Q235厚板焊接残余应力数值模拟_毕业设计
毕业设计（论文）题目Q235厚板焊接残余应力数值模拟
学生姓名刘武超学号2008106107
专业材料成型及控制工程班级20081061 指导教师
评阅教师
完成日期2012 年 5 月15 日
学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名年月日
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作者签名：年月日
导师签名：年月日
目录
摘要 (4)
前言 (5)
1绪论 (6)
1.1课题来源和意义 (6)
1.2国内外研究现状 (7)
1.3研究的主要内容 (5)
2模拟分析过程 (7)
2.1有限元分析软件ANSYS简介 (7)
2.2有限元模型的建立 (7)
2.3加载计算 (11)
3模拟结果及分析 (15)
3.1温度场模拟 (15)
3.2应力场的模拟 (17)
4全文总结与展望 (22)
4.1全文总结 (22)
4.2未来的展望 (22)
致谢 (24)
参考文献 (25)
附录 (27)
Q235厚板焊接残余应力数值模拟
学生：刘武超
指导教师：余海洲
（三峡大学机械与材料学院）
摘要：本文首先综述了目前国内外对焊接残余应力研究进展，在此基础上提出了本文的研究目的和意义。运用有限元软件ANSYS的APDL语言编写模拟焊接瞬态过程程序进行热-结构耦合分析，对Q235钢、钢两种材料之间的对接接头的温度场和应力场进行数值模拟分析，得到温度和残余应力在接头的连续分布规律：在接近焊缝较窄的一个区域内产生拉应力，在其相邻区域产生压应力。
关键词：有限元数值模拟残余应力温度场
Abstract:In this article, the development and present research situation of the welding residual stress have been critically overviewed ,base on this ,we bring up the purpose and sense of this article.Carry on the hot-structure coupling analysis using the ANSYS APDL language simulation welding transient state process procedure,which to simulate analysis on the temperature and stress field of the lap joints of Q235 steel, steel between the two materials. then get the distribution of the temperature field and residual stress: There is a tension stress near the weld bead ,there is a compress stress in other areas.
Keyword: Finite element; Numerical Simulation;
Residual stress; Temperature field.
前言
焊接是一个涉及传热学、电磁学、材料冶金学、固体和流体力学等多学科交叉的复杂过程。由焊接产生的动态应力应变过程及其随后形成的残余应力，是导致焊接裂纹和接头强度与性能下降的重要因素。迄今为止，焊接残余应力一直是人们关注的热点问题，仍是焊接生产领域中迫切需要解决的问题。近年来，国内外学者对此进行了大量的研究，取得了丰硕的成果。
中厚钢板是焊接结构生产中不可缺少的重要材料，被广泛应用于国防、交通运输、能源、和建筑等重要国民经济部门。钢结构体系具有自重轻、抗震性能优、施工周期短、安装速度快、投资回报快、绿色无污染等优点，从一定程度上反映了国家的综合经济实力和建筑技术的发展水平，得到了世界各国的广泛的应用和大力推广，钢结构体系的应用在欧美已经有几十年的发展历史，其施工快、回收利用便利等诸多优点是其他结构形成所无可比拟的，并逐渐成为顺应时代发展趋势的高效结构体系。
本文通过用有限元方法模拟研究平板对接焊接焊缝温度场分布、残余应力分布、温度场与残余应力的关系，不仅可以从中得到焊接残余应力的影响因素，了解焊接残余应力在连续分布规律，全面掌握结构的特性，而且可以通过优化焊接方法、顺序和工艺，控制（减小）焊接应力和变形，另外还可以节约大量的实验费用，有效地缩短研制和开发周期，因此是一种高效低成本的优化工艺的方法和预测与控制技术。
本文是本人的毕业设计论文，经过作者阅读了大量的文献后独立完成的，其中部分观点是引用三峡大学游敏教授等人的，由于本人的水平实在有限，还存在许多不足之处，希望各位批评指正。
1绪论
1.1课题来源和意义
近年来，随着我国钢产量的逐渐攀升，为适应经济发展的需要，国家对于钢结构的应用也从限制使用改为鼓励采用，为钢结构的广泛应用与推广营造了良好的氛围，特别是今年来我国可持续发展观的提出，钢结构体系在我国的建筑产业中呈现出广阔的应用前景。钢结构的设计与施工技术也得到了飞速的发展并取得了良好的经济效益，近年来我国在沿海深厚软土地区和8度地震区及以上高烈度区采用高层钢结构形式获得了可观的经济效益和社会效益。钢结构体系在建筑结构行业中的日益普及应用迅速带动了机械制造、金属制作加工等行业的发展，焊接技术作为为钢结构三大连接（焊接、栓接、铆接）中最主要的连接手段，因其不削弱构件截面的特点，成为了钢构件、金属加工中理想的连接方式。并且焊接技术工艺的飞速更新发展使这一连接技术成为未来的发展趋势，但却致使钢结构焊缝中的焊接残余应力成为影响构件变形、稳定性和脆性断裂不可忽略的因素。而构件中的纵向残余应力和作为弹塑性材料的钢材本身的性能是分析钢结构弹塑性问题的两个重要的考虑因素。
在钢结构构件的连接加工过程中，焊接是一种易产生残余应力的加工工艺，其表现最为明显，一般在焊接后的冷却过程中就伴随着明显的收缩变形和残余应力，其产生情况会因焊接件的形状、尺寸和所选用的焊接方法等的不同而异。近年来对于钢结构脆性断裂的事故分析表明，焊接区的钢材，尤其是处于三向受拉状态的焊接热影响区得钢材，韧性大幅降低。当板件较厚时因坡口焊缝收缩受到很大约束而出现三轴残余拉应力引起的脆性断裂，正是出于钢构件在焊接加工过程中，产生了接近屈服极限的残余应力。构件中的残余应力大多数表现出很大的危险作用，如使构件的强度降低、降低构件疲劳极限、造成应力腐蚀和脆性断裂，由于残余应力的松弛，使构件产生变形，影响构件的尺寸精度，以往的研究表明影响钢结构脆性断裂的因素是多方面的，与焊缝自身的缺陷、焊缝周围热影响区得分布对钢材材质的脆性影响以及应力集中和残余应力的分布及大小有密切的关系，而根据线弹性断裂力学理论，残余应力对于裂纹的扩展有着重要的影响，因此正确的评估和降低焊接所造成的构件残余应力对钢结构构件及体系工作性能的影响，就显得十分必要[1-6]。
焊接残余应力是影响焊接结构后焊接部件的脆性断裂强度、疲劳强度、压曲稳定性、振动特性和耐腐蚀性能的重要因素；同时，残余应力的存在，还严重的影响了结构的机加工精度和尺寸稳定性。因此对焊接残余应力的形成机理、分布规律及其测试技术的研究是和焊接结构领域的重要方面，也一直吸引着世界范围内焊接专家、学者
