万方数据
万方数据
万方数据
万方数据
万方数据
万方数据
万方数据
对接焊铝合金板材残余应力的X射线测试
作者：郑卜祥， 宋永伦， 席峰， 张万春， 闫志鸿， ZHENG Buxiang， SONG Yonglun， XI Feng， ZHANG Wanchun， YAN Zhihong
作者单位：郑卜祥,宋永伦,席峰,闫志鸿,ZHENG Buxiang,SONG Yonglun,XI Feng,YAN Zhihong(北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京,100124)， 张万春,ZHANG Wanchun(中国航天科
技集团公司长征机械厂,万源,636371)
刊名：
机械工程学报
英文刊名：CHINESE JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
年，卷(期)：2009,45(3)
被引用次数：3次
参考文献(18条)
1.BRUNGRABER R J;CLARK J W Strength of welded aluminium columns 1962(02)
2.OWEN R A;PRESTON R V;WITHERS P J Neutron and synchrotron measurements of residual strain in TIG welded aluminium alloy 2024[外文期刊] 2003(1-2)
3.PRIME M B;THOMAS G H;BAUMANN J A Residual stress measurements in a thick,dissimilar aluminum alloy friction stir weld[外文期刊] 2006(15)
4.PRATIHAR S;STELMUKH V;HUTCHINGS M T Measurement of the residual stress field in MIG-welded A1-2024 and A1-7150 aluminium alloy compact tension specimens 2006(01)
5.YA M;MARQUETTE P;BELAHCENE F Residual stresses in laser welded aluminium plate by use of
ultrasonic and optical methods 2004(1-2)
6.ALBERTINI G;BRUNO G;DUNN B D Comparative neutron and X-ray residual stress measurements on A1-2219 welded plate 1997(1-2)
7.陈骥钢结构稳定理论与设计 2003
8.吴芸;张其林焊接铝合金构件残余应力试验研究[期刊论文]-钢结构 2007(02)
9.王元良;陈明鸣LD10铝合金残余应力测试及分析[期刊论文]-中国有色金属学报 1997(04)
10.增渊兴一;张伟昌焊接结构分析 1985
11.周上祺X射线衍射分析原理、方法、应用 1991
12.张定铨;何家文材料中残余应力的X射线衍射分析和作用 1999
13.焦馥杰焊接结构分析基础 1991
14.张持重;李冬梅;庞绍平采用X射线法测算金属材料内部残余应力的研究[期刊论文]-吉林化工学院学报
2001(04)
15.袁发荣;伍尚礼残余应力测试与计算 1987
16.米谷茂;朱荆璞;邵会孟残余应力的产生和对策 1983
17.林钢;林慧国;赵玉涛铝合金应用手册 2006
18.王祝堂;田荣璋铝合金及其加工手册 1989
本文读者也读过(10条)
1.陈玉安.周上祺.CHEN Yu-an.ZHOU Shang-qi残余应力X射线测定方法的研究现状[期刊论文]-无损检测
2001,23(1)
2.张持重.李冬梅.庞绍平.关尚军采用X射线法测算金属材料内部残余应力的研究[期刊论文]-吉林化工学院学报2001,18(4)
3.陈玉安.周上祺.韩宪兵三维残余应力及深度分布的X射线分析和计算[期刊论文]-重庆大学学报(自然科学版) 2002,25(1)
4.刘金艳X射线残余应力的测量技术与应用研究[学位论文]2009
5.郑林.张津.何长光.彭正坤.高振桓.牟建雷.ZHENG Lin.ZHANG Jin.HE Chang-guang.PENG Zhen-kun.GAO Zheng-huan.MOU Jian-lei短波长X射线衍射无损测定铝板内部残余应力[期刊论文]-精密成形工程2011,03(2)
6.马昌训.吴运新.郭俊康.MA Changxun.WU Yunxin.GUO Junkang X射线衍射法测量铝合金残余应力及误差分析[期刊论文]-热加工工艺2010,39(24)
7.李晓延.张亦良.张立英.Li Xiaoyan.Zhang Yiliang.Zhang Laying焊接结构残余应力的X射线衍射测试及分析[期刊论文]-焊接2009(11)
8.刘俐超X射线应力检测系统的扩展与应用[学位论文]2007
9.孟庆元X射线法残余应力测试原理研究[期刊论文]-商品与质量·理论研究2011(2)
10.张占宽.习宝田.安静贤用X射线测定圆锯片表面初始残余应力[期刊论文]-北京林业大学学报2003,2(1)
引证文献(3条)
1.郑卜祥基于光纤Bragg光栅传感器的铝合金堆焊应力测试[期刊论文]-电焊机 2011(10)
2.段能全.任建亮.庞瑞强.吴昊天3003铝合金X射线法表面残余应力的检测[期刊论文]-中国表面工程 2012(6)
3.杨春强.黄云.吴建强船用螺旋桨砂带磨削表面质量的试验研究[期刊论文]-中国机械工程 2011(14)
本文链接：https://www.doczj.com/doc/5f5917893.html,/Periodical_jxgcxb200903044.aspx
