焊接残余应力调控技术的研究与应用进展_郭政伟.pdf

，.，.基金项目：河南省重大关键技术需求揭榜攻关项目（）；宁波市“”人才计划 年创新团队 类 （）（）：.焊接残余应力调控技术的研究与应用进展郭政伟，龙伟民，王 博，祁 婷，李宁波 上海航天设备制造总厂有限公司，上海 中机智能装备创新研究院（宁波）有限公司，浙江 宁波 残余应力在焊接构件中普遍存在，不均衡分布的残余应力是构件变形和开裂的根源，直接影响焊接构件的承载能力、稳定性和服役寿命。焊接残余应力随构件服役环境及外界载荷变化而动态分布，对残余应力的消减、均化应贯穿焊接构件设计、生产和服役全生命周期。焊接变形及残余应力控制关键在于塑性区的调控，合理的焊接顺序能有效降低工件应力集中并改善其分布状态，及时的焊前预热及焊后回火能有效降低接头温度梯度、松弛应力集中、消减残余应力。对焊缝的锤击松弛处理能抵消部分焊缝区收缩，减小残余拉应力。对焊缝及周边区域施加拉伸、振动时效、超声冲击和喷丸强化等力学形变载荷，可与焊件内部应力叠加促进塑性形变，释放、均衡残余应力。这些方法各有优势，但均需密切结合构件材料、结构及性能控制要求来进行选择。随着制造业转型发展及绿色环保政策驱动，未来工程装备残余应力调控技术会向绿色环保、柔性高效、过程可控、专业化方向转变。关键词 焊接残余应力 焊接顺序 热时效 超声冲击 脉冲磁场中图分类号：文献标识码：，引言焊接是一个涉及电弧物理、传热、冶金及力学的复杂过程，在焊接热循环的急速加热和冷却作用下，焊缝金属及周围母材会发生不均匀、不协调的塑性形变，最终产生焊接残余应力。在环境温度和外载荷叠加作用下，焊接残余应力会动态分布，不均衡分布的残余应力易引起构件变形失稳、裂纹扩展甚至断裂失效，对机械构件的安全、稳定、可靠服役产生重大影响。一般来说，拉伸残余应力促进脆性断裂、弯曲变形和应力腐蚀开裂，降低材料强度和缩短材料的疲劳寿命；而压缩残余应力能提高构件的抗腐蚀、抗疲劳和抗开裂能力。因此，对焊接构件进行残余应力调控，尤其是减小构件表面和内部的拉伸残余应力，显得极为重要。焊接残余应力贯穿于焊接构件的设计、生产和服役全过程，对残余应力的调控也必须兼顾设计、制造等多个环节。国内外学者对焊接残余应力的峰值消减、分布均化开展了大量理论和工程技术研究，但大多集中于退火热处理、振动冲击等焊后调控及简化模型的仿真研究，没有综合考虑材料、结构、工艺、制造等因素对残余应力形成及分布的影响。本文从优化焊缝结构设计、合理布置焊接顺序、随焊锤击松弛塑性区、焊后热时效调控和力学形变调控等方面综述了残余应力调控技术及工艺策略，展望了复杂焊接构件残余应力调控技术的发展与应用前景。焊接残余应力及产生机理应力是指物体在外界载荷或温度场作用下发生变形时，物体内部晶格之间产生相互作用的内力，以抵抗形变作用。单位面积上的内力称为应力，同截面垂直的称为正应力，同截面相切的称为切应力。残余应力是指消除外界载荷或温度场等作用后仍残留在材料表面或内部自相平衡的应力，具有位置、大小和方向三维空间矢量分布特征。当去除外界作用后，若材料晶格相互之间承受的是拉伸作用力，则称之为拉伸残余应力，反之为压缩残余应力。拉伸残余应力可促进腐蚀、催生裂纹，会降低材料的强度和防断裂能力；而压缩残余应力能紧密连接和牢固材料微观织构，提高构件的抗腐蚀、抗疲劳和抗开裂性能。