的注意力。通过多年的研究，到20世纪70年代初期，大致奠定了焊接残余应力和变形理论的基础。传统的观点认为，焊接加热过程中焊缝和近缝区内因其膨胀受制而产生的塑性压缩应变是导致焊接残余应力产生的主要原因。我校游敏教授通过多年的研究分析，认为除了母材中的塑性压缩变形引起焊接残余应力之外，焊缝金属冷却时的收缩受到制约也是导致焊接残余应力产生的重要原因，并据此原理开发了调控焊接接头横向残余应力的新技术[7]。
1.2国内外研究现状
我国在残余应力领域的研究起步较晚，上世纪八十年代的残余应力早期研究学者张锭全作了残余应力、表面强化和金属疲劳方面的研究，其研究课题“缺口残余应力集中及其对疲劳性能的影响”表明疲劳性能不仅与残余应力的分布和大小、材料的弹性性能、外来作用应力的状态有关，还与残余应力的发生过程有关，而在研究这些影响的过程中给予定量的估计其影响是及其困难的。
近年来国内学者于各自不同的专业领域（包括建筑结构、金属制作加工等）对钢构件中的焊接残余应力的分卸特点、规律以及其对构件屈曲、稳定的影响和焊接接头的疲劳性能等方面作了广泛的研究。文献[8][9][10]对钢结构焊件中残余应力的分布形成、分布等进行了探讨和研究，得到了焊件表面和中部不同的残力分布和拟合曲线，并分析了不同分布形式对构件承载力的影响。天津大学做了提高焊接接头疲劳性能的技术研究，提出焊接结构的疲劳问题以及研究的意义，进行了系统的疲劳失效原因分析，论述了应力集中及残余应力对疲劳强度的影响。天津大学材料学院设计和优化研制了低相变点焊条，并在各种焊接接头上进行了大量的疲劳试验和工艺性能试验。结果表明，相变点焊条LTTE接头的疲劳强度分别比普通焊条E5015接疲劳强度提高11%、23%、42%、46%和59%疲劳寿命提高幅度从几倍到上百倍。湖北工学院和铁道部大桥局桥科院通过疲劳实验对焊接残余应力对对接板的疲劳影响进行了研究得出了整板断裂周次的积分形式表达式，通过比较疲劳实验数据和计算结果，证明了理论和寿命预测方面的合理性。文献[11]对钢结构脆性断裂的起因进行了较为详尽的论述，认为除焊缝自身的一些缺陷（如裂纹、欠焊、夹渣和气孔）和钢材质量因素外，焊接结构的连接形式（如当三条垂直施焊时阻止了材料的塑性变形）、内部存在的残余应力和其他因素结合是导致开裂的诱因。材质的不合格、低温的冲击韧性差和低温焊接产生的较大残余应力是入们几十年来对于钢结构脆性断裂事故原因所形成的规律性认识，另外，结构形式的日益复杂、工作环境的恶劣(海洋等)以及为降低造价的目的所采用的精确计算方法,都比过去大大降低了钢结构体系的安全储备，从而增加了断裂事故发生的几率
[12][13][14]。
有关焊接残余应力的研究在上世纪三十年代就已在世界各国各个领域进行了基础性的广泛研究。最早起源于学者对于焊接过程中瞬时热应力的研究，由于受计算技术的限制且瞬时应力计算较为复杂，当时对瞬时应力和舍属运动的认识不多，仅限于对点焊和板条内温度和应力变化的初始研究，无法表示实际的焊缝情况。随着计算机技术的迅猛发展和日益普及，1961年，Tall[15]首次编制了一套计算板条中线进行堆焊时的应力简单程序用于分析焊接时的热应力，即后来所说的一维分析。1968年，巴特尔研究所以Tall的分析为基础，编制了焊接过程中一维分析的Fortan程序。1970年，国际焊接学会专门设立了“焊接应力、应变和其他影响的数值分析”工作组，负责专门收集编制关于世界各国各研究所进行的研究工作报告，并于1978年年会中举行的“数值技术在焊接中的应用”专题会上，发表了有关焊接热应力分析的文章。1975年Murakj[16]将板堆焊时的热应力分析二维有限元程序做了重大改进，使之可用于分析对接焊和板上堆焊过程中的热应力。时至今日，鉴于开发能准确分析焊接热效应的三维程序的复杂性和计算运行的高额费用等原因，为处理园筒形壳体和大型焊件问题将二维分析扩大应用于三维状态的研究工作一直在艰苦的进行。同时，在此期间，人们关于焊接热应力和舍属运动的实验研究一直没有间断过。其中最具代表性的是麻省理工学院对各种材料和厚度的焊件所做的一系列实验研究，通过与理论预测分析结果的对比，得出了诸多有意义的结论，指出在预测关于板上堆焊和对接焊时的纵向应变时，一维程序有足够的精度，并且在瞬时热应变的分析中，金相变化的影响是很大的。1960年，美日学者在研究应力交变引起的残余应力的变化对于疲劳的影响时，把残余应力变换成平均应力来进行研究，把其与各种作用应力和平均应力的状态对应起束得到了疲劳曲线图。最值得提出的是Trufyakov对在不同应力循环特征下焊接残余应力对接头疲劳强度影响的研究。而热处理在消除残余应力的同时又软化了材质，因而使得疲劳强度在热处理后反而下降。这一试验比较好地说明了残余应力和焊接热循环所引起材质变化对疲劳强度的影响。从这里也可以看出焊接残余应力对接头疲劳强度的影响与疲劳载荷的应力循环特性有关。即在循环特性值较低时，影响比较大[17][18]。
1.3研究的主要内容
1.3.1焊接温度场
焊接应力和变形的演变过程因焊接过程的特点而变得更为复杂，并与焊接温度场直接相关。焊接过程中一般无外力作用，残余应力主要由焊接过程中不均匀热循环作用引起[19]。所以焊接瞬态温度场的计算是进行焊接残余应力分析的前提，所以我们有
必要对温度场进行说明。焊接过程中局部施加的依从于时间的集中热输入，可使得焊接部位形成熔化区(熔焊)，这正是引起残余应力和焊接变形的根源。
本文对于温度场的研究主要包括以下几点：
1：在焊接过程和焊后冷却过程中，焊缝及两侧母材的传热情况以及其对应力的影响情况；
2：在焊接过程和焊后冷却过程中，温度在焊件上的分布情况；
3：在焊接过程和焊后冷却过程中，焊件上的节点温度随时间的变化情况；
1.3.2焊接残余应力
残余应力是材料及其制品在机加工或合金化过程中产生的平衡于材料或制品内部的应力。是指在没有外部力作用时平衡与物体内部的应力金属焊接过程是以各集中热源对金属局部加热溶化的过程，焊接时，热量以高度集中的瞬时热输入到焊缝的局部区域，而且热源是移动的。造成焊件瞬时温度分布和热膨胀的不均匀，这些不均匀就是产生残余应力和变形个根源。他的形成主要有三部分：1：焊接区金属加热到一定温度后会产生塑性变形，在冷却收缩过程中，受到近旁低温区的约束产生的应力；2：焊件结构形状的约束而形成的应力；3：冷却中局部组织相结构发生转变产生的应力。
本文对于焊接残余应力的研究主要包括以下几点：
1：在焊接过程和焊后冷却过程中，焊缝及两侧母材的残余应力变化规律；
2：冷却后，残余应力在试件上的连续分布规律；
3：材料的物理化学性能对焊接残余应力产生的影响。
2模拟分析过程
2.1有限元分析软件ANSYS简介
在过去的近几十年，计算机对科学技术的深远影响是无庸置疑的，它大大的拓展了工程问题的可解范围，工程领域中大多数力学问题和场问题，如固体力学中的位移场、应力场问题，热传导中的稳态和瞬念温度场分析，流体力学中的流场问题，量子场理论，材料相转化的起源，金属裂纹的传播问题等，只有很少部分能够用解析方法解决，往往是在给定边界条件下求解常微分和偏微分方程的问题，尽管有时可得到它们的基本方程和边界条件，但有时因其边界条件、结构形体、外加荷载过于复杂，往往无法求得其精确的解析，处理此类复杂工程问题的途径一般是：引入简化假设和采用数值模拟方法，前者常因为假设不合理导致结果出现较大的误差而不可信，故随着计算机技术的发展和现代数学以及力学理论的成熟与完善，利用计算机数值模拟技术柬获取满足工程精度的数值近似是目前工程仿真领域的一大突破。
随着现代科技的高速发展，焊接模拟技术的地位变得越来越重要，它不仅能够有效地提高产品的经济效益，还可以节省大量的时间。有限元法则是焊接模拟技术中适应电子计算机而发展起来的一种有效方法，它已经成功地解决了工程领域中的许多问题，广泛地用于研究焊接热传导、焊接热弹塑性应力和变形分析、焊接结构的断裂力学的分析等。目前，国际上大型的有限元分析软件有很多。其中以ANSYS为代表的工程数值模拟软件，不断吸取计算方法和计算机技术的最新发展，将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合已成为解决现代工程学问题必不可少的有力工具[20]。