铝合金焊接的几种先进工艺:搅拌摩擦焊、激光焊、激光- 电弧复合焊、电子束焊。针对于焊接性不好和曾认为不可焊接的合金提出了有效的解决方法,几种工艺均具有优越性,并可对厚板铝合金进行焊接。 关键词:铝合金搅拌摩擦焊激光焊激光- 电弧复合焊电子束焊 1 铝合金焊接的特点 铝合金由于重量轻、比强度高、耐腐蚀性能好、无磁性、成形性好及低温性能好等特点而被广泛地应用于各种焊接结构产品中,采用铝合金代替钢板材料焊接,结构重量可减轻50 %以上。 铝合金焊接有几大难点: ①铝合金焊接接头软化严重,强度系数低,这也是阻碍铝合金应用的最大障碍; ②铝合金表面易产生难熔的氧化膜(Al2O3 其熔点为2060 ℃) ,这就需要采用大功率密度的焊接工艺; ③铝合金焊接容易产生气孔; ④铝合金焊接易产生热裂纹; ⑤线膨胀系数大,易产生焊接变形; ⑥铝合金热导率大(约为钢的4 倍) ,相同焊接速度下,热输入要比焊接钢材大2～4 倍。 因此,铝合金的焊接要求采用能量密度大、焊接热输入小、焊接速度高的高效焊接方法。 2 铝合金的先进焊接工艺 针对铝合金焊接的难点,近些年来提出了几种新工艺,在交通、航天、航空等行业得到了一定应用,几种新工艺可以很好地解决铝合金焊接的难点,焊后接头性能良好,并可以对以前焊接性不好或不可焊的铝合金进行焊接。 2. 1 铝合金的搅拌摩擦焊接 搅拌摩擦焊FSW( Friction Stir Welding) 是由英国焊接研究所TWI ( The Welding Institute) 1991 年提出的新的固态塑性连接工艺[1～2 ] 。图1为搅拌摩擦焊接示意图[3 ] 。其工作原理是用一种特殊形式的搅拌头插入工件待焊部位,通过搅拌头高速旋转与工件间的搅拌摩擦,摩擦产生热使该部位金属处于热塑性状态,并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使焊件压焊在一起。图2 为搅拌摩擦焊接过程[4 ] 。由于搅拌摩擦焊过程中不存在金属的熔化,是一种固态连接过程,故焊接时不存在熔焊的各种缺陷,可以焊接用熔焊方法难以焊接的有色金属材料,如铝及高强铝合金、铜合金、钛合金以及异种材料、复合材料焊接等。目前搅拌摩擦焊在铝合金的焊接方面研究应用较多。已经成功地进行了搅拌摩擦焊接的铝合金包括2000 系列(Al- Cu) 、5000 系列(Al - Mg) 、6000 系列(Al - Mg - Si) 、7000 系列(Al - Zn) 、8000 系列(Al - Li) 等。国外已经.进入工业化生产阶段,在挪威已经应用此技术焊接快艇上长为20 m 的结构件,美国洛克希德·马丁航空航天公司用该项技术焊接了铝合金储存液氧的低温容器火箭结构件。 铝合金搅拌摩擦焊焊缝是经过塑性变形和动态再结晶而形成,焊缝区晶粒细化,无熔焊的树枝晶,组织细密,热影响区较熔化焊时窄,无合金元素烧损、裂纹和气孔等缺陷,综合性能良好。与传统熔焊方法相比,它无飞溅、烟尘,不需要添加焊丝和保护气体,接头性能良好。由于是固相焊接工艺,加热温度低,焊接热影响区显微组织变化小,如亚稳定相基本保持不变,这对于热处理强化铝合金及沉淀强化铝合金非常有利。焊后的残余应力和变形非常小,对于薄板铝合金焊后基本不变形。与普通摩擦焊相比,它可不受轴类零件的限制,可焊接直焊缝、角焊缝。传统焊接工艺焊接铝合金要求对表面进行去除氧化膜,并在48 h 内进行加工,而搅拌摩擦焊工艺只要在焊前去除油污即可,并对装配要求不高。并且搅拌摩擦焊比熔化焊节省能源、污染小。 搅拌摩擦焊铝合金也存在一定的缺点:
焊接残余应力 残余应力是什么？ 残余应力是指在没有外力或外力矩作用的条件下，构件或材料内部存在并且自身保持平衡的宏观应力。 一、残余应力是哪种内应力？ 1内应力的分类 根据作用范围大小可分为三类： 第一类内应力（又称“宏观应力”）贯穿于整个物体内部； 第二类内应力存在于单个晶粒的内部，当这种平衡遭到破坏时，晶粒尺寸会发生变化； 2残余应力所属类别 残余应力是第一类内应力的工程名称。 残余应力形成的根本原因是微观上不同原子或者同种原子不同排列方式造成材料成分或者结构上的不均匀性导致的原子间相互作用力的变化在宏观上的体现。 二、哪些加工成型过程会导致残余应力？ 铸造、锻压、焊接、喷涂以及各类机械加工成型过程中都会导致材料出现残余应力。 本文关注的对象是焊接残余应力。焊接残余应力是焊件产生变形、开裂等工艺缺陷的主要原因，焊接变形在制造过程中危及形状与尺寸公差、接头安装偏差和增加坡口间隙，使制造过程更加困难；焊接残余应力可使焊缝特别是定位焊缝部分或完全断开；机械加工过程中释放的残余应力也会导致工件产生不允许的变形。同时，焊接残余力可能引起结构的脆性断裂，拉伸残余应力会降低疲劳强度和腐蚀抗力，压缩残余应力会减小稳定性极限。因此，焊接残余应力一直是焊接界关注的重点问题之一。
三、焊接残余应力的控制方法 在制造过程中的工艺措施和方法 采用线能量小的工艺参数和焊接方法及强制冷却措施 采用合理的焊接顺序和方向，调整残余应力分布 1）先焊收缩量大的焊缝和应力较大的焊缝； 2）焊缝交叉时，先焊短焊缝，后焊直通长焊缝； 采取降低焊缝拘束度的工艺措施，补偿焊缝收缩量； 锤击多层焊缝中间各层，使之延展，降低应力和拘束度； 预拉伸补偿焊缝收缩（机械拉伸或热拉伸） 局部加热，在构件的相应部分形成可补偿焊缝收缩的变形； 低应力无变形焊接法 四、焊接残余应力的消除方法 1）利用机械力或冲击能分为焊缝滚压法、机械拉伸法、锤击法、振动法、爆炸法。 2）热处理整体高温退火、局部高温退火、温差拉伸法（低温消除应力法）、拟焊接加热法。
钛合金焊接技术 日期：08-12-10 09:00:09 作者：鲜雪强川航机务部 由于钛合金低重量、强度高、耐腐蚀性优异，又具有与先进复合材料在热学、电化学方面的相容性，一直是航空、宇航工业上应用的重要结构材料。焊接作为钛合金加工中的重要手段，在提高材料利用率、减轻结构重量、降低成本等方面有独特的优势，因此有必要研究飞机结构修理中的钛合金焊接技术。关键词：焊接、疲劳性能、残余应力、疲劳寿命 一、钛合金焊接的重要性 疲劳断裂是材料在交变载荷（或应力）作用下发生的破损断裂。国内外研究表明，飞机结构疲劳破坏是飞机主要破坏形式。早期设计的飞机只考虑静强度问题，直到上个世纪五十年代，随着航空事业的不断发展，飞机性能不断提高，飞机的使用要求不断严格，飞机在使用过程中疲劳破坏与安全可靠性之间的矛盾逐渐暴露出来。 焊接是一种运用（多种情况下为局部）加热或加压手段、添加或不添加填充材料将构件不可拆卸的连接在一起，或在基材表面堆敷覆盖层的加工工艺。焊接技术广泛的应用于国民经济的各个部门，如机械工程、桥梁工程、压力容器船舶工程、航空航天等领域。焊接结构在现代工业中应用越来越广泛，无论是在航天领域还是在一般的工程领域，无论是小部件还是大型结构，都在不断扩大焊接结构的比重。例如，飞机中央翼焊接下壁板是关键承力构件，承受机翼传来的弯矩、扭矩、剪力和油箱压力的作用；在国外第四代战斗机中钛合金含量已达到40%左右。而对于钛合金焊接结构疲劳特性与寿命评估技术的研究则是为实现钛合金结构在先进飞机上的合理使用，所必不可少的前提条件之一。 二、焊接区域材料性能的确定 焊接接头由焊缝、热影响区、母材组成，是一种非均质材料，各向异性。热影响区是焊缝到母材的过渡区域，其材料性能也介于焊缝和母材之间。