构件材料内部不均匀温度变化、不均匀塑性变形、不均匀相变、不均匀化学固化过程和服役期间的循环载荷作用等多种物理化学过程均会引起残余应力。在焊接过程中，由于高能量热源的瞬时作用，焊缝及其周围母材金属附近形成了不均匀、不稳定的温度场。热应力和组织相变引起的体积变化使构件产生了弹塑性形变，不均匀、不协调的永久塑性形变最终产生了焊接残余应力和残余变形。一般来说，热影响区分布较窄，距离焊趾 ；而焊接残余应力分布区域较广，通常位于距离焊趾 范围内，这个区域内的残余应力最大值通常分布在距离焊址 倍板厚的位置，如图 所示。薄板的残余应力多呈平面应力状态，在厚度方向残余应力很小；而厚板焊接时需采用多层多道熔敷填充，构件承受更多的自身约束和热循环作用，残余应力分布状态更为复杂。图 （）熔焊过程的温度分布；（）熔焊过程的残余应力分布状态（）；（）焊接残余应力的产生受材料、生产和结构等因素综合影响，如图 所示。材料因素主要包括材料特性、热物理常数及力学性能等，因温度变化而异。其中，热导率、热扩散率、比热容、密度以及热熵是影响焊接温度场分布的主要物理参数，随温度变化的线膨胀系数则是决定焊接热应力、应变的重要物理参数。金属材料在加热冷却过程中，其组织相变引起的体积变化以及屈服强度、弹性模量的改变，直接影响焊接弹塑性应力应变的全过程和残余应力的大小。制造因素包括人员、焊接设备、焊接方法、工艺参数和工件状态等。焊接设备及方法（如非熔化极惰性气体钨极氩弧焊（）、熔化极活性气体保护焊（）、变极性等离子弧焊（）等）决定了热源种类和热源能量密度；工艺参数包括焊接电流、焊接电压、焊接速度、装焊顺序、预热处理等；工件状态指待焊工件的错边量、对中度、同轴度及表面质量等，合理恰当的制造工艺措施有利于控制焊缝成型质量、消减残余应力峰值、均化残余应力分布。结构因素指焊接接头类型（对接、搭接、形、十字、角接等）、焊缝数量及位置分布、坡口类型及尺寸设计等，合理的焊接结构设计既能保证焊件的强度，还可以均化载荷及热输入分布，调控外部约束限制。材料的热物理和力学特性影响着焊接温度场的分布，决定了焊缝及附近金属运动时的内拘束度；制造因素和结构因素则更多地影响热源周围金属运动的外拘束度。内拘束度与外拘束度相互作用、关联和制约共同决定了焊接残余应力的形成与分布。由此可知，焊接残余应力是焊接瞬态温度场、应力应变场和组织场共同耦合作用的结果，受多种因素交互影响，具有一定的复杂性。图 焊接残余应力产生机理 焊接残余应力对产品性能的影响焊接残余应力会贯穿焊接构件全生命周期，残余应力和变形是影响构件加工和安装精度、降低结构承载能力和稳定性、影响疲劳裂纹萌生和扩展的重要因素。残余应力引起的结构变形、断裂失效、应力腐蚀和疲劳损伤等现象和事故屡见不鲜，对航空航天焊接薄壁构件、特种装备起竖臂体、压力容器本体、桥梁船舶焊接本体、起重机械焊接结构等产品的力学性能和服役安全产生重要影响。残余应力对产品性能的影响如下所述。残余应力导致构件加工精度和尺寸稳定性降低在焊接构件的生产、吊装、机加、转运、储存及服役过程中，受环境温度和外界载荷作用，焊接残余应力平衡状态被焊接残余应力调控技术的研究与应用进展 郭政伟等 打破，应力随时间逐步衰减并重新动态分布，应力的变动会引起构件形状和尺寸的改变，从而影响加工精度和尺寸稳定性。