焊接中应力与变形的概念

    金属构件在焊接过程中会产生焊接应力和各种各样的焊接变形。焊接应力会大大降低焊接结构的承载能力和使用寿命，往往是造成裂纹的直接原因；焊接变形则会造成焊接结构尺寸、形状的变化，甚至使其报废。

    当没有外力作用时，物体内存在的应力叫做内应力。焊接构件中常有内应力存在。

    金属结构与零件在焊接过程中，常常会产生各式各样的焊接变形以及焊缝裂纹，这些都会影响焊接质量。焊接变形就是由内应力引起的。

    所谓变形是指物体受到外力作用后，物体本身形状发生的变化。变形分为弹性变形和塑性变形（或永久变形）两种。弹性变形是指物体在外力作用下产生变形，将外力除去后，物体仍能恢复原来形状；塑性变形也叫永久变形，是指外力除去后，物体不能恢复原来形状的变形。

    变形与内应力通常是同时并存于物体内的。例如将一条钢杆横放在自由移动的支点上（如图12-1的实线所示），然后对整条钢杆均匀加热，钢杆由于受热膨胀，变得又粗又长，钢杆的支点也随着钢杆的伸长而自由移动（如图12-1的双点画线所示）。这时钢杆内没有内应力产生。当钢杆均匀冷却时，由于冷却收缩，钢杆又恢复到原来的形状。这时，钢杆也不会产生塑性变形。

    如果将钢杆两端固定．仍对钢杆均匀地进行加热，钢杆受热就会膨胀，但由于钢杆两端已固定不能再伸长，这时钢杆内就产生了内应力，结果使钢杆产生弯曲和扭曲变形，如图12-2所示。如果内应力超过了钢的屈服强度，钢杆就会产生塑性变形，此时钢杆变粗，截面增大。同样，当钢杆冷却后，内部会产生受拉的内应力，而钢杆受热产生的弯曲和扭曲变形则相应减小。但因钢杆加热时有塑性变形，所以钢杆的长度不能恢复到原来的形状，若受拉的内应力大于钢的极限应力数值，钢杆就会断裂。

    图12-1    钢杆自由伸长

    图12-2    钢杆变形