消除残余应力的方法(金属)——时效处理 消除残余应力的方法(金属)——时效处理 金属工件(铸件、锻件、焊接件)在冷热加工过程中都会产生残余应力，残余应力值高者（单位为Pa）在屈服极限附近构件中的残余应力大多数表现出很大的有害作用；如降低构件的实际强度、降低疲劳极限，造成应力腐蚀和脆性断裂，由于残余应力的松弛，使零件产生变形，大大的影响了构件的尺寸精度。因此降低和消除工件的残余应力就十分必要了，特别是在航空航天、船舶、铁路及工矿生产等应用的，由残余应力引起的疲劳失效更不容忽视。 目前的针对残余应力的不同处理方法有：自然时效方法和人工时效方法（包括热处理时效、敲击时效、振动时效、超声冲击时效） 1、自然时效——适合：热应力（铸造锻造过程中产生的残余应力）冷应力（机械加工过程中产生的残余应力）焊接应力（焊接过程中产生的应力） 自然时效是最古老的时效方法。它是把构件露天放置于室外，依靠大自然的力量，经过几个月至几年的风吹、日晒、雨淋和季节的温度变化，给构件多次造成反复的温度应力。再温度应力形成的过载下，促使残余应力发生松弛而使尺寸精度获得稳定。 自然时效降低的残余应力不大，但对工件尺寸稳定性很好，原因是工件经过长时间的放置，石墨尖端及其他线缺陷尖端附近产生应力集中，发生了塑性变形，松弛了应力，同时也强化了这部分基体，于是该处的松弛刚度也提高了，增加了这部分材质的抗变形能力，自然时效降低了少量残余应力，却提高了构件的松弛刚度，对构件的尺寸稳定性较好，方法简单易行，但生产周期长.占用场地大，不易管理，不能及时发现构件内的缺陷，已逐渐被淘汰。 2、热处理时效——适合：热应力（铸造锻造过程中产生的残余应力）冷应力（机械加工过程中产生的残余应力）焊接应力（焊接过程中产生的应力） 热时效处理是传统的消除残余应力方法。它是将构件由室温缓慢，均匀加热至550℃左右，保温4-8小时，再严格控制降温速度至150℃以下出炉。 热时效工艺要求是严格的，如要求炉内温差不大于±25℃，升温速度不大于50℃/小时，降温速度不大于20℃/小时。炉内最高温度不许超过570℃，保温时间也不易过长，如果温度高于570℃，保温时间过长，会引起石墨化，构件强度降低。如果升温速度过快，构件在升温中薄壁处升温速度比厚壁处快的多，构件各部分的温差急剧增大，会造成附加温度应力。如果附加应力与构件本身的残余应力叠加超过强度极限，就会造成构件开裂。 热时效如果降温不当，会使时效效果大为降低，甚至产生与原残余应力相同的温度应力（二次应力、应力叠加），并残留在构件中，从而破坏了已取得的热
1．焊接应力的分类 焊接过程是一个先局部加热，然后再冷却的过程。焊件在焊接时产生的变形称为热变形，焊件冷却后产生的变形称为焊接残余变形，这时焊件中的应力称为焊接残余应力。焊接应力包括沿焊缝长度方向的纵向焊接应力，垂直于焊缝长度方向的横向焊接应力和沿厚度方向的焊接应力。 2．焊接残余应力对结构性能的影响 （1）对结构静力强度的影响：焊接应力不影响结构的静力强度。 （2）对结构刚度的影响：焊接残余应力降低结构的刚度。 （3）对受压构件承载力的影响：焊接残余应力降低受压构件的承载力。（4）对低温冷脆的影响：增加钢材在低温下的脆断倾向。 （5）对疲劳强度的影响：焊接残余应力对结构的疲劳强度有明显不利影响。焊接变形的基本形式有收缩变形、角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形等。 焊接过程中，对焊件进行不均匀加热和冷却，是产生焊接应力和变形的根本 原因。 减少焊接应力与变形的工艺措施主要有： 一、预留收缩变形量。根据理论计算和实践经验，在焊件备料及加工时预先考 虑收缩余量， 以便焊后工件达到所要求的形状、尺寸。 二、反变形法。根据理论计算和实践经验，预先估计结构焊接变形的方向和大小，然后在焊接装配时给予一个方向相反、大小相等的预置变形，以抵消焊后产生的变形。 三、刚性固定法。焊接时将焊件加以刚性固定，焊后待焊件冷却到室温后再去掉刚性固定，可有效防止角变形和波浪变形。此方法会增大焊接应力，只适用于塑性较好的低碳钢结构。 四、选择合理的焊接顺序。尽量使焊缝自由收缩。焊接焊缝较多的结构件时，应先焊错开的短焊缝，再焊直通长焊缝，以防在焊缝交接处产生裂纹。如果焊缝较长，可采用逐步退焊法和跳焊法，使温度分布较均匀，从而减少了焊接应力和变形。 五、锤击焊缝法。在焊缝的冷却过程中，用圆头小锤均匀迅速地锤击焊缝，使金属产生塑性延伸变形，抵消一部分焊接收缩变形，从而减小焊接应力和变形。 六、加热“减应区”法。焊接前，在焊接部位附近区域(称为减应区)进行加热使之伸长，焊后冷却时，加热区与焊缝一起收缩，可有效减小焊接应力和变形。 七、焊前预热和焊后缓冷。预热的目的是减少焊缝区与焊件其他部分的温差，降低焊缝区的冷却速度，使焊件能较均匀地冷却下来，从而减少焊接应力与变形。焊后消除应力处理： 1、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
焊接温度场及残余应力测量方法总结 一、焊接温度场测量方法 多年来，基于物体的某些物理化学性质（例如，物体的几何尺寸、颜色、电导率、热电势和辐射强度等）与温度的关系，开发了形式多样的温度测量方法和装置，综合温度测量的现状，按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。 1、接触式测温方法 接触式测温方法的感温原件直接置于被测温度场或介质中，不受到黑度、热物理性参数等性质的影响，具有测温精度高、使用方便等优点。但是对于瞬态脉动特性的对象，接触式测温方法难以作为真正的温度场测量手段。主要是由于接触法得到的是某个局部位置的信号，如果要得到整个温度场的信号，必须在温度空间内进行合理的布点，才可以根据相应的方法（如插值法等）获得对温度场的近似。 常用的接触式测温方法有，电偶测温法。热电偶是用两种不同的导体（或者半导体）组成的闭合回路，两端接点分别处于不同温度环境中，与当地达成热平衡时会产生热电势，标定后可用来测量温度。理想的热电偶测温方法,是将参比端 E,再查分度表反置于0℃的恒温槽中,通过测量2个不同导体A和B的热电动势ab 求出被测温度t。由于让参比端保持0℃有时比较困难,实际应用中常常需要参比端恒温处理或温度补偿。热电偶测温法有几个优点:精度比较高,因为热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响；测量范围大,通常可在-50~1600℃范围内连续测量；结构简单,使用方便。