造成焊接构件尺寸不稳定的因素主要有两方面：一是蠕变和应力松弛；二是不稳定组织的存在。如低碳钢焊件在室温下存放两个月，会使残余应力下降 ，这种变化就是由蠕变和应力松弛造成的。一般来说，原始残余应力越小，服役期应力松弛作用也小；服役温度越高，蠕变现象加剧，应力松弛变大。另外，等高强度合金结构钢焊后会产生残留奥氏体，这种残留奥氏体在室温存放过程中会不断转变为马氏体，造成体积膨胀，并使内应力明显减小，从而影响焊件的尺寸稳定性。为保证构件的装配精度和长期使用需求，焊后需精加工的构件宜消除应力后再加工；焊后易产生不稳定组织的材料，应进行焊后热处理调控，稳定组织并消减内应力。残余应力导致构件变形失稳开裂焊接残余应力不仅影响连接件的装配精度和尺寸公差，而且直接影响焊接结构件抵抗静、动载荷的变形能力和载荷卸载后的形变恢复能力。一般来说，切向残余应力易导致构件弯曲变形和开裂，法向残余应力导致构件厚度变形。焊接残余应力对构件失效的影响取决于它们的大小、方向和分布，如表 所示。在构件服役过程中，工作应力与残余应力叠加产生塑性变形超过构件的屈服强度时，构件会发生失稳破坏，丧失承载能力。对于航空航天、特种装备等焊接构件，常常面临高温、交变载荷、高动载等极端服役工况，产品出错风险及后果惨重，对产品质量、可靠性、稳定性要求极高。焊接构件生产完成后，一般会对接头质量进行检测并对应力进行调控，确保构件残余应力在许用范围内，避免产生应力集中，保证装备服役期安全可靠。表 残余应力大小、分布对结构失效的影响分析 应力大小应力分布范围主要影响潜在影响小或大整个构件加工扭曲变形疲劳裂纹萌生加快、构件失稳甚至报废小或大局部微结构区位错密度增加服役构件热影响区腐蚀速率增加小或大整个构件载荷改变焊接构件屈曲模式改变较小裂纹萌生危险区抗疲劳开裂能力增强构件服役寿命延长较大整个构件拉应力载荷增大服役期失效概率增大较大焊接缺陷区抗疲劳开裂能力降低构件服役寿命缩短较大裂纹萌生危险区环境诱导开裂增大构件服役寿命缩短 残余应力导致构件疲劳失效金属构件在残余应力与外界交变载荷叠加作用下，会在构件一定范围内积累塑性变形，形成应力集中区，改变原来应力场分布，严重的会产生微观裂纹，影响产品的疲劳寿命。大量研究表明，焊后热处理、高频力学冲击、振动时效、喷丸强化等手段可显著延长结构的服役寿命。图 列出了退火、喷丸、预应力施加对焊件疲劳寿命的影响。与焊态试样相比，经预应力施加和退火处理的试样疲劳强度在小应力长寿命和大应力有限寿命下均有大幅提升；在低循环载荷作用下，喷丸样品的疲劳强度与焊态样品相似，但在长寿命范围内喷丸样品的疲劳强度显著提高。无论是热调控或力学形变调控，焊接接头疲劳强度得以提高的关键在于减小焊趾周围的拉伸残余应力，或增大焊趾圆弧过渡半径以降低缺口应力集中系数。图 不同处理工艺对焊件疲劳寿命影响 总之，不均衡分布的残余应力是结构件变形和开裂的根源，直接影响焊接构件的承载能力、稳定性和疲劳寿命，会对产品的力学性能和安全服役产生不利影响。焊接残余应力贯穿于焊接构件的设计、生产和服役全过程，随着服役环境及外加载荷变化动态分布。因此，对焊接构件生产服役全过程进行残余应力调整和控制极其重要。