则是由竖向钢筋电渣压力焊接机自动进行控制实现的。

竖向钢筋电渣压力焊接机进行钢筋焊接过程主要就是在通过电源接通之后电力作用产生的电弧以及弧丝，在这些电弧以及弧丝的作用下将焊剂以及将要进行焊接的钢筋断头或者接头快速的熔化成渣，熔化成的电渣的温度会非常的高。这时再将另一部分钢筋端头送入到竖向钢筋电渣压力焊接机中，当竖向钢筋电渣压力焊接机中的两部分钢筋的端头都达到一定的焊接状态或者焊接标准时，再通过竖向钢筋电渣压力焊接机的其它作用力进行两部分钢筋的焊接连接，最终会形成一个具有凸出接头的完整焊接钢筋。

2、竖向钢筋电渣压力焊接施工准备

在使用竖向钢筋电渣压力焊接机进行竖向钢筋的焊接时需要做好一定的焊接施工准备工作，这对于竖向钢筋电渣压力焊接机焊接施工的顺利进行有着积极的作用。一般在进行竖向钢筋电渣压力焊接机焊接施工时首先需要进行焊接施工设备的准备工作，包括竖向钢筋电渣压力焊接机焊接使用的焊接接头、控制箱和装焊剂的铁铲等，其中焊接机头包括焊接施工中会用到的夹具、监控仪表和操作杆等。其次使用竖向钢筋电渣压力焊接机进行钢筋焊接施工时还需要准备一些焊接施工所用的材料，包括焊剂、铁丝球以及钢筋等，其中钢筋焊接施工中使用的焊剂的颗粒一定要细，并且不要受潮；铁丝球子在钢筋焊接施工中是用来引燃电弧的。以上的这些钢筋焊接施工材料对于钢筋焊接施工的顺利进行有着重要的作用。另外，在使用竖向钢筋电渣压力焊接机进行钢筋焊接施工之前还应当注意对于即将进行焊接的钢筋的端头可通过切断机对钢筋进行切断，切断后的钢筋端头可以有少许的不平。

3、竖向钢筋电渣压力焊接施工要点

3.1 竖向钢筋电渣压力焊接施工工序

使用竖向钢筋焊接电渣压力焊接机进行钢筋焊接施工时，其主要的施工工艺主要是首先使用竖向钢筋电渣压力焊接机的夹具将即将进行焊接的两部分钢筋进行夹紧固定，进行两部分钢筋夹紧固定的时候应注意保持两部分钢筋的同心位置。然后在夹紧固定的两部分钢筋的端头之间放置一些铁丝球，这时可以关闭竖向钢筋电渣压力焊接机中焊剂漏斗，并需要将焊剂进行灌满。做好以上的施工操作之后就可以接通竖向钢筋电渣压力焊接机的电源开关，引燃电弧在电弧作用情况下形成一定的电渣，这时可以慢慢的将引燃的电弧进行熄灭，增加电渣流量，这时电渣池中电渣的温度会非常的高，注意观察钢筋端头的熔化情况达到一定的状态时就可以进行挤压作用，挤压作用会将电渣以及熔化金属挤出，挤压作用结束后就可以切断电源清理残渣了，那么这时需要进行连接的钢筋也已经焊接完毕。

3.2 竖向钢筋电渣压力焊接施工要点

在使用竖向钢筋电渣压力焊接机进行钢筋焊接施工的过程中需要注意的是，进行钢筋焊接施工之前，也就是接通竖向钢筋电渣压力焊接机的电源之前一定要检查焊接机夹具连接的两部分钢筋是否同心，避并且灵活；对于需要进行焊接的钢筋，还应当对于焊接钢筋的两部分的端头进行检查，避免铁锈以及油污等的存在，影响钢筋焊接施工；进行焊剂的钢筋的端头在进行焊接时一定要对齐，偏差应控制在一定的范围内；进行钢筋焊接施工前还应当注意将竖向钢筋电渣压力焊接机的电源以及电焊机、控制箱、焊接电缆、控制电缆和焊枪进行连接并做好检查，对于电焊机的电流需要进行一定的调节设置以满足钢筋焊接施工的需要；在进行钢筋焊接施工过程中对于闭合回路以及引弧等的操作可以通过操纵杆的开关进行应用操作，电弧引燃之后一定要控制好相应的电压值；进行电渣形成的过程中注意控制另一部分钢筋端头的送入和电弧的熄灭，进行钢筋焊接结束后应停一段时间后才进行焊剂以及夹具的卸去。

