图12-4所示为焊缝位于钢板中部的一对接焊件，其中：（+）表示拉应力，（-）表示压应力。
图12-4 对接平焊时的应力与变形
a）加热过程 b）冷却过程
焊接时，沿焊缝方向温度最高，与焊缝平行的钢板两侧边缘温度最低。焊缝热影响区的温度分布如图12-5所示。假设钢板上各部分金属均能自由伸长，不受周围金属的牵制，根据金属材料热胀冷缩及伸长量与温度成正比的特性，可以断定焊缝区的自由伸长量最大，与焊缝平行的钢板两边缘伸长量最小，如图12-4a中虚线所示。事实上，焊件是一个整体，各部分的伸长不可能自由进行，而是互相牵制的，焊件端面只能较均衡地伸长。焊缝区的高温金属因受两侧金属的阻碍，产生压应力，远离焊缝区的金属则受到拉应力。由于焊缝区的温度较高，当压应力超过屈服强度时，该部分金属会产生热塑性变形（变形量等于图12-4a中虚线围绕的空白部分）。此时焊件中的压应力与拉应力达到了平衡，焊件比原来尺寸伸长了Δl。
图12-5 焊缝热影响区的温度分布
由于焊缝区在加热时产生了热塑性变形，所以焊件冷却后的长度要比原来的短。从理论上讲，焊件缩短的长度应等于热塑性变形的长度，如图12-4b中虚线部分所示。由于中间部分金属的收缩同加热过程中一样，受到两侧金属的牵制，所以它的实际收缩量只能达到图12-4b中的实线位置，焊件的长度比原来缩短了Δl。焊件中部由于没有充分收缩，产生了拉应力，两侧产生了压应力。这些产生于焊件内部的应力称为焊接残留应力，收缩量Δl称为焊接变形量。
焊缝金属和焊缝附近金属除了沿焊缝方向（纵向）受热膨胀或冷却收缩外，沿垂直于焊缝的方向（横向）也会膨胀和收缩，导致产生横向热塑性变形和焊接应力，使焊件横向收缩，如图12-6所示。
(www.xing528.com)
图12-6 焊缝的纵横收缩与变形
a）纵横收缩 b）焊件变形
一般焊缝的横向收缩量要大于纵向收缩量。纵向收缩与焊缝长度有关，横向收缩与板厚和坡口形式等因素有关，与焊缝长度无关。焊缝纵向收缩近似值与横向收缩近似值分别见表12-1和表12-2。
表12-1 焊缝纵向收缩近似值（单位：mm/m）
注：表中的数据是在宽度约为15倍板厚的焊缝区域中的纵向收缩量，仅适用于中等厚度的低碳钢板。
表12-2 焊缝横向收缩近似值（单位：mm）
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