焊接残余应力调控技术对金属焊接结构件来说，拉伸残余应力会促进弯曲变形、脆性断裂和应力腐蚀开裂，缩短构件在役疲劳寿命；压缩残余应力能提高构件抗腐蚀、抗疲劳和抗开裂能力。为保证焊接构件及装备质量稳定、服役安全可靠，在焊接结构设计、生产制造等环节对残余应力进行调控就显得极为必要。优化焊缝结构设计焊接设计以结构实用性为核心，以服役可靠性为前提，以工艺性和经济性为制约条件。合理的焊接接头设计既能满足结构承载能力，适应静载荷、动载荷和复杂交变载荷等工况的服役需求，还能缓和焊缝应力集中，把控结构失效模式，提高产品服役可靠性。角焊缝接头应力分布不均，成为结构受力薄弱环节，现有设计准则多是基于试验数据的经验公式，设计冗余较高。李金凤等基于焊缝折合应力和等强度准则设计了 形焊接接头，返现数值模拟结果与理论计算一致，验证了该方法的有效性。研究发现，焊接结构变形及残余应力控制的关键在于塑性区的调控，结构件焊缝布置时，应尽可能减小塑性区的尺寸，控制塑性区的位置及分布；焊接时减少面内约束，采用针对焊缝塑性区的有效装夹。从焊接工艺性角度来看，焊缝结构设计应遵循如下原则：尽可能减少焊缝数量和减小焊缝尺寸，严控内应力源和材料导报，（）：受热区域；避免焊缝集中交叉布置，使应力均匀分布；减少结构受拉区接头数量，禁止在危险截面布置焊缝；采用刚性较小接头设计，增加塑变能力释放应力；充分考虑焊缝施焊空间可达性及操作便利性，保证施焊质量，避免焊接缺陷处应力集中诱发焊接裂纹。合理布置焊接顺序焊接顺序涉及热源移动和材料冷却顺序，是控制焊接变形量的关键，合理的焊接顺序能有效减小工件焊后残余应力并改善其分布，避免焊后收缩、扭转、弯曲、形变等现象发生，进而提高工件的使用性能和延长服役寿命，各国学者在此做了大量的数值模拟和实验研究。研究发现，焊接顺序对管板接头最大等效应力以及径向、切向和轴向残余应力有较大影响，两面交替焊优于其他焊接顺序；修正两面交替焊（）的径向应力峰值较交替焊增加了，其余方向残余应力基本一致，可用于简化工艺，提高焊接效率，如图 所示。图 （）管板焊接结构几何模型；（）焊缝网格划分及焊道焊接顺序；（）焊接顺序对残余应力场峰值的影响（电子版为彩图）（）；（）；（）对于大型复杂结构件，应根据产品结构特点、焊缝类型及分布等确定最合理的装焊顺序。焊接顺序工艺遵循原则如下：先焊两端，后焊中间；先焊内部，后焊外部；先焊短焊缝，后焊长焊缝；先焊对接接头，后焊搭接或角接接头；先焊焊缝稀疏一侧，后焊焊缝密集一侧；长焊缝分段倒退或交替跳跃施焊；平行焊缝同时同方向对称施焊；对接接头施焊时，先平对接焊，后横对接焊，再立对接焊；角焊缝施焊时，先立角焊，后平角焊，仰角焊最好翻转成平角焊；多层多道焊缝相邻层间应相互错开。随焊锤击调控锤击松弛法是用锤头锤击焊接处及其周边区域，使焊缝金属延展抵消部分焊缝区的收缩，以减小焊接残余拉应力。锤击时机应选择在焊缝恢复弹性的温度下进行，此时焊缝金属具有较高塑性和延展性，锤击效果较好。锤击力度应适度，过度会产生表面裂纹，一般以表面薄层获得延展即可。国内外研究表明，对焊缝的锤击处理可显著消除焊接结构件的残余拉应力，提高不锈钢、铝合金、结构钢等材料焊接接头的疲劳强度。研究发现，锤击法能有效减小电弧焊缝及热影响区的残余应力，锤击表面一定深度范围的残余拉应力转变为压应力。