但是,热电偶测温法也有一定的缺点:每次测量的点数有限(最多几个点),难以反映整个焊接温度场的情况;此外,金属的电阻和熔池中液体的流动会阻碍热传导,从而给热电偶的测量带来一定的误差。 2、非接触式测温法 非接触测温法分为两大类：一类是通过测量介质的热力学性质参数，求解温度场（如声学法);另一类是通过高温介质的辐射特性，通过光学法来测量温度场。非接触式测温方法由于测温元件不与被测介质接触，不会破坏被测介质的温度场和流场；同时，感温元件传热惯性很小，因此可用于测量不稳定热力过程的温度。其测量上限不受材料性质的影响，可在焊接等高温场合应用。目前常用的测试方法主要有以下几种: 2.1、红外热像法 随着红外技术和计算技术的发展,红外热象法测定焊接温度场成为近代一种新技术。红外热成像测温技术为非接触式测温,响应快,不破坏被测物体的温度场,可以检测某些不能接触或禁止接触的目标,红外热像技术显示出其在测试物体温度场方面的优势。在实际的测量过程中，一般先采用热电偶标定被测物体的发射率，然后再用红外热像仪测定物体的温度场。
焊接残余应力的消除方法 焊接残余应力是焊接技术带来的一个几乎无法避免的缺陷，其危害众所周知。当焊接造成的残余应力会影响结构安全运行时，还需设法消除焊接残余应力，改善焊接接头的塑性和韧性，以提高焊件结构性能。 一、焊接的应力与应变： 在接过程中，由于焊接件产生温度梯度，接头组织和性能的不均匀，就会在焊件内产生应力和应变。焊后残留在焊件内的焊接应力就是焊接残余应力，它是没有外载荷作用时就存在的应力。 二、焊接残余应力的危害： 焊接残余应力与外载荷产生的应力叠加，局部区域应力过高，使结构承载能力下降，引起裂纹和变形，使焊件形状和尺寸发生变化，需要进行矫形。变形过大会因无法矫形而报废甚至导致结构失效。 三、减少焊接残余应力和变形的措施： ①设计 ②焊接工艺 如： 尽量减少焊接接头数量 相邻焊缝间应保持足够的间距 尽可能避免交叉，避免出现十字焊缝 焊缝不要布置在高应力区 焊前预热等等 四、焊后残余应力的消除方法 消除焊接残余应力的方法有：热处理、锤击、振动法和预载法等。 1、热处理消除法 焊后热处理是一种消除焊接残余应力常用的方法。工程上我们主要用退火处理，火温度越高、保温时间越长，消除焊接残余应力的效果就越好。但是温度过高，使工件表面氧化比较严重，组织可能发生转变，影响工件的使用性能，存在弊端。蠕变应力松弛理论为热处理消除焊接残余应力提供了另一条思路，工件在较低温度时会发生蠕变，材料内部的残余应力会因应力松弛而得到释放，只要保温时间
足够长，理论上残余应力可完全消除。在低温消除焊接残余应力时，材料的组织和性能变化甚微，几乎不影响材料的使用性能，而且低温处理材料表面的氧化和脱碳也比较小，这就可以在材料的力学性能和组织基本不变的情况下达到降低材料焊接残余应力的目的。 2、锤击消除法 焊后采用带小圆头面的手锤锤击焊缝及近缝区，使焊缝及近缝区的金属得到延展变形，用来补偿或抵消焊接时所产生的压缩塑性变形，使焊接残余应力降低。 锤击时要掌握好打击力量，保持均匀、适度，避免因打击力量过大造成加工硬化或将焊缝锤裂。另外，焊后要及时锤击，除打底层不宜采用锤击外，其余焊完每一层或每一道都要进行锤击。锤击铸铁时要避开石墨膨胀温度。 3、振动消除法 振动消除法是利用由偏心轮和变速马达组成的激振器，使焊接结构发生共振所产生的循环应力来降低内应力的。 如截面为30mm×50mm一侧堆焊的试件，经过σmax＝128N/mm2和σmin＝5.6N/mm2多次应力循环后，残余应力的变化情况。当变载荷达到一定数值，经过多次循环加载后，焊接结构中的残余应力逐渐降低。 这种方法所用的设备简单，处理成本低，时间比较短，没有高温回火给金属表面造成的氧化问题，目前在施工中广泛使用。 4、预载消除法 残余应力也可采用机械拉伸法（预载法）来消除或调整，例如对压力容器可以采用水压试验，也可以在焊缝两侧局部加热到200℃，造成一个温度场,使焊缝区得到拉伸，以减小和消除焊接残余应力。 焊接残余应力的消除和调整应采取合理的焊接顺序，先进的焊接工艺，焊接时适当降低焊件的刚度，并在焊件的适当部位局部加热，使焊缝能比较自由地收缩，在焊接的每一个环节都减小残余应力，大大提高材料的使用寿命和性能，在工程施工上具有重要的意义。
90 00 1,2 4A 1: 4B 00 焊接残余应力的测试 、实验目的 1. 了解ASM1.0全自动应力、应变监测记录仪的结构和工作原理。 2. 掌握应力释放法的测试原理及操作技术。 二、实验原理 焊接残余应力的测量方法，按其原理可分为应力释放法、物性变化法（X射线法、磁性法）等，应力释放法又可分为小孔法（即盲孔法）、套孔法与梳状切条法（及全释法）。本实验采用小孔法进行测量。 对板钻小孔可以评价释放的径向应变。在应力场中去一直径为d的圆环，并在圆环上粘贴应变片，在圆环的中心处钻一直接为d o的小孔（图1），由于钻孔使应力的平衡受到破坏，测出孔周围的应力变化，就可以用弹性力学的理论来推算出小孔处的应力。设应变片中心与圆环中的连线与x轴的夹角为a,其释放的径向应变r 和钻孔释放的残余应力之间的关系，可按照带孔无线板的弹性理论， 同时承受双轴薄膜应力x和y （理解为主应力）的条件求解 r A B cos x A Bcos y 2 A1 2E d 24 14d° c d° B 3 — 2E1d d 为了完全确定未知的双轴残余应力状态（两个主应力ar和应，以及主应力方向?，必须至少在圆环上的三个不同测量方向评价释放的径向应变r （如采 用三个应变片组成的应变花）。常用的应变花布置是0、应00、45 和90 ）045和90 （对 图1小孔法所用的应变花示意图
、实验设备及器材 1. ASM1.0全自动应力、应变检测仪一台 2. 残余应力打孔装置一台 3. 焊接铝板一块 4. 应变片、瞬干胶水若干 四、实验方法与步骤 1?将待测部位用砂纸磨至表面光亮，用酒精进行清洗，清除待测部位表面的杂志和氧化物，直到准备粘贴应变片的部位干净为止。 2. 将502速干胶均匀涂于应变片背面，迅速把应变片粘在所测位置，轻压使其与工件表面紧密结合，应变片与金属之间无气泡无脱胶现象。 3. 将应变片末端引线与应变仪连接的导线焊接。注意应使所有应变片的导线 长度保持一致，以免产生电阻值的差异导致测量不准。将应变仪调零，用万用表检查应变片与工件绝缘程度和阻值变化情况。 4. 设置残余应力相应参数，用直径为2.0mm的砖头在应变片中心处打出深2.0mm的盲孔，记录残余应力数据。 五、实验数据记录 六、实验结果整理及分析 1. 焊接残余应力测试过程中哪些因素容易引起测量误差？如何减小误差?
