焊接应力变形原理若干问题的探讨（8）

王者昌

（中国科学院金属研究所 沈阳 110016）

摘要：如果近缝区框架理论成立，焊缝应跟随近缝区一起缩短，整个焊缝宽度范围内缩短应变应相同，但有关资料却是：最大塑性应变焊缝中心大、两侧及熔合线处小；压缩弹性区的边界不应是平行于焊缝轴线的直线；Ⅲ区不能叫拉压弹性区；Ⅱ区中低于“力学熔点”以下温度的焊缝没有卸载过程、只有加载过程，不能称为卸载区；对原钛合金应力应变过程全图进行修改，将卸载区改为拉伸弹性区，并将Ⅱ、Ⅲ区的分界线由平行于焊缝中心的直线改为逐渐扩大的曲线；焊件由熔化区、压缩塑性区、拉伸塑性区，压缩弹性区和拉伸弹性区组成。

关键词：钛合金焊接；焊接应力应变；压缩塑性应变；应力应变过程全图

0 序言

拉达伊教授给出焊接应力应变区分布示意图[1]

，由该图可以看出，用虚线表示的抛物线状曲线代表局部最高温度，曲线前的区域温度升高，曲线后的区域温度下降。在y=0附近的区域，曲线前因受热膨胀形成压缩塑性区，曲线后因冷却收缩形成拉伸塑性区，由压缩状态进入拉伸状态为弹性卸载窄带所分离[1]。文献[2]引用了此图，并用两条平行线作为卸载区的外边界。笔者认为卸载的概念不确切，不应把先是压应力降低、后又产生拉应力并且拉应力逐渐增长统称卸载[3]。最近文献[4]仍坚持原来卸载的概念，甚至把没有压应力降低，只有拉应力产生并增加的区域也叫卸载区，新给出的适应于钛合金的应力应变过程全图（WSS图）也似有问题。文献[4-6]提出，“钛合金焊缝在冷却过程中处于卸载状态（应变增量改变符号）”，按此观点，最高温度线后方的金属都发生应变增量符号改变，因此都应算作是处于卸载状态，这又与文献[4]的WSS图相矛盾。上述问题进一步讨论是必要的。

表1 距焊缝中心不同距离点的最大塑性应变 y(mm)

-0.0138

-0.077

εxp

如果近缝区框架理论成立，

“焊缝与近缝区共

同缩短”[8]，焊缝“接受”了近缝区的应变而产生缩短应变，也只能产生不大于熔合线处近缝区的应变，不应产生大于熔合线处的应变，因此表1所示的焊缝最大缩短应变大于熔合线的现象与近缝区框架理论有矛盾。也就是说，同一作者的文献[4、8]的观点是自相矛盾的。

1 到焊缝中心不同距离的点的应变

图1[4]为不同位置点的应变历史，焊缝半宽为5mm，y=5mm处为熔合线位置。文献[6]引用了图1c。

从图1可看出，冷却过程产生的拉伸塑性应变能够抵消一部分加热过程产生的压缩塑性应变。由于塑性应变的不可逆性，不能用拉伸塑性应变抵消压缩塑性应变[7]。

测量不同点的最大塑性应变结果如表1所示。从表1可看出，焊缝中心的塑性应变εx最大，随着远离焊缝中心，塑性应变最大值在数值上逐渐减少。

1

p