随焊加载冷源或位移控制载荷可实现低应力焊接，减小焊接残余应力的关键是使焊件冷却时产生足够大的拉伸塑性应变。随焊高频冲击可以大幅减小薄壁构件激光密集焊后的翘曲和尺寸收缩，对焊缝表面应力调控有重要意义。赵征等采用动态随焊碾压技术解决了大尺寸铝薄板拼焊过程的热裂纹和焊接变形问题，并发现随焊锤击可使接头均匀强化。锤击消除残余应力法成本低、操作简单，但尚未形成统一的技术标准和工艺规范，严重依赖操作人员技能及经验，工作强度大，噪音较高，其实际应用推广受到较大制约。热时效调控热时效调控包括焊前预热处理、焊后热处理及火焰调修，热时效调控的本质是通过加热改变材料的屈服特性和高温下蠕变特性来松弛并消减焊接残余应力。热输入对焊件温度分布有显著影响，进而会影响焊缝组织及焊接残余应力。控制焊接热输入不能完全阻止残余应力的形成，但可以减少塑性应变区（即拉伸残余应力）的宽度。焊前对焊件整体或局部进行均匀预热处理，减缓了焊接界面处的温度梯度，可避免热裂纹、脆弱马氏体和残余应力的形成。对焊接区域的预热也可以干燥待焊件表面，防止氢脆现象发生。但是，待焊件母材在高温下的屈服强度会降低，焊前预热也会一定程度上增加塑性变形，从而对残余应力产生不利影响。因此，尽管焊前预热处理可减小某些材料或热循环中的残余应力，但它不是调控残余应力的有效方法。焊后热时效调控指焊后高温回火处理，又称去应力退火，可显著改善焊缝力学性能，包括整体回火和局部回火两种。整体回火是将焊件整个进行热处理加热，升至一定温度并保持一段时间后缓慢冷却；局部回火是仅加热焊缝及周边母材区域，不加热其他母材区域，操作简单，但残余应力去除效果较差。国内外学者在焊后热处理工艺对焊接残余应力和冶金性能的影响方面做了大量研究，图 列出了不同焊后局部热处理对残余应力的影响。合理的焊前预热及焊后回火工艺能有效改善热影响区性能、降低氢至裂纹敏感性、消减焊接残余应力。等基于蠕变模型和本构方程模拟了焊后热处理的残余应力消减过程，发现模拟结果与实测结果吻合良好。研究表明，热处理过程残余应力的消除是加热过程中材料屈服强度的减小速率大于弹性模量的减小速率从而导致的弹性应变和蠕变效应导致应力松弛共同作用的结果。焊后热处理能有效减少大部分金属焊件的残余应力，但焊接残余应力调控技术的研究与应用进展 郭政伟等 图 （）不同位置焊后局部热处理示意图；（）不同热处理后范式等效应力分布；（）热处理加热和冷却过程中等效应力变化曲线 （）；（）；（）不适用于易发生过时效的沉淀硬化合金、热膨胀系数差异大的异种焊接接头、易产生热裂纹或应力释放裂纹构件的残余应力调控。焊后整体回火一般需在大型加热炉内进行，对于体积大于炉腔的大型复杂构件，通常采用电阻加热、构件外围加盖保温层等方法进行热处理，但会大大降低残余应力的消减效果。焊后局部回火大多用于局限性小、不复杂的焊接构件的应力消除，常见热源包括电阻、工频感应、红外线和火焰等。火焰调修是利用金属热胀冷缩物理特性，使金属在局部加热后快速冷却产生压缩塑性变形，在被加热区产生聚集应力，达到构件焊接变形矫正的目的。常用的火焰加热方式有点状加热、线状加热及三角状加热。点状加热用于较薄部件的波浪变形调修，线状加热用于角变形和弯曲变形调修，三角形加热用于较大刚度部件的弯曲和扭曲变形调修。