铝及铝合金的焊接方法 1．铝及铝合金的焊接特点 （1）铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化。钨极氩弧焊时，选用交流电源，通过“阴极清理”作用，去除氧化膜。气焊时，采用去除氧化膜的焊剂。在厚板焊接时，可加大焊接热量，例如，氦弧热量大，利用氦气或氩氦混合气体保护，或者采用大规范的熔化极气体保护焊，在直流正接情况下，可不需要“阴极清理”。 （2）铝及铝合金的热导率和比热容均约为碳素钢和低合金钢的两倍多。铝的热导率则是奥氏体不锈钢的十几倍。在焊接过程中，大量的热量能被迅速传导到基体金属内部，因而焊接铝及铝合金时，能量除消耗于熔化金属熔池外，还要有更多的热量无谓消耗于金属其他部位，这种无用能量的消耗要比钢的焊接更为显著，为了获得高质量的焊接接头，应当尽量采用能量集中、功率大的能源，有时也可采用预热等工艺措施。 （3）铝及铝合金的线膨胀系数约为碳素钢和低合金钢的两倍。铝凝固时的体积收缩率较大，焊件的变形和应力较大，因此，需采取预防焊接变形的措施。铝焊接熔池凝固时容易产生缩孔、缩松、热裂纹及较高的内应力。生产中可采用调整焊丝成分与焊接工艺的措施防止热裂纹的产生。在耐蚀性允许的情况下，可采用铝硅合金焊丝焊接除铝镁合金之外的铝合金。在铝硅合金中含硅0.5%时热裂倾向较大，随着硅含量增加，合金结晶温度范围变小，流动性显著提高，收缩率下降，热裂倾向也相应减小。根据生产经验，当含硅5%~6%时可不产生热裂，因而采用SAlSi條（硅含量4.5%~6%)焊丝会有更好的抗裂性。 （4）铝对光、热的反射能力较强，固、液转态时，没有明显的色泽变化，焊接操作时判断难。高温铝强度很低，支撑熔池困难，容易焊穿。 （5）铝及铝合金在液态能溶解大量的氢，固态几乎不溶解氢。在焊接熔池凝固和快速冷却的过程中，氢来不及溢出，极易形成氢气孔。弧柱气氛中的水分、焊接材料及母材表面氧化膜吸附的水分，都是焊缝中氢气的重要来源。因此，对氢的来源要严格控制，以防止气孔的形成。 （6）合金元素易蒸发、烧损，使焊缝性能下降。 （7）母材基体金属如为变形强化或固溶时效强化时，焊接热会使热影响区的强度下降。 （8）铝为面心立方晶格，没有同素异构体，加热与冷却过程中没有相变，焊缝晶粒易粗大，不能通过相变来细化晶粒。 2．焊接方法 几乎各种焊接方法都可以用于焊接铝及铝合金，但是铝及铝合金对各种焊接方法的适应性
焊接残余应力的测试 一、实验目的 1.了解ASM1.0全自动应力、应变监测记录仪的结构和工作原理。 2.掌握应力释放法的测试原理及操作技术。 二、实验原理 焊接残余应力的测量方法，按其原理可分为应力释放法、物性变化法（X 射线法、磁性法）等，应力释放法又可分为小孔法（即盲孔法）、套孔法与梳状切条法（及全释法）。本实验采用小孔法进行测量。 对板钻小孔可以评价释放的径向应变。在应力场中去一直径为d 的圆环，并在圆环上粘贴应变片，在圆环的中心处钻一直接为d 0的小孔（图1），由于钻孔使应力的平衡受到破坏，测出孔周围的应力变化，就可以用弹性力学的理论来推算出小孔处的应力。设应变片中心与圆环中的连线与x 轴的夹角为α，其释放的径向应变r ε和钻孔释放的残余应力之间的关系，可按照带孔无线板的弹性理论，同时承受双轴薄膜应力x σ和y σ（理解为主应力）的条件求解。 ()()y x r B A B A σασαεcos cos +++= 2 021? ? ? ??+-=d d E A μ ??? ??? ????? ??-??? ??++-=4 02031421d d d d E B μμ 图1 小孔法所用的应变花示意图 为了完全确定未知的双轴残余应力状态（两个主应力σ1和σ2，以及主应力方向β），必须至少在圆环上的三个不同测量方向评价释放的径向应变r ε（如采用三个应变片组成的应变花）。常用的应变花布置是?=0α、?=45α和?=90α（对应00ε、45ε和90ε）。 ()()20090452009000 902,1--2-B 41 A 4εεεεεεε σ+±+=
三、实验设备及器材 1. ASM1.0全自动应力、应变检测仪一台 2. 残余应力打孔装置一台 3. 焊接铝板一块 4. 应变片、瞬干胶水若干 四、实验方法与步骤 1.将待测部位用砂纸磨至表面光亮，用酒精进行清洗，清除待测部位表面的杂志和氧化物，直到准备粘贴应变片的部位干净为止。 2.将502速干胶均匀涂于应变片背面，迅速把应变片粘在所测位置，轻压使其与工件表面紧密结合，应变片与金属之间无气泡无脱胶现象。 3.将应变片末端引线与应变仪连接的导线焊接。注意应使所有应变片的导线长度保持一致，以免产生电阻值的差异导致测量不准。将应变仪调零，用万用表检查应变片与工件绝缘程度和阻值变化情况。 4.设置残余应力相应参数，用直径为2.0mm的砖头在应变片中心处打出深2.0mm的盲孔，记录残余应力数据。 五、实验数据记录 六、实验结果整理及分析 1. 焊接残余应力测试过程中哪些因素容易引起测量误差？如何减小误差？ 1、应变片的粘贴质量。应变片粘贴不好会引起数据漂移和精度下降。