ANSYS软件是一个大型、通用的有限元软件，其强大的热、结构耦合及瞬态、非线性分析能力使其在焊接模拟技术中具有广阔的前景，焊接温度场、应力场的模拟就是运用其热、结构及二者的藕合分析功能进行计算[21]。虽然焊接温度场与应力应变场是双向耦合的，由于应变场对温度场的影响非常小，加上计算条件的限制，所以本文只考虑温度场对应力应变场这一单向耦合。在模拟计算时，采用ANSYS软件的热-结构耦合功能，利用温度场与应力应变场直接耦合进行焊接应力和变形的计算。
2.2有限元模型的建立
本课题是规格为1000mmｘ280mmｘ20mm的两块Q235钢板采用平板对接连接，填充金属为钢，不开坡口，采用双面焊接成型求在焊接后的焊接残余应力以及焊接过程中的温度变化。假设没有辐射和对流，结构左边固定约束，左右两边界均给定20℃的温度约束。分为两级焊缝焊接，如图1是焊缝的剖面示意图，从左到右的材料一次
是Q235钢、钢和Q235钢，其中Q235钢的初始温度是环境温度20℃，焊缝填充金属钢的是1500℃，我们做如下假设：
材料为各向同性；
忽略金属的填充熔敷作用；
在对接接头的正反两面同时开始焊接；
不考虑粘弹塑性和蠕变；
忽略电弧对焊件的辐射；
忽略熔池流体的流动作用；
材料为理想塑性材料。
图2.1 焊缝模型图
2.2.1计算方法的确定
在ANSYS软件中，计算焊接温度场，应力场的方法分为直接法和间接法。直接法是使用具有温度和位移自由度的耦合单元，同时分析得到热分析和结构应力分析的结果。间接法是首先进行热分析，然后将求得的节点温度作为载荷施加在结构应力分析中。由于单元开发技术上的原因，直接法可供选用的单元较少，而且在分析过程中，需要同时进行温度场计算和应力应变计算，其解法的耦合单元包含所有必须的自由度，只需要通过一次求解就能得出耦合场分析结果[22]。需要指出的是，温度场计算是标量计算，计算耗用的时间相对进行矢量计算的应力应变过程要少的多。所以直接计算周长较长，不够灵活。间接法可以先分析温度场，温度模拟准确之后，保存温度场结果，再分析应力应变，如果应力应变结果不理想，不必要再进行温度分析，而只需要修改力学性能和优化载荷步，然后再进行应力应变计算，这样可以节省大量的时间，但需要经过几次求解才能得出最终耦合结果。在这里，虽然焊接温度场与应力应变场是双
向耦合的，由于应变场对温度场的影响非常小，加上计算条件的限制，所以本文只考虑温度场对应力应变场这一单向耦合。在模拟计算时，为简化求解过程，采用ANSYS 软件的瞬态热结构耦合及死活单元功能，同时为了简化问题，在分析过程中将忽略结构分析的瞬态效应，而只考虑热分析的瞬态效应在此基础上进行焊接过程仿真，计算焊接过程中的温度分布和应力分布以及冷却后的焊缝残余应力。
一般运用ANSYS 进行计算的过程分为三步：前处理、加载计算、后处理。以下对焊接温度场和应力场的计算按这三步加以论述。
2.2.2定义单元属性
本文所用同种接头焊接残余应力分析程序是建立在一般二维热弹塑性有限元程序基础上。程序中考虑材料常数随温度发生变化，并直接输入计算所需各种不同材料常数随温度变化的实验曲线，因而更符合实际情况金属材料的热物理性能(如比热C 、密度Q 、导热系数K 等)随温度变化而变化，焊接时局部加热到很高温度，其热物理性质随温度变化很大，如果不考虑材料的热物性随温度变化，那么计算结果将与真实情况产生一定的偏差，所以必须在前处理中建立材料随温度变化的热物理性参数库。在焊接过程的数值模拟中，进行温度分析必须确定下列参数：导热系数、密度、比热容；应力应变场分析则必须确定弹性模量、热膨胀系数、密度和屈服极限等参数[23]。
表2.1 材料物理性能参数表
从表中可以看出计算中所用材料的弹性模量、屈服强度、线膨胀系数和切变模量均随温度变化而变化。
2.2.3创建实体模型
材料 摄氏
温
度℃
弹性模量Pa 屈服强度 Pa 切变模量 Pa 材料密度 Kg/m3 泊松比 传热系数 W/(m ℃) 线膨胀系数1/℃ 比热容 J/(kg ℃) Q235钢 20
500
1000
1500
2000 2.12e11 1.75e11 1.39e11 1.07e11 0.83e11 0.33e9 0.213e9 0.153e9 0.073e9 0.013e9 2.12e10 1.75e10 1.39e10 1.07e10 0.83e10 7860 0.29 34 1.48e-5 983
钢 20 500 1000 1500 2000 1.93e11 1.5e11 0.7e11 0.1e11 0.01e11 1.2e9 0.933e9 0.435e9 0.07e9 0.007e9 1.93e10 1.5e10 0.7e10
0.1e10
0.01e10 8030 0.29 16.3 1.78e-6 502
图2.2 简化二维对接接头模型
几何模型的形状不仅由焊件的形状、尺寸大小决定，还取决于载荷施加的方式及热源在焊件内的传导方式。在移动热源条件下，这里不考虑厚度方向温度场分布时，将模型简化成二维平面模型。模型如图所示。
2.2.4划分网格
众所周知，对于有限元分析来说，网格划分是其中最关键的一个步骤，网格划分的好坏直接影响到解算的精度和速度，在这里，首先应当确定采用自由网格还是映射网格。顾名思义，自由网格对于形状单元无限制，三排列不规则。映射网格对包含的单元形状有限制，而且必须满足特定的规则。映射面网格只包含四边形或三角形单元，映射体网格只包含六面体单元。而且，映射网格具有规则形状，明显成排的单元。这对载荷的施加和收敛的控制是相当有利的。
图2.3分网格模型
2.3加载计算
焊接过程是一个加热非常不均匀的过程，在焊缝处温度剃度变化很大，划分网格时一般不采取均匀的网格，而是在焊缝及其附近的部分用加密的网格，在远离焊缝的区域，温度分布梯度变化相对较小，这时可以忽略细节，划分均匀且相对稀疏的单元网格。总之，在保持精度的同时减少网格的数量。要获得一个良好的瞬态焊接温度场，焊缝处的单元网格最好为2.5mm[24]，远离焊缝区域的单元网格为5mm。
网格划分需要如下步骤：
1设置单元尺寸；
2激活焊缝材料的属性；
3设定网格划分方式；
4储数据库；
5生成网格。
2.3.1设置求解选项，并施加约束
在求解处理器中定义分析类型为瞬态分析，求解方式为完全法，对焊件的底边和侧边分别约束Y向与X向位移并施加初始温度荷载。施加约束后的模型如图所示。
图2.4 施加约束后的模型
其具体步骤是：
（1）设定分析类型，选择瞬态分析；
（2）选择左边节点；
（3）施加约束；
（4）选择左右两边的节点；
（5）施加温度约束；
（6）选择所有实体。
2.3.2载荷的施加
对于焊接热源载荷，在ANSYS中可以热流密度或生热率两种形式施加。对于开坡口的对接焊缝或填角焊缝等，应将热源作为焊缝单元内部生热处理，以生热率的形式施加载荷，同时考虑金属的填充作用，运用生死单元的方法，逐步将填充焊缝转化为生单元参与计算中。
图2.5 施加约束后的第一级显示图
图2.6 施加约束后的第二级焊缝显示图
对本课题研究模型加载过程具体步骤是：
（1）设置输出选项；
（2）对整体施加初始温度值（20℃）；
（3）设置时间积分控制；
（4）杀死焊缝上半部单元；
（5）选择焊缝处的激活的单元和节点；
（6）对焊缝处施加温度约束（1500℃）；
（7）设置时间步选项并按步骤写入载荷，结构如图所示。