3.3 竖向钢筋电渣压力焊接质量控制

在使用竖向钢筋电渣压力焊接机进行钢筋焊接施工中需要注意的对于施工过程中容易引起质量问题的施工过程进行控制。首先需要注意的是对于钢筋焊接施工的全过程进行控制，包括进行焊接钢筋的端头的清理以及钢筋安装时注意同心并且牢固，引弧以及电弧延时应注意合理，电渣过程注意稳定，挤压作用应当适当。其次需要注意的是对于进行焊接施工的钢筋的规格以及焊接接头位置的设置等都应当符合相关施工要求与规定。在进行钢筋焊接施工过程中还用当注意焊接施工技术额应用以避免焊接钢筋出现气孔。钢筋焊接施工中为了避免焊接后的钢筋出现弯折情况，应当在焊接施工结束后不要立即进行夹具的卸下。在进行钢筋焊接施工时还要注意避免一些特殊气温以及天气条件下的施工操作，以保证钢筋焊接施工质量以及效果。

4、竖向钢筋电渣压力焊接应用优势

使用竖向钢筋电渣压力焊接机进行钢筋焊接施工具有一定的施工应用优势，主要表现使用竖向钢筋电渣压力焊接进行钢筋焊接施工的速度快、施工质量较高，并且使用竖向钢筋电渣压力焊接机进行钢筋焊接施工在一定程度上可以节约施工成本，以及焊接钢材的使用，而且在进行钢筋焊接施工过程中由于使用额是电渣压力焊接比一般的电弧焊接施工在一定程度上对于电能的消耗也较小，具有明显的应用优势。

5、结束语

使用竖向电渣压力焊进行钢筋焊接不仅具有一定的经济与技术优势，对于钢筋焊接质量也有较大的保证，值得推广应用。

参考文献

[1]朱敬军.电渣压力焊在竖向钢筋焊接中的应用[J].山西建筑.2008（15）.

[2]刘文学.电渣压力焊在竖向钢筋焊接中的应用[J].中国新技术新产品.2011（22）.

[3]王玉清.竖向钢筋电渣压力焊质量缺陷及防治措施[J].交通世界.2009（12）.

[4]王健，陈超，朱绍奇.钢筋电渣压力焊的焊接缺陷及质量控制[J].能源技术与管理.2007（1）.

篇10

关键词：二次函数应用

在高中阶段，二次函数不仅是数学教学的重点及难点，也是高考的重点，同时它也是连接其他知识系统的关键.本文重点对二次函数定义的理解与应用进行探讨.

一、二次函数的定义及理解

二次函数表达式的右边通常为二次三项式，即y=ax2+bx+c（a，b，c为常数，a≠0，函数的开口方向由a决定，a>0时，开口向上，a

高中阶段的二次函数与初中阶段的二次函数不太一样，高中阶段的二次函数是建立在集合和映射的基础上的，二次函数是从一个集合A（定义域）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）与集合A的元素x对应，记作：f（x）=ax2+bx+c（a≠0）.这里ax2+bx+c表示对应法则，又表示定义域中的元素x在值域中的象，从而使学生对函数的概念有一个较明确的认识.

例1已知f（x）=3x2-9x+11，求f（x+3）.

这里不能将f（x+3）理解为x=x+3时函数值，只能理解为自变量为x+3的函数值.

例2设f（x+3）=3x2-x+1，求f（x）.

这个问题理解为已知对应法则下，定义域中元素x+3的象是3x2-2x+1，求定义域中元素x的象，其本质是求对应法则.一般有两种方法：

（1）把所给表达式表示成x+3的多项式.

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）变量代换.这种方法可以通用，可以使用一般的函数.