您知道几种铝合金残余应力消除方法（干货） 2014-04-04小编欧巴牟铝百度 亲，晚上好！ 人生就像过节：走过元旦，新生的感觉真好；情人节，爱人甜蜜。元宵节，花灯依旧。三八节，当女人真好；愚人节，没事偷着乐。转眼到了清明节，突然顿悟，一切繁华喧嚣不过过眼云烟，人生苦短，该奋斗奋斗，该享受享受，该问候时别只在心里想想。 昨天小编分享了残余应力对铝合金材料的影响，今天小编继续来分享如何铝合金淬火残余应力消除技术研究现状，这里面的内容也是一直困惑小编的问题，如何有效的消除残余内应力。 铝合金板材与模锻件等半成品往往存在很大的残余应力场,有关研究结果表明,通过采用热水淬火或有机介质淬火来降低残余应力数值的实际效果非常有限,因此,在铝合金在毛坯生产过程中,必须安排专门的消除残余应力工艺。英美等发达国家从上世纪50年代就开始该方面研究,并已形成包括机械拉伸法(TX51)、模冷压法(TX52)、上坡淬火法,(TX53)、模拉压法(TX54)、振动消除法等一整套专门的残余应力消除工艺。 1.时效消除法
时效消除法是降低淬火残余应力的传统方法。由于铝合金材料尤其是航空用铝合金材料对温度非常敏感,时效温度的提高,必然明显降低强度指标,使MgZn2等强化相析出过多,产生过时效现象。因此,淬火后时效处理通常在较低温度(小于200-250℃)下进行,因而影响了应力消除效果(仅为10-35%)。 2.机械拉伸法 机械拉伸法消除应力的原理是将淬火后的铝合金板材,沿轧制方向施加一定量的永久拉伸塑性变形,使拉伸应力与原来的淬火残余应力叠加后发生塑性变形,使残余应力得以缓和与释放。有关研究结果表明,机械拉伸法最高可消除90%以上的残余应力。但该种方法仅适合于形状简单的零件,且对拉伸前铝合金板材的组织均匀性要求较高,多用于铝加工工厂。 3.模冷压法
焊接残余应力讲义 张思功 0317 焊接应力：钢材焊接时在焊件上产生局部高温的不均匀温度场，焊接中心处可达1600o C以上，高温部分钢材要求较大的膨胀伸长但受到邻近钢材的约束，从而在焊件内引起较高的温度应力，并在焊接过程中随时间和温度而不断变化，称为焊接应力。 焊接残余应力：焊接应力较高的部位将达到钢材屈服强度而发生塑性变形，因而钢材冷却后将有残存于焊件内的应力，称为焊接残余应力。 当局部受热温度较低时，温度应力和变形将在弹性范围以内，并随温度的升降而按比例增减。钢板完全冷却后，应力和变形恢复到零，不产生残余应力（假定原始钢板无残余应力）或残余变形。当局部受热温度较高，达到100～150o C（Q235钢）或150～200o C（低合金结构钢）时，钢板中央部分热胀受抑制引起的温度压应力将达到钢材屈服强度；温度再升高 时则进入塑性受压状态，即继续压缩时钢材只发生压缩变形（塑性变形）而应力保持受压 不变。(屈服时，应力不增加但应变会继续增加。) 在厚度不大的焊接结构中，残余应力基本上是双轴的，即只有纵向和横向残余应力，如图1所示的和，而厚度方向温度大致均匀，残余应力很小。只在厚度大的焊接结构 中，厚度方向的应力才达到较高的数值。 图1 焊接残余应力 1.纵向焊接残余应力 焊接结构中的焊缝（求其是组合构件中的纵向焊缝）沿纵向（焊缝长度方向）收缩时，将产生纵向焊接残余应力。 2.横向焊接残余应力 焊接结构的横向（垂直于焊缝长度方向）焊接残余应力是由焊缝及其附近 塑性变形区纵向收缩所引起的，以及因焊缝全长的不同时（有先后顺序）焊 接引起的横向收缩不同时性所引起的合成的。 以钢板对接焊缝为例，焊缝纵向收缩使两侧钢板趋向于形成相反方向的弯曲变形，但实际上焊缝将两侧钢板连成整体不能分开，因而就产生中部受拉两端受 压的自相平衡的横向焊接残余应力，如图2(b)所示.横向收缩不同时性引起的 横向焊接残余应力与焊接方向和顺序有关。每一段焊缝冷却时的横向收缩使
3003铝合金板焊接分析 3003铝合金板为AL-Mn系合金，是应用最广的一种防锈铝，这种合金的强度不高（稍高于工业纯铝），不能热处理强化，故采用冷加工方法来提高它的力学性能：在退火状态有很高的塑性，在半冷作硬化时塑性尚好，冷作硬化时塑性低，耐腐蚀好，焊接性良好，可切削性能不良。用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件，或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作，如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置，运输液体产品的槽、罐，以薄板加工的各种压力容器与管道。 1化学成分 合金的化学成分（质量分数/%） 合金 Si Fe Cu Mn Zn Al 3003Al 0.60 0.70 (0.05-0.20) (1.0-1.5) 0.10 余量 2力学性能 抗拉强度?b (MPa) ：140-180 条件屈服强度?0.2 (MPa) ≥115 3化学性能 耐蚀性：3003铝合金的耐蚀性很好，接近工业纯铝的耐蚀性，对大气、淡水、海水、食品、有机酸、汽油、中性无机盐水溶液等均有良好的耐蚀性，在稀酸中的耐蚀性也很好。 在冷变形状态时，3003铝合金有剥落腐蚀倾向，变形越大，剥落越严重。由于阳极氧化后色彩不均匀，故一般不进行阳极化处理 4铝及铝合金的焊接特点 （1）铝的强氧化能力铝在空气中及焊接时极易氧化，生成的氧化铝（Al2O3）熔点高、非常稳定，不易去除。阻碍母材的熔化和熔合，氧化膜的比重大，不易浮出表面，易生成夹渣、未熔合、未焊透等缺欠。铝材的表面氧化膜和吸附大量的水分，易使焊缝产生气孔。焊接前应采用化学或机械方法进行严格表面清理，清除其表面氧化膜。在焊接过程加强保护，防止其氧化。钨极氩弧焊时，选用交流电源，通过“阴