2.3.3载荷步的确定
在进行非线性的瞬态分析过程中，我们要设置载荷步。载荷步是为了表达随时间变化的载荷，也就是说把载荷—时间曲线分成载荷步，分析时对于每一个载荷步都要定义载荷值和对应的时间值，每计算一个载荷步时，都要删掉上一个载荷步的温度，每个载荷步需要多个载荷子步。时间步长的大小关系到计算的精度。步长越小，计算精度越高，同时计算的时间越长。根据线性传导热传递，可以按如下公式估计初始时间步长：
24
ITS=δα
其中δ为沿热流方向热梯度最大处的单元的长度，α为导温系数，它等于导热系
=k c)。
数除以密度与比热的乘积（αρ
在本课题，受到硬件条件的限制，简化将焊接过程设置为7个载荷步。
2.3.4单元的生死
大型构件的焊接常用手工电弧，若焊接方法为多道焊，因为焊接过程中，焊缝金属是随层逐渐熔敷上去的，熔池区金属处与融化状态，既进入零力学性能状态，其所有应力应变将消失，这时就需要采用生死单元技术[25]。在ANSYS软件中，并不是将“钉死‖的单元从模型中删除而达到“单元死”的效果，而是将其刚度矩阵乘以一个很小的因子。同样，单元的“出生”也不是将其加入到模型中，而是先生成再全部杀死，然后在合适的载荷步中重新激活它。这又涉及到单元的“杀死”或“出生”的指定准则问题及相关问题。
为了模拟多层焊缝的焊接过程，本课题采用两级焊缝，建模时已经以圆弧形式将各级焊缝区分，当第一层焊缝开始焊接时，该层单元处于“活”的状态，其余焊缝则处于“死”的状态，对温度场和应力场的计算不起作用，第2层焊缝开始焊接时，该层焊缝的单元“复活”。焊接热源随着焊缝单元的“复活”逐渐加到焊缝单元上。本课题将第二层焊缝杀死后的效果如下图所示：
图2.7一级焊缝效果图
2.3.5分析选项的确定
焊接温度场的分析是典型的非线性瞬态热传导问题，如果分析选项设置不当，通常会导致计算难收敛。为此，需作如下设置:采用Full Newton-- Raphson(牛顿-拉普森)方法，每进行一次平衡迭代，就修正一次刚度矩阵，同时激活自适应下降功能；打开自动时间步长；打开时间步长预测；时间步长的设置通常对计算精度产生很大的影响，步长越小，计算越精确，但过小的时间步长需要很大的计算机容量和很长的计算时间。在焊接过程中一般时间步长应控制在0.5左右，在冷却过程中，可逐步增大时间步长。本文在确保焊缝处单元网格足够细小的情况下，试选几个时间步长进行计算。每次计算将前一次的时间步长逐步减小的方法进行，当相邻两次计算结果的温度场相筹不大时可以认为时间步长足够小[26]。
ANSYS中提供了5种求解器，选用哪种求解器可依据求解的自由度数量、所花费的时间和要求的内存而定。对于焊接一般采用程序自动选择求解器的方法可得到比较好的计算效果。ANSYS的方程求解器计算多个联立线性方程来预测工程系统的响应，然而非线性结构的行为不能直接用多个线性方程表示，而需要多个带校正的线性近似
求解。
3模拟结果及分析
ANSYS后处理就是查询计算结果并对计算结果进行处理，用以判断网格是否精确、分析结果是否正确。ANSYS软件的后处理包括通用后处理POSTI和时间历程后处理POST26两大模块。
在后处理中，可查看整个模型在某一载荷步或子步的计算值，如某一时间点焊件上各点的各种应力、应变值和温度值。而时间历程后处理则查看某点的值随时间变化的状况，如整个焊接过程中，某点的应力、应变值和温度随时间如何变化。若要查看整个焊件在整个焊接过程中温度和应力的动态变化，可用ANSYS中的动画显示技术。在后处理中可通过列表和绘图的形式显示查询结果。ANSYS中的误差估计是基于能量分布的，它主要考虑了单元网格的尺寸精度。一般计算结果中能量误差值应低于10%，否则需将网格进行细化[27]。
3.1温度场模拟
图3.1 t=0.001s时的温度场
图3.2 t=0.002 s时的温度场
图3.3 t=5.002s时的温度场
图3.4 t=10s时的温度场
图3.5冷却5000秒后的的温度场
温度场的数值模拟是应力应变数值模拟的基础，同时温度场的分布对应力应变的分布有着极大的影响。图(3.1)-图（3.5）是各个温度的瞬态变化图，依次描绘了各个关键时刻的温度场，能够反映在焊接过程中焊缝的融合区的金属通过加热，然后熔化和
随后冷却凝固的全部的过程。可以说明焊接热过程具有的基本特点（1）加热区域小，加热温度高。它造成焊件上各个点间出现很大的温度梯度，这可以从图片中两种的颜色的突变看出。（2）加热时间短，温度分布不稳定；对于焊件的某一点而言，受到的加热作用时间极短，可视为一个瞬间[28]。即当焊接热源接近焊件上某一点的时候，热源的热量将使该点迅速加热升温，随着热源的离去，热量将导出而使其温度降低。可见，焊件上的传热过程是一个非稳定状态的传热过程。图(3.1)和图（3.2）是进行一级焊时候的温度场，可以看见焊缝区及其附近已达到融化状态；图(3.3)二级焊时的瞬态温度场，焊缝区的温度都已达到1500℃，这是温度梯度比较大，可以很明显看出焊件正在加热，因为离焊缝远的部位还处于室温状态；图（3.5）是焊件的冷却过程中的温度，可以看到焊缝区的温度逐渐降低，非焊缝区的温度逐渐上升，而且，随离焊缝的距离增大而减少，这表明焊接是热传导过程.由于是同种材料的焊接过程则通过图(3.4)和图（3.5）可以发现，在焊缝两侧温度分布是一样的。
3.2应力场的模拟
图3.6 t=0.001s时的应力场
q35焊接工艺课程设计
1绪论1 .1 Q235的成分及焊接性分析 Q235钢是一种普通碳素结构钢，具有冶炼容易，工艺性好，价格价廉的优点，而且在力学性能上也能满足一般工程结构及普通机器零件的要求，在世界各国得到广泛应用。碳素结构钢的牌号体现其机械性能，符号用Q+数字表示，其中“Q”为屈服点“屈”的汉语拼音，表示屈服强度的数值。Q235表示这种钢的屈服强度为235MP，Q235钢含碳量约为0.2%属于低碳钢。Q235成分:C含量0.12%-0.22%、Mn含量0.30%-0.65%、Si含量不大于0.30%、S含量不大于0.050%、P含量不大于0.045%。S、P和非金属夹杂物较多在相同含碳量及热处理条件下，低碳钢焊接材料焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。 Q235含有少量的合金元素，碳含量比较低，一般情况下（除环境温度很低或钢板厚度很大时）冷裂倾向不大。工件预热有防止裂纹、降低焊缝和热影响区冷却速度、减小内应力等重要作用。但是预热使劳动条件恶化，并使工艺复杂。低合金结构施焊前是否需要预热，一般应根据生产实践和焊接性试验来确定。当母材的碳当量Ceq≥0.35时应考虑预热。低合金钢淬硬倾向[1]主要取决于钢的化学成分，根据碳当量公式可知Q235的碳当量小于0.4%，在焊接过程中基本无淬硬倾向，焊前不需预热。且这类刚含碳量较低，具有较的抗热裂性能，焊接过程中热裂纹倾向较小，正常情况下不会出现热裂纹。从厚度考虑，当板厚超过25mm时应考虑100℃以上的焊前预热，试验中所用钢板的厚度为12mm，不需预热。 焊接热处理的目的是为了消除焊接内应力、提高构件尺寸的稳定性、增强抗应力腐蚀性能、提高结构长期使用的质量稳定性和工件安全性等。低合金钢焊接结构在大多数请况下不进行焊后热处理，只有在特殊要求的情况下才进行焊后热处理。此试验并无特殊要求，因此并未进行焊后热处理。 1.2 焊条 （1）焊条的熔敷金属应具有良好的力学性能
焊接机械手设计
江苏城市职业学院五年制（高职） 毕业设计论文 设计课题：焊接机械手设计 学校：江苏城市职业学院（常熟办学点） 年级：2009级 专业：机电一体化 姓名：曹胜 学号：0921010113 指导老师：杜建峰 职称：讲师 2013年12月