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

二、二次函数解析式的应用

1.解析式问题

解答函数解析式问题的方法有待定系数法、换元法、配凑法、消元法等.

例3求一次函数f（x），使得f{f（x）}=8x+7.

分析：在解答本题时，用待定系数法，当所求的函数是已知的函数类型时，用此方法，一次函数的基本型为f（x）=ax+b.

解：设解析式为f（x）=ax+b.

则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，则a2b+ab+b=7.（1）

a3=8.（2）

由（1）（2）解得：a=2，b=1.

所以f（x）=2x+1.

2.单调性、值域的应用

在高中阶段学习单调性时，必须让学生对二次函数y=ax2+bx+c在区间-∞，-b2a及-b2a，+∞上的单调性用定义去严格的论证，充分利用函数图象的直观性，增加适当的练习题进行练习，使学生逐步自觉地利用图象学次函数有关的一些函数单调性.

例4已知函数f（1-x2）=log2x2（2-x2），求：（1）f（x）的解析式及定义域.（2）判定f（x）的单调性.

解：（1）令1-x2=t，则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设-1

所以1-x12

即f（x1）-f（x2）=log2（1-x12） -log2（1-x22）

所以函数f（x）=log2（1-x2）在区间（-1，0）上是增函数.

②设0≤x1

1-x12>1-x22，log2（1-x12） >log2（1-x22）.

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

所以函数f（x）=log2（1-x2）在区间（0，1）上是减函数.

函数的值域是该函数全体函数值的集合，当定义域和对应法则确定，函数值也随之而定.因此在求函数值域时，应注意函数定义域.

例5求函数y=4x-5+2x-3的值域.

错解：令t=2x-3，则2x=t2+3.

y=2（t2+3）-5+t=2t2+t+1=2（t+14）2+78≥78.

故所求的函数值域是[78，+∞）.

剖析：经换元后，应有t≥0，而函数y=2t2+t+1在[0，+∞）上是增函数，所以当t=0时，ymin=1.

故所求的函数值域是[1， +∞）.

以上例子说明，变量的允许值范围是何等的重要，若能发现变量隐含的取值范围，精细地检查解题思维的过程，就可以避免以上错误结果的产生.也就是说，学生若能在解好题目后，检验已经得到的结果，善于找出和改正自己的错误，善于精细地检查思维过程，便能体现出良好的思维批判性.

3.二次函数在方程方面的应用

例6已知含参数的一元二次方程的根在某区间，求参数范围.

分析：可借助二次函数的图象.

解：设f（x）=ax2+bx+c（a>0），方程ax2+bx+c=0的两根为α，β（α≤β），m，n为常数且n

（1）α，β分居两区间时，只需考虑端点函数值的符号.

如α∈（-∞，m），β∈（m，+∞）f（m）

α∈（-∞，n），β∈（m，+∞）f（n）

（2）α，β位于同一区间时，不但要考虑端点函数值符号，还要考虑Δ≥0及-b2a的范围.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已知二次函数f（x）=ax2+bx+1（a，b∈R，a>0），设方程f（x）=x的两个实数根为x1和x2.

（1）如果x1

（2）如果|x1|

分析：本题主要考查函数与方程的思想，利用数形结合考查根的分布等综合运用所学知识的能力.

解：（1）设g（x）=f（x）-x=ax2+（b-1）x+1（a>0）.

由条件x1

即4a+2b-1

16a+4b-3>0，解得34-4a

显然必有34-4a18.②

①÷（-2a）得：2-38a>-b2a>1-14a.

故x0=-b2a>1-14a>-1.结论成立.

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

x1，x2同号.

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，负根舍去）

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.

综上，当0

总之，二次函数是贯穿初中和高中数学课程的一种很重要的函数，从中学数学教材来看，二次函数占有及其重要的地位，无论是在代数中还是解析几何中，使用二次函数解答的机会非常多.将二次函数作为载体，构建数形结合思想、分类讨论的思想、等价转换的思想.

参考文献

周小峰.高中二次函数的教学探微.[J].考试教研版.2007（04）.

周建涛.浅谈二次函数在高中阶段的应用.[J].数学与教学通讯.2005（12）.