焊接残余应力 一、焊接残余应力的分类 1．按焊接残余应力产生的原因分类 （1）温度应力（又称热应力）：它是由于金属受热不均匀，各处变形不一致且相互约束而产生的应力。焊接过程中温度的应力是不断变化的，且峰值一般都达到屈服强度，因此产生塑性变形，焊接结束并冷却后产生残余应力保存下来。（2）组织应力：焊接过程中，引起局部金属组织发生转变，随着金属组织的转变，其体积发生变化，而局部体积的变化受到皱纹金属的约束，同时，由于焊接过和中是不均匀的加热与冷却，因此组织的转变也是不均匀的，结果产生了应力。（3）拘束应力：焊件结构往往是在拘束条件下焊接的，造成拘束状态的因素有结构的刚度、自重、焊缝的位置以及夹持卡具的松紧程度等。这种在拘束条件下的焊接，由于受到外界或自身刚度的限制，不能自由变形就产生了拘束应力。（4）氢致应力：焊缝局部产生显微缺陷，扩散氢向显微缺陷处聚集，局部氢的压力增大，产生氢致应力。氢致应力是导致焊接冷裂纹的重要原因。 2．按照焊接残余应力在结构中的作用方向分类 （1）单向应力：应力在焊件中只沿一个方向产生的应力。
（2）双向应力：焊接应力存在于焊件中的一个平面不同方向上（也称平面应力）。 3．体积应力：焊接应力在焊件中沿空间三个方向上发生。 二、控制焊接残余应力的工艺措施 控制焊接残余应力应从设计和工艺两个方面考虑。（1）设计方面： 在保证有足够强度的前提下，尽量减少焊缝的数量和尺寸，选择合理的接头形式，将焊缝布置在构件最大应力区之外。 （2）工艺方面： 1）选择合理的组焊顺序 施焊时，要考虑焊缝尽可能的收缩，以减小结构的拘束
度，从面降低焊接残余应力，其原则是：减小拘束，尽量使每条焊缝能自由的收缩；多种焊缝焊接时，应先焊收缩量大的焊缝；长焊缝宜从中间向两头施焊，避免从两头向中间施焊。 2）选择合理的焊接参数 需要严格控制焊接残余应力的构件，焊接时尽可能地选用较小的焊接电流和较快的速度，减小焊接热输入，以减少焊接的受热范围。对于多道施焊焊缝，采用小的焊接参数进行多层多道施焊，并控制道间温度。 3）采用反变形法 就是通过预先留出焊缝能够自由收缩的余量，使焊缝能够在一定程度上收缩，从面降低焊接残余应力。 1）采用加热“减应区”法 焊接前，选择构件的适当部位加热，使其伸长，在焊后冷却时，加热区的收缩与焊缝的收缩方向相同时，使焊缝能自由收缩，从而降低内应力。 2）采用锤击方法 每焊完一道焊缝，在焊缝冷却时同时锤击焊缝，使焊缝得到一定的延伸，可以减小焊接残余应力。 3）减小氢的措施及消氢处理 尽量选择氢型碱性焊接材料，焊接材料洪干后使用，同时，对焊接区域及其采取预热、打磨、等措施，去除水分、
怎样消除焊接残余应力 利用锤击焊缝区来控制焊接残余应力 焊后用小锤轻敲焊缝及其邻近区域，使金属展开，能有效地减少焊接残余应力。据 利用预热法来控制焊接残余应力 构件本体上温差越大，焊接残余应力也越大。焊前对构件进行预热，能减小温差和减慢冷却速度，两者均能减小焊接残余应力。 利用“加热减应区法”来控制焊接残余应力 焊接时，加热那些阻碍焊接区自由伸缩的部位，使之与焊接区同时膨胀和同时收缩，就能减小焊接应力，这种方法称为“加热减应区法”，加热的部位就称之为“减应区”。 利 利用高温回火来消除焊接残余应力 由于构件残余应力的最大值通常可达到该种材料的屈服点，而金属在高温下屈服点将降低。所以将构件的温度升高至某一定数值时，应力的最大值也应该减少到该温度下的屈服点数值。如果要完全消除结构中的残余应力，则必须将构件加热到其屈服点等于零的温度，所以一般所取的回火温度接近于这个温度。 1、整体高温回火将整个构件放在炉中加热到一定温度，然后保温一段时间再冷却。通过整体高温回火可以将构件中80%~90%的残余应力消除掉，这是生产中应用最广泛、效果最好的一种消除残余应力的方法。 回火时间随构件厚度而定，钢按每毫米壁厚l~2min计算，但不宜低于30min，不必高于3h，因为残余应力的消除效果随时间迅速降低，所以过长的处理时间是不必要的。 2、局部高温回火只对焊缝及其局部区域进行加热消除残余应力。消除应力的效果不如整体高温回火，此方法设备简单，常用于比较简单的、刚度较小的构件，如长筒形容器、管道接头、长构件的对接接头等焊接残余应力的消除。 利用温差拉伸法来消除焊接残余应力 温差拉伸法消除焊接残余应力的基本原理与机械拉伸法相同，主要差别是利用局部加热的温差来拉伸焊缝区。 温差拉伸法是在焊缝两侧各用一个宽度适当的氧乙炔焰焊炬进行加热，在焊炬后面一定距离，用一根带有排孔的水管进行喷水冷却。氧乙炔焰和喷水管以相同速度向前移动。这就形成了一个两侧温度高(峰值约为200℃)、焊接区温度低(约为
焊接残余应力对构件的危害是 1、对结构刚度的影响当外载产生的应力与结构中某区域的残余应力叠加之和达到屈服点时，这一区域的材料就会产生局部塑性变形，丧失了进一步承受外载的能力，造成结构的有效截面积减小，结构的刚度也随之降低。 2、对受压杆件稳定性的影响当外载引起的压应力与残余应力中的压应力叠加之和达到屈服点口。，这一部分截面就丧失进一步承受外载的能力。这就削弱了构件的有效截面积，并改变了有效截面积的分布，降低了受压杆件的稳定性。 3、对静载强度的影响没有严重应力集中的焊接结构，只要材料具有一定的塑性变形能力，残余应力不影响结构的静载强度。反之，如材料处于脆性状态，则拉伸残余应力和外载应力叠加有可能使局部区域的应力首先达到断裂强度，导致结构早期破坏。 4、对疲劳强度的影响残余应力的存在使变载荷的应力循环发生偏移。这种偏移，只改变其平均值，不改变其幅值。结构的疲劳强度与应力循环的特征有关，当应力循环的平均值增加时，其极限幅值就降低，反之则提高。因此，如应力集中处存在着拉伸残余应力，疲劳强度将降低。 5、对焊件加工精度和尺寸稳定性的影响机械加工把一部分材料从焊件上切除时，此处的残余应力也被释放。