摘要 本次设计是焊接机械手设计，在设计过程中，要求我们运用机电的知识完成，其设计的内容主要包括，机械手中大臂的设计，电气系统设计等内容。 此次设计的焊接机械手实际是五自由度的关节机器人。采用步进电机驱动、微机控制，结构紧凑，工作范围大，动作灵活，不仅用于弧焊作业，还可用于搬运和装配作业。 弧焊机器人在通用机械、金属结构等许多行业中得到广泛运用。弧焊机器人是包括各种电弧焊附属装置在内的柔性焊接系统，而不只是一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机，因而对其性能有着特殊的要求。在弧焊作业中，焊枪应跟踪工件的焊道运动，并不断填充金属形成焊缝。因此运动过程中速度的稳定性和轨迹精度是两项重要指标。一般情况下，焊接速度约取5-50mm/s，轨迹精度约为±（0.2-0.5）mm。 电气系统的设计就是运用机电传动的知识，即PLC系统进行控制，PLC控制系统有西门子系统，欧姆龙系统等。 关键词：焊接机械手 PLC
目录 前言 (1) 第一章焊接机械手的总体方案设计 (2) 1.1 焊接机器人的主要组成 (2) 1.2 焊接机器人大臂的设计 (3) 1.2.1 大臂的工作方式 (3) 1.2.2 大臂电动机的选择 (3) 1.2.3 大臂上谐波齿轮传动的设计 (4) 1.3 焊接机器人末端执行器的设计 (6) 第二章PLC系统设计 (9) 2.1电气设备概述 (9) 2.1.1电气控制的变压系统部分设计 (9) 2.1.2电气控制的部分设计 (9) 2.2 PLC的应用 (11) 2.2.1 梯形图的设计 (11) 2.2.2 用功能表图表示控制过程 (13) 2.2.3 I/O分配表与配线图 (14) 2.2.4 写出梯形图 (16) 小结 (19) 致谢 (20) 参考文献 (21)
焊接考试试题
焊接考试试题 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
大连中远船务工程有限公司中级焊工考试试题 姓名：职号：成绩： 一、选择题： 1、（ A ）是防止低合金钢产生冷裂纹、热裂纹和热影响区出现淬硬组织的最有效的措施。 A. 预热 B. 减小热输入 C. 用直流反接电源 D. 焊后热处理 2、低合金结构钢焊接时，最常出现的缺陷是（ A ）。 A. 裂纹 B. 气孔 C. 未熔合 D. 未焊透 3、低合金结构钢焊接时，最常见的裂纹是（ D ）。 A. 热裂纹 B. 冷裂纹 C. 再热裂纹 D. 热应力裂纹 4、采用（ C ）方法焊接珠光体耐热钢时，焊前不需要预热。 A. 焊条电弧焊 B. CO2气体保护焊 C. 氩弧焊 D. 埋弧焊 5、马氏体不锈钢焊接接头，产生晶间腐蚀的倾向（ B ）. A. 很大 B. 很小 C. 无倾向 6、（ D ）是使不锈钢产生晶间腐蚀的最有害的元素。 A. 铬 B. 镍 C. 铌 D. 碳 7、防止不锈钢焊接时产生的热裂纹的措施，是通过焊接材料向焊 缝中加入形成（ A ）的元素。
A. 奥氏体 B. 马氏体 C. 铁元素 D. 珠光体 8、（ C ）不锈钢具有强烈的淬硬倾向。 A. 奥氏体 B. 马氏体 C. 铁元素 D. 珠光体 9、焊接不锈钢复合板的过渡层时，一般采用（ A）焊接方法进行。 A. 焊条电弧焊 B. 埋弧焊 C. 氩弧焊 D. CO2气体保护焊 10、焊前将铸件预热至（B ）℃。 A. 100 B. 200 C. 300 D. 400 二、填空题： 1、电弧焊时，熔滴过渡的形式主要有（短路过渡）、小颗粒过渡和大颗粒过渡。 2、焊机的外特性是指在规定运行范围内，其稳态（输出电流）和端电压之间的关系。 3、产生焊接点呼磁偏吹的原因有：（接地线位置不正确），焊条和焊件的位置不对称及焊接电流较大等。 4、合金钢按其用途，可以分为：结构钢，工具钢和（特殊性能刚）三大类。
焊接工艺课程设计
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焊接工艺课程设计 1绪论 1 .1 Q235的成分及焊接性分析 Q235钢是一种普通碳素结构钢，具有冶炼容易，工艺性好，价格价廉的优点，而且在力学性能上也能满足一般工程结构及普通机器零件的要求，在世界各国得到广泛应用。碳素结构钢的牌号体现其机械性能，符号用Q+数字表示，其中“Q”为屈服点“屈”的汉语拼音，表示屈服强度的数值。Q235表示这种钢的屈服强度为235MP，Q235钢含碳量约为0.2%属于低碳钢。Q235成分:C含量0.12%-0.22%、Mn含量0.30%-0.65%、Si含量不大于0.30%、S含量不大于0.050%、P含量不大于0.045%。S、P和非金属夹杂物较多在相同含碳量及热处理条件下，低碳钢焊接材料焊后的接头塑性和冲击韧度良好，焊接时，一般不需预热、控制层间温度和后热，焊后也不必采用热处理改善组织，整个焊接过程不必采取特殊的工艺措施，焊接性优良。 Q235含有少量的合金元素，碳含量比较低，一般情况下（除环
境温度很低或钢板厚度很大时）冷裂倾向不大。工件预热有防止裂纹、降低焊缝和热影响区冷却速度、减小内应力等重要作用。但是预热使劳动条件恶化，并使工艺复杂。低合金结构施焊前是否需要预热，一般应根据生产实践和焊接性试验来确定。当母材的碳当量Ceq≥0.35时应考虑预热。低合金钢淬硬倾向[1]主要取决于钢的化学成分，根据碳当量公式可知Q235的碳当量小于0.4%，在焊接过程中基本无淬硬倾向，焊前不需预热。且这类刚含碳量较低，具有较的抗热裂性能，焊接过程中热裂纹倾向较小，正常情况下不会出现热裂纹。从厚度考虑，当板厚超过25mm时应考虑100℃以上的焊前预热，试验中所用钢板的厚度为12mm，不需预热。 焊接热处理的目的是为了消除焊接内应力、提高构件尺寸的稳定性、增强抗应力腐蚀性能、提高结构长期使用的质量稳定性和工件安全性等。低合金钢焊接结构在大多数请况下不进行焊后热处理，只有在特殊要求的情况下才进行焊后热处理。此试验并无特殊要求，因此并未进行焊后热处理。 1.2 焊条 1.2.1对焊条的基本要求 （1）焊条的熔敷金属应具有良好的力学性能 （2）焊条的熔敷金属应具有规定的化学成分，以保证其使用性能的要求
焊接机械手毕业设计
焊接机械手毕业设计 【篇一：自动焊接机械手设计(毕业设计)】 自动焊接机械手设计 1 绪论 1.1 技术概述 工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测 传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三 维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多 品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、 人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动 化水平的重要标志。 机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长 和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速 反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗 恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它 是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术 领域不可缺少的自动化设备。 