焊接变形及焊接残余应力问题的解决

电弧焊在焊接结构的制造中有泛的应用，但由于电弧焊本身的特点，一些焊接缺陷，如焊接变形、焊后残余应力等很难避免，使焊接变形、焊接残余应力问题成为急需关注的问题。

在许多场合下，由于工件体积很大，通常的热处理降低焊接变形和残余应力的工艺，难以实施，甚至不可采用：在焊缝较多的场合，焊缝冲击、锤击工艺实施的效率又太低。只有不断创新发展新技术才能很好的解决焊接变形、焊接残余应力问题。

上海磁浮轨道交通线，在制造过程中也遇到焊接变形和残余应力控制问题。该交通线长31公里，用长3米的轨道粱螺栓连接而成，全线需要轨道梁2万多根。轨道梁为箱型，全焊接结构，为防腐蚀，钢材表面喷铝保护。制造过程对焊接变形和残余应力的控制要求非常高，以防止焊后的加工或应用中由于残余应力的释放而产生超差变形。由于表面的喷铝保护层不允许破坏，因此，采用焊后热处理工艺降低变形和残余应力的方法不能应用，须采用其他方法消除焊接残余应力，保持轨道梁的尺寸稳定性。

宝钢300吨转炉的制造中也遇到消应力问题。转炉体在焊后要消除残余应力，而转炉体积庞大，主体高11米，*大直径8.6米，两条环焊缝总长54米，据估算，如果整体用电加热法进行热处理，需要宝钢全厂停产，单独供热处理用电，这在实际生产中很难实施，局部热处理的方法又有可能产生新的残余应力。

采用非热处理的方法消除焊接残余应力、防止焊接变形在许多场合下有广泛的应用。国内外众多学者研究了附加外场注入技术对焊接质量的影响，包括焊缝超声冲击、焊缝锤击，以及爆炸法、机械振动处理法降低残余应力。采用钻孔法测量焊缝及近缝区的残余应力；而机械振动外场作用对焊接变形、残余应力、焊缝组织等的影响研究尤其引人瞩目。

机械振动外场作用改善焊接质量的研究主要有两方向内容，其一是在结构焊接过程中施加机械振动场，改善焊缝凝固的组织，降低焊接残余应力，这一过程叫机械振动焊接或振动焊接。其二为外加的机械振动场对焊后结构作用，以改变构件残余应力分布，改善结构质量，这一过程叫振动时效。

振动时效是指对加工后（包括焊接、铸造、冷挤压等）的工件，施加机械振动作用，以降低工件中残余应力的峰值和改善残余应力分布，保持工件尺寸的稳定，提高工件运行质量，由于振动时效可在加工现场进行，处理时间短（一般10-30分钟一次），能量消耗少，工艺简单，无环境污染，因此受到国内外焊接工作者的重视，工程应用比较广泛。振动焊接，又叫振动调质焊接，是在普通焊接工艺基础上，增加稳频稳幅辅助机械振动，以细化焊缝晶粒，并改善焊接变形和焊接残余应力。