残余应力原来的平衡状态被破坏，焊件发生变形，加工精度受影响。 6、对应力腐蚀开裂的影响应力腐蚀开裂是拉伸残余应力和化学腐蚀共同作用下产生裂纹的现象，在一定材料和介质的组合下发生。应力腐蚀开裂所需的时间与残余应力大小有关，拉伸残余应力越大，应力腐蚀开裂的时间越短。 焊接残余应力消除方法有： 利用锤击焊缝区来控制焊接残余应力 焊后用小锤轻敲焊缝及其邻近区域，使金属展开，能有效地减少焊接残余应力。 利用预热法来控制焊接残余应力 构件本体上温差越大，焊接残余应力也越大。焊前对构件进行预热，能减小温差和减慢冷却速度，两者均能减小焊接残余应力。 利用“加热减应区法”来控制焊接残余应力 焊接时，加热那些阻碍焊接区自由伸缩的部位，使之与焊接区同时膨胀和同时收缩，就能减小焊接应力，这种方法称为“加热减应区法”，加热的部位就称之为“减应区”。 利用高温回火来消除焊接残余应力 由于构件残余应力的最大值通常可达到该种材料的屈服点，而金属在高温下屈服点将降低。所以将构件的温度升高至某一定数值时，应力的最大值也应该减少到该温度下的屈服点数值。如果要完全消除结构中的残余应力，则必须将构件加热到其屈服点等于零的温度，所以一般所取的回火温度接近于这个温度。
X 射线衍射测量焊接件残余应力 一 基本测量原理 X 射线是一种电磁波，具有波粒二象性。其波长在0.001—10nm 能穿透一定厚度的物质，并能使荧光物质发光、照相乳胶感光、气体电离。1912年德国物理学家劳厄(M.von Laue)提出一个重要的科学预见：晶体可以作为X 射线的空间衍射光栅,即当一束 X 射线通过晶体时将发生衍射，衍射波叠加的结果使射线的强度在某些方向上加强，在其他方向上减弱。分析在照相底片上得到的衍射花样，便可确定晶体结构。这一预见随即为实验所验证。1913年英国物理学家布拉格父子(W.H.Bragg ，W.L.Bragg)在劳厄发现的基础上,不仅成功地测定了NaCl 、KCl 等的晶体结构,还提出了作为晶体衍射基础的著名公式──布拉格定律： λ θn d =sin 2 式中λ为X 射线的波长，n 为任意正整数。 金属材料一般都是多晶体，在单位体积中含有数量极大，取向任意晶粒，因此在空间任意方向都能观察到任一选定的{hkl}晶面。无盈利存在时，各个晶粒的同一{hkl}晶面族的面间距都为0d 。当存在有平行于表面的张引力作用于该多晶体时，各个晶粒的晶面间距将发生不同程度的变化，但这些变化都是有规律的晶面间距的变化反映为衍射角的改变，X 射线衍射应力测定就是通过测量衍射角 θ 2相对于晶面方位（ψ ：衍射面法线与试件表面法线的夹角）的变化率计算试
件表面的残余应力。 用X 射线衍射法测量宏观应力，需要在平面应力状态假设下进行，即垂直试样表面的正应力和切应力都为零。 根据晶面间距的变化，可以计算出相应的{hkl}晶面应变值 θ θε?-=?=-= cos 0 d d d d d 根据上述应变，加以适当的刚度条件，则应力值计算 M K E ?=? ψ??? ?+= ΦΦ180 ) (sin )2(cot ) 1(22 0πθθμσ 式中，Φσ是x 方向的应力；K 是应力常数；0ψ是入射X 射线与试样表面法线的夹角；ψ是试样表面法线与衍射晶面法线的夹角；E 是弹性模量；μ是泊松比；0θ是材料在无应力状态下X 射线的衍射角；Φθ是材料在应力作用下X 射线衍射角。 180 cot 120π θμ? ?+= ）（E K ) (sin )2(2 ψ??= ΦθM X 射线应力测定衍射几何图
（三）焊接变形的基本形式（四）应力测量原理焊接残余应力的测定方法，按其原理可分为应力释放法，x射线法与磁性法等.其中以应力释放法应用较为普遍.而应力释放法又...：焊接残余应力的测定 实验目的：1学习采用应力释放法测量焊接残余应力的原理，初步掌握测定接头中焊接残余应力的 操作技能；2、加深对于焊接接头中焊接残余应力分布规律性的理解；3、了解焊接法对于残余应力的峰值 及分布的影响。 实验原理: （一）钢板中间加热温度达塑性变形温度范围 弹塑性炙形 加热厘度虚室也隻形葩S!內 菊遑旻拉应力中间凳压应力的妾际伸长 （二）钢板中间加热温度在弹性变形温度范围 弹更性麦形 加榆谨度在更柱麦刑临禹内 弹塑性支形 加热爼皮扈更性支形范禹由
暉性变形 禅性吏形 如热锻度盛弹桂龙形范囲内 弾桂仲氐 炽热显曼虚弹性复形葩S!内 两直炎ik血力中同受圧应力驗娈际伸收 （三）焊接变形的基本形式
波浪变形弯曲变形
波浪变形 弯曲变形 焊接残余应力的测定方法，按其原理可分为应力释放法，x射线法与磁性法等。其中以应力释放法应用较为普 遍。而应力释放法又可分为小孔法（盲孔法）、套孔法与梳状切条法，其中又以小孔法对于接头的破坏性最 小。本实验采用小孔法测定在钢板上敷焊后的焊接残余应力。
下图表示一块钻有小孔的钢板，在钢板的应力场中钻出一个小孔(盲孔)以后，应力场原来的平衡 状态将受到破坏，使小孔周围的应力分布发生改变，应力场产生新的平衡。若测得钻孔前后小孔附近应变量的差值，就可以根据弹性力学理论推算出小孔处的内应力。为了测得这种应变量的变化，在离小孔中心一定部位处贴上应变片，且诸应变片间保持一定角度。分别测出钻孔前后各应变片的应变值。便可按下式算出主应力的大小和方向。 其中: 2或彳应2(1 +円亠斥+代尸二+尸2：苻 ~~ r r- 2mm r 2= 4 mm R二1 ? 5 mm 分别为钉J拙方向应变量建值： H为梢松I；匕职0.25 ；E为材料鹅性模量取210 X 10 9 Pa 实验器材: 1交流电焊机：用于钢板的敷焊