国内学者采用火焰调修工艺对铝合金和不锈钢材质轨道列车车体等开展了大量研究。铝合金调修温度约 ，不锈钢调修温度低于 ，碳素钢和合金高强钢火焰调修应避免发生组织转变，厚度为 以下的板材采用 低温调修，的中厚板采用 中温调修，以上的厚板采用 高温调修。初次火焰调修可显著释放残余应力，调修次数增加不利于应力释放，过度调修甚至会引起构件严重形变而增大应力。王平等认为，火焰调修的峰值温度及作用区域宽度最为关键，同一区域反复进行火焰加热调修时，调修区域的残余应力与压缩塑性应变未发生任何变化，有效的调修工艺仅为第一个热循环过程，如图 所示。火焰调修工艺对大尺寸薄壁构件弯曲形变、大厚度板材形变及应力调控效果显著，但对操作人员技能和经验要求较高，火焰调修过程还需精准把控调修位置、调修温度等工艺参数。图 火焰调修工艺热循环与应力、应变关系 ，热时效法原理清晰、操作简单，是目前工业领域应用最广泛的残余应力调控方法，但存在能耗高、工件易氧化、成本周期长、难以量化控制等不足，不适用于大型或形状复杂构件、弱刚度和壁厚差较大构件、受热易损构件的应力调控。力学形变调控力学形变调控主要包括拉伸法、振动时效法、爆炸法、超声冲击和喷丸强化等。其消减残余应力的基本原理是利用某种方法对焊缝及其周边区域施加外载荷影响，当载荷与构件内部残余应力叠加值超过材料弹性极限继而发生塑性形变，卸载后焊接残余应力得以释放、均化并趋于稳定。拉伸法分为机械拉伸法和温差拉伸法。机械拉伸法施加载荷为机械拉应力或压应力，加载应力越大，相应的接头压缩塑性变形拉伸抵消作用越强，内应力消减幅度越大。但是针对体积较大或外形复杂不规则的焊接结构件，机械拉伸法操作相对复杂，需要大型加载设备。温差拉伸法是利用局部加热温差膨胀收缩效应来调控拉伸焊缝区，改变残余应力的分布状态，适用于焊缝规则且厚度小于 的板壳结构件的应力消减或矫形。温差拉伸法需要在较高温度下对焊缝金属强制冷却，这限制了残余应力调控的灵活性，并且不材料导报，（）：适于淬火脆性材料，难以适应复杂结构件或在役构件的残余应力调控。振动时效法是利用激振设备在构件残余应力集中处施加等幅交变循环振力，引起应力松弛及均布，等幅交变应力下的应力应变曲线如图 所示。振动时效法适用于无法进行热时效的大型焊接结构件的残余应力消除，在航天特种装备、船舶桥梁、工程机械等应用最为广泛。但对于高钢性、高固有频率的复杂构件，振动时效激振点、支撑点和拾振点间位置关系不宜调整，多维度的残余应力去除效果不甚理想，构件在固有频率附近振动引发的噪音污染严重，限制了其大规模推广应用。振动时效去除应力效果一般与激振力、振动频率、振动时间等因素有关。图 等幅循环应力下的应力应变曲线 爆炸消减残余应力法在压力容器、管道、化工反应塔和箱形梁等结构中应用较多。但是，爆炸法难以量化控制应力消减幅度，且对施工安全要求极高，难以大规模推广应用于大型、复杂构件的残余应力消除。超声冲击是以大功率超声为能量驱动冲击针撞击焊缝表面，使材料表面产生局部塑性变形和残余压应力，减小焊接残余应力，改善焊趾几何形状，减小焊接变形，从而提高焊接接头的抗疲劳性能，超声冲击原理如图 所示。研究发现，超声处理强化了铝合金接头表面，显著提高了焊缝的耐磨性能。