1.2 现状及国内外发展趋势 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： (1)工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操 作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3 万美元降至97年的6．5万美元。 (2）机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组 方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。 (3)工业机器人控制系统向基于pc机的开放型控制器方向发展，便 于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模 块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。 (4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加 速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、
焊接考试试题
大连中远船务工程有限公司中级焊工考试试题 姓名：职号：成绩： 一、选择题： 1、（A ）是防止低合金钢产生冷裂纹、热裂纹和热影响区出现淬硬组织的最有效的措施。 A. 预热 B. 减小热输入 C. 用直流反接电源 D. 焊后热处理 2、低合金结构钢焊接时，最常出现的缺陷是（A ）。 A. 裂纹 B. 气孔 C. 未熔合 D. 未焊透 3、低合金结构钢焊接时，最常见的裂纹是（D ）。 A. 热裂纹 B. 冷裂纹 C. 再热裂纹 D. 热应力裂纹 4、采用（ C ）方法焊接珠光体耐热钢时，焊前不需要预热。 A. 焊条电弧焊 B. CO2气体保护焊 C. 氩弧焊 D. 埋弧焊 5、马氏体不锈钢焊接接头，产生晶间腐蚀的倾向（B ）. A. 很大 B. 很小 C. 无倾向 6、（D ）是使不锈钢产生晶间腐蚀的最有害的元素。
A. 铬 B. 镍 C. 铌 D. 碳 7、防止不锈钢焊接时产生的热裂纹的措施，是通过焊接材料向焊缝 中加入形成（ A ）的元素。 A. 奥氏体 B. 马氏体 C. 铁元素 D. 珠光体 8、（C ）不锈钢具有强烈的淬硬倾向。 A. 奥氏体 B. 马氏体 C. 铁元素 D. 珠光体 9、焊接不锈钢复合板的过渡层时，一般采用（A）焊接方法进行。 A. 焊条电弧焊 B. 埋弧焊 C. 氩弧焊 D. CO2气体保护焊 10、焊前将铸件预热至（B ）℃。 A. 100 B. 200 C. 300 D. 400 二、填空题： 1、电弧焊时，熔滴过渡的形式主要有（短路过渡）、小颗粒过渡和大颗粒过渡。 2、焊机的外特性是指在规定运行范围内，其稳态（输出电流）和端电压之间的关系。 3、产生焊接点呼磁偏吹的原因有：（接地线位置不正确），焊条和焊件的位置不对称及焊接电流较大等。 4、合金钢按其用途，可以分为：结构钢，工具钢和（特殊性能刚）
焊接工艺课程设计要点
焊接工艺课程设计 题目焊接工艺与控制课程设计 指导教师 姓名 学号 专业 班级 完成日期2014 年 6 月23 日
三峡大学课程设计任务书 （2014年春季学期）
焊接工艺卡
目录 1. 30CrMoV A钢的性能分析 (6) 1.1 材料： (6) 1.2 化学成分及力学性能： (6) 2. 15 30CrMoV A钢的焊接性能 (7) 2.1 碳当量分析 (7) 2.2 30CrMoV A的焊接性的主要表现 (7) 3 焊接方法的选择和分析 (8) 3.1 焊接方法选择时应考虑的因素 (8) 3.2 焊接方法的选择 (8) 3.3 焊接方法主要特点分析 (9) 4 焊接设备的选择 (9) 4.1 焊接电源的选择 (9) 4.2 焊丝及焊剂的选择....................................................................................................... (9) 4.3、焊枪及喷嘴的选择 (9) 4.4、钨极的选择 (10) 5 焊接工艺参数的选择 (10) 5.1 焊接电流与电压的选择................................................................................................错误！未定义书签。 5.2 焊接速度的选择 (10) 5.3 钨极直径与保护气体流量............................................................ 错误！未定义书签。 6 焊前预热、焊接过程及焊后处理 (11) 6.1 焊前预热 (11) 6.2 焊接过程与焊后处理 (11) 7 焊后检验 (12) 7.1 外观检验 (12) 8 总结 (13) 参考文献 (14)
电动机械手结构设计
1 绪论 1.1工业机械手的概述 工业机器手是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用机械装置；由计算机控制，是无人参与的自主自动化控制系统；他是可编程、具有柔性的自动化系统，可以允许进行人机联系。可以通俗的理解为“机器人是技术系统的一种类别，它能以其动作复现人的动作和职能；它与传统的自动机的区别在于有更大的万能性和多目的用途，可以反复调整以执行不同的功能。” 工业机械手是人类创造的一种机器,更是人类创造的一项伟大奇迹,其研究、开发和设计是从二十世纪中叶开始的.我国的工业机械手是从80年代"七五"科技攻关开始起步,在国家的支持下,通过"七五","八五"科技攻关,目前已经基本掌握了机械手操作机的设计制造技术,控制系统硬件和软件设计技术,运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆，孤焊，点焊，装配，搬运等机器人，其中有130多台喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，孤焊机器人已经应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的看来，我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定距离。如：可靠性低于国外产品，机械手应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。影响我国机械手发展的关键平台因素就是其软件，硬件和机械结构。目前工业机械手仍大量应用在制造业，其中汽车工业占第一位（占28.9%），电器制造业第二位（占16.4%），化工第三位（占11.7%）。发达国家汽车行业机械手应用占总保有量百分比为23.4%～53%，年产每万辆汽车所拥有的机械手数为（包括整车和零部件）：日本88.0台，德国64.0台，法国32.2台，英国26.9台，美国33.8台，意大利48.0台。 世界工业机械手的数目虽然每年在递增，但市场是波浪式向前发展的。在新世纪的曙光下人们追求更舒适的工作条件，恶劣危险的劳动环境都需要用机器人代替人工。随着机器人应用的深化和渗透，工业机械手在汽车行业中还在不断开辟着新用途。机械手的发展也已经由最初的液压，气压控制开始向人工智能化转变，并且随着电子技术的发展和科技的不断进步，这项技术将日益完善。 上料机械手与卸料机械手相比，其中上料机械手中的移动式搬运上料机械手适用于各种棒料，工件的自动搬运及上下料工作。例如铝型材挤压成型铝棒料的搬运及高温材料的自动上料作业，最大抓取棒料直径达180mm，最大抓握重量可达30公斤，最大行走距离为1200mm。根据作业要求及载荷情况，机械手各关节运动速度可调。移动式搬运上料机械手主要由手爪，小臂，大臂，手臂回转机构，小车行走机构，液压泵站电器控制系统组成，同时具有高温棒料启动疏料装置及用于安全防护用的光电保护系统。整个机械手及液压系统均集中设置在行走小车上，结构紧凑。电气控制系统采用OMRON可编程控制器，各种作业的实现可以通过编程实现。 国内外实际使用的多是定位控制的机械手，没有“视觉”和“触觉”反馈。目前，世界各国正积极研制带有“视觉”和“触觉”的工业机械手，使它能够对所抓取的工件进行分辨，能选取所需要的工件，并正确的夹持工件，进而精确地在机器上定位、定向。 为使机械手有“眼睛”去处理方位变化的工件和分辨形状不同的零部件，它由视觉传感器输入三个视图方向的视觉信息，通过计算机进行图形分辨，判别是否是所要抓取的工
焊接残余应力
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。
(完整word版)焊接课程设计
焊接工艺课程设计题目1035铝板平板对接 指导教师石增敏 姓名陈卓学号2011106230 专业材料成型及控制工程班级20111062 完成日期2014 年 6 月25 日
目录 1、1035铝板焊接性分析 (3) 1.1、本次设计所用材料 (3) 1.2、1035铝板钢的化学成分及力学性能 (3) 1.3、铝与铝合金的焊接特点 (4) 1.4、1035铝板焊接方法的选择 (4) 2、MIG工作原理和工艺特点 (4) 2.1工作原理 (5) 2.2工作特点 (5) 2.3 焊接层数和坡口的选择 (5) 2.4焊接变形 (5) 3、MIG焊设备 (5) 3.1焊接电源 (6) 3.2控制系统 (6) 3.3送丝系统 (6) 3.4焊枪 (6) 3.5供气系统 (7) 3.6水冷系统 (7) 4、焊接工艺参数 (7) 4.1 .1焊接电流 (7) 4.1.2 电弧电压 (8) 4.1.3焊接速度 (8) 4.1.4 焊枪的操作 (8) 4.2焊前准备 (8) 4.2.1坡口制备 (8) 4.2.2清理 (9) 4.2.3预热 (9) 5焊接注意事项 (9) 6 外观检验 (10) 7无损检测 (10) 9参考文献： (11)
三峡大学课程设计任务书 （2013――2014学年） 课题名称焊接工艺课程设计 学生姓名陈卓班级20111062 指导教师石增敏 课题概述： 根据提供的原始资料，进行平板对接焊或环焊缝焊接工艺设计。设计人员制定焊接方法和焊接工艺，要求同一课题的学生使用不同的焊接方法进行设计，焊接工艺可靠、合理。 ⒈制定焊接工艺卡。⒉课程设计说明书包括：封面；目录；摘要；被焊接材料的基本数据与焊接性分析；焊接方法的选择；焊接工艺的制定和论证（具体项目可参考焊接工艺卡）、焊接操作注意事项和安全要求、焊后检验、参考文献等。 材料：35材料1035铝板两块，规格：—4×100×300，平板对接
焊接机械手的结构设计
本科毕业设计(论文) 题目：焊接机械手的结构设计 系别：机电信息系 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 学生： 学号： 指导教师： 2013年5月
焊接机械手的结构设计 摘要 本设计为焊接机械手的结构设计，主要研究内容：腰部回转机构的设计；大、小臂和腕部回转的结构设计。 本设计由整体布局入手，参考现有关节型机械臂的相关设计，初步确定腰部的转动惯量，从而确定电机的选型，安装等相关设计。在机械臂的灵活和精度的前提下完成总体结构的设计，然后根据总体结构，从而确定本设计的机械臂各个主要零部件的设计。 在主要零部件的设计中，主要包括腰部壳体的设计、轴的结构设计、轴承的选择、电机的设计计算、大小臂的结构和固定等。 本设计整体在现有关节型机械臂的结构上做了修改，使得它能够更好的满足本设计的设计要求。本设计结构简单、重量轻、外形尺寸小、设备费用低、运转安全、操作方便、便于维修和管理。 关键词：机械手；谐波减速器；结构设计
Structure design of robot arm Abstract The design for the design of welding structure of the manipulator, the main research contents: the design of the waist turning mechanism；structure design of large, small arm and wrist rotation. This design by the overall layout with reference to the relevant design, the existing joint type manipulator, preliminary determine the moment of inertia of the waist, so as to determine the motor selection, installation and other related design. Complete the design of the overall structure of the flexible manipulator based on precision and the next, and then based on the overall structure, design of mechanical arm to determine the design of all the major components of the. The design of the main components, including the housing design, structural design of shaft, bearing selection, design and calculation of the size of motor, arm structure and fixed. The design of the whole made changes in the existing joint type manipulator structure, so that it can better meet the design requirement of this design. The design has simple structure, light weight, small size, low cost of equipment, operation safety, convenient operation, easy to repair and management. KeyWords：robot arm；harmonic drive；structure design
消除残余应力的方法
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
焊接工艺课程设计指导书