经超声复合处理后，和 钢多道焊试板表面均形成了 深的压应力层，对焊接应力的影响深度可达 ，纵向及横向残余应力大幅减小。与对焊缝处进行超声冲击相比，对焊趾处进行超声冲击产生的压应力数值更大，范围更宽，效果更好。但是，超声冲击在消减残余应力同时，会对构件表面产生冲击损伤，导致微小裂纹源出现，不适用于大型航天薄壁结构件、多面体或回转类薄壁精密结构件的应力消除。但超声冲击具有能耗低、效率高、使用灵活、可控性强、噪声小等优点，在桥梁船舶、图 超声冲击原理 起重机械、压力容器等黑色金属焊接构件的应力调控方面应用前景广阔。喷丸强化与超声冲击技术类似，其通过弹丸对构件表面循环碰撞产生塑性形变层，实现构件表面残余拉应力的调控，被广泛应用于延长焊接结构疲劳寿命。然而受到设备及工作环境限制，喷丸强化不适应于船舶骨架、核电安全壳钢衬里等大型构件的残余应力调控。脉冲磁处理是通过动态磁场与铁磁性材料相互作用来调控局部微区塑性变形。研究发现，较磁处理后残余应力减小以及电处理后残余应力增大，耦合脉冲磁场与脉冲复合处理后，试样焊接残余应力呈大幅减小趋势，平均减小超过，表现出明显的增益效应。结语与展望不均衡分布的残余应力易引起焊接构件变形失稳、裂纹扩展甚至断裂失效，对产品的安全、稳定、可靠服役产生不利影响。在焊接构件设计、生产和服役等环节对构件进行残余应力消减、均化、调控极为重要。焊接结构变形及残余应力控制的关键在于塑性区调控。本文从五个方面综述了焊接残余应力调控技术及其工艺策略。（）优化焊缝结构设计：尽可能采用刚性较小接头设计，减少焊缝数量及减小焊缝尺寸，避免焊缝交叉布置。（）制定适应的焊接工艺规程：合理的焊接顺序能有效控制焊接塑性区的位置及分布，调控应力峰值及分布状态。（）随焊锤击松弛塑性区：减小焊接构件残余拉应力，局部调至压应力。（）热时效调控：焊前预热降低接头温度梯度，焊后回火松弛应力集中，初次火焰调修释放局部应力。（）力学形变调控：焊缝及其附近载荷作用与构件内部应力叠加，促进材料塑性形变，卸载后残余应力释放、均化。现阶段焊接构件的焊后残余应力消减技术主要集中在以退火去应力、火焰调修为主的热时效法和以拉伸、振动时效、爆炸处理、超声冲击和喷丸强化为主的力学形变法。实际应用时需注意：（）热时效法原理清晰，操作简单，但存在能耗高、工件易氧化、成本周期长等不足，不适合大型或形状复杂构件、弱刚度和壁厚差较大构件、受热易损件的应力调控。（）拉伸法适用于规则焊缝的板壳构件的应力消减或矫形，对设备要求较高；爆炸法在压力容器、管道等行业应用较多，但安全风险高，应用范围较窄；振动时效法在航天装备、工程机械应用广泛，但对高刚性、高固有频率的复杂构件的残余应力消减效果不佳，且噪音污染重，工作环境恶劣；超声冲击会对构件表面产生冲击损伤，不适用于薄壁构件应力调控，但在船舶桥梁、起重机械等方面应用前景广阔。现有调控技术及方法各有优势，应用时需密切结合构件材料、结构及性能控制要求合理选择。随着制造业转型跨越发展，残余应力测量技术和仿真建模能力不断提升，未来工程装备残余应力调控技术会向绿色环保、柔性高效、过程可控、专业化方向转变，脉冲磁场、超声耦合等交叉技术在应力调控领域应用前景广阔。参考文献 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