材料成形及控制工程专业课程设计 焊接工艺设计指导书 一、设计目的 1．通过实际产品的焊接工艺设计，使学生了解焊接结构的生产工艺过程； 2．掌握焊接工艺的设计方法及工艺文件的制定； 3．培养学生运用专业理论知识解决实际焊接生产问题的能力，锻炼查阅文献资料及工具书籍的基本技能。 二、设计内容 在规定时间内，完成由教师指定的某一个结构件的焊接工艺设计任务，主要内容包括： 1. 焊接结构件的设计简图与技术要求； 2. 产品的制造工艺性能分析； 3. 主要接头的焊接方法选择与说明，坡口型式及尺寸的设计与说明； 4. 主要部件（筒节、封头等）的加工工艺过程卡； 5. 产品的装焊工艺过程卡； 6. 壳体的焊接工艺卡。 三、设计要求 1．手绘产品的结构设计简图，标注出产品的主要结构尺寸；主要零件的名称、材质与规格；设计技术要求（包括制造技术要求与检验要求）等。 2．产品的制造工艺性能分析主要包括容器主体材料的焊接性分析与结构的装焊工艺性能分析。容器主体材料的焊接性能主要分析材质的焊接裂纹倾向及产生其它焊接缺陷的倾向，说明为保证焊接质量应采取的工艺措施，如合理选用焊接方法、焊接材料、焊前预热、焊后热处理、层间温度等；结构的装焊工艺性能分析主要针对特殊、复杂容器结构，分析需要采用的装焊顺序与方法。 2. 接头焊接方法的选择和坡口型式的设计应包括纵焊缝、环焊缝、封头拼缝、 人孔接管与筒体的焊缝等，绘制接头的局部放大图。选择与设计的依据主要从容器结构尺寸、接头位置、材质及厚度、施焊条件与可操作性、焊接变形与应力、装焊顺序等方面考虑。 3. 主要部件（筒节、封头等）的加工过程卡要求制定部件从原材料备料至组 装焊接之前的全部加工工艺过程，包括各加工工序的名称、加工内容、所用的工装设备与检验要求等，必要时绘制出加工工艺简图； 4. 壳体的装焊工艺设计包括装焊工艺顺序、工序名称与内容、各工序所涉及
焊接应力产生的原因及处理方法
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
焊接工艺学课程设计
课程设计论文（说明书） 课程：焊接工艺学课程设计 题目：09MnD钢焊接性试验设计 院、系：材化学院 学科专业：金属材料工程 学生： / 学号： / 校对： / 指导教师： / 2012年 11月
1．前言 09MnD属于无镍低温钢，常用于石油、化工技术和压力容器设备，用于制造使用温度在-50℃的压力容器构件、重要锻件，石油化工中的压力容器。含碳量为0.2%，硅含量在0.17%到0.35%之间，锰含量在0.95%到1.35%之间，磷含量和硫含量均小于0.25%，钒含量小于等于0.03%。其化学成分见：表1.1，其机械性能见：表1.2。 牌号化学成分（质量分数）（%） C Si Mn P S V 09MnD ≤0.12 0.17-0.35 0.95-1.35 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.03 表1.1 09MnD的化学成分 牌号抗拉强度/MPa 屈服强度/MPa 伸长率（%）冲击功/J 09MnD 400-540 ≥240 ≥26 ≥21 表1.2 09MnD的机械性能 本实验主要通过熔化极混合气体保护焊对焊接材料为09MnD厚度为10mm 板材的焊接性及焊接特点进行探索，在制出实验试板后，根据国家的一系列标准对此次焊接工艺进行焊后组织及力学性能进行评定，进而分析09MnD的焊接性能。 2.焊接工艺 2.1 09MnD的焊接特点 焊接材料的选择应保证接头与母材有同样的低温性能，焊条、焊丝、焊剂都必须保证焊缝中的油含杂质S、P、N、O最少。焊接时需要最大限度地减小过热程度，防止出现粗大的铁素体或粗大的马氏体组织。 2.2 焊接方法及焊丝的确定 低温钢的焊接方法可选焊条电弧焊、埋弧焊及熔化极气体保护焊。采用含Ni低温焊条电弧焊，虽可保证低温韧性，但成本高、生产效率低且焊缝成形差。故选用普通的焊丝H08Mn2SiA,用混合气体保护半自动焊，其生产成本为焊条电弧焊的55%-60%，生产率高2-3倍。焊材选择见:表2.2.1。
焊接温度场及残余应力测量方法总结
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。
工字梁焊接工艺课程设计
工字梁焊接工艺课程设计
《焊接工艺》课程设计 工字型梁的焊接工艺设计 班级：08焊接1 班 姓名： 学号： A0852111
目录 1 结构与母材性能分析 (6) 1.1 工字形梁结构分析及作用 (6) 1.1.1 工字梁结构特点 (6) 1.1.2 工字梁作用 (6) 1.2 母材性能分析 (6) 1.2.1 Q345-B钢简介 (6) 1.2.2 Q345B化学成分 (7) 1.2.3 Q345B机械性能 (8) 1.2.4 Q345B焊接性分析 (8) 2生产工艺流程图。 (10) 3 钢板预处理 (11) 3.1 复检 (11) 3.2 钢材的表面预处理 (11) 3.3 钢板的矫正 (11) 3.4 钢板规格选择 (11) 3.5 划线、下料 (12) 3.6 坡口形式 (13) 4.1 下料方法及设备 (15)
4.1.1 下料采用半自动火焰切割 (15) 4.1.2 CG1-30型半自动火焰切割设备 (15) 4.1.3 常用切割气体比较 (16) 5 装配与焊接 (18) 5.1 翼板与腹板的装配焊接 (18) 5.1.1 装配 (18) 5.1.2 定位焊 (19) 5.1.3 焊接工艺 (19) 6 工字梁的焊接变形及防止 (21) 6.1 焊接变形种类 (21) 6.2 工字梁焊接时变形的防止 (22) 6.2.1 预留收缩量 (22) 6.2.2 反变形 (22) 6.2.3 制定合理的焊接工艺 (22) 7 二氧化碳气体保护焊简介 (24) 7.1 简介 (24) 7.2 焊机 (24) 7.3 CO2气体保护焊特点 (24) 7.4 CO2气体保护焊工艺参数 (25)
自动焊接机械手设计
自动焊接机械手设计 1 绪论 1.1 技术概述 工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。 机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 1.2 现状及国内外发展趋势 国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势： (1)工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3万美元降至97年的6．5万美元。
(2）机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。 (3)工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。 (4)机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。 (5)虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。 (6)当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。 (7)机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。 我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其
焊接残余应力的消除方法
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。