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2.3 液化裂纹形成机理讨论
文献6指出：“在熔合线两侧，随离熔合线的距离增加，纵向拉伸应变急剧减小，这就很容易解释如图6 所示的液化裂纹分布在熔合线两侧和裂纹很短的现象。如果按照焊缝存在压缩塑性变形的观点，这种裂纹就不会出现了。因为焊缝一直处在冷却过程中，它冷却收缩受阻，承受拉伸应变。因此除相变外，焊缝不可能出现压应变和压缩塑性变形。”在熔合线两侧，随离熔合线的距离增加，纵向拉伸应变急剧减小， 从而来解释液化裂纹很短的现象，是合理的和正确的，但是对于焊缝存在压缩塑性变形裂纹就不会出现了，这种观点在逻辑上不能完全成立，首先焊缝产不产生裂纹和压缩塑性变形不存在直接的逻辑推理关系，因为产生的塑性变形本身是不可逆的，在加热过程中产生的塑性变形，在冷却过程中已经保留了下来，在这一过程中不会产生液化裂纹，这是肯定的，而在冷却过程中产生了拉伸塑性变形，而液化裂纹就是在冷却拉伸的过程中产生的，关于这个问题，文献7的给出了时间上的解释：“在加热过程中产生了压缩塑性应变，而在高温冷却下来时，这时产生的是拉伸塑性应变，也是熔合线处产生液化裂纹等热裂纹的原因之一，它与加热过程中产生的是压缩塑性应变无关。拉伸与压缩塑性应变是在不同时刻发生的，并不矛盾。”这是符合逻辑的解释，而关于液化裂纹很短的现象文献8又进一步给出了细致的解释，值得借鉴。
图6 液化裂纹示意图
2.4 残余应力和塑性变形的因果关系讨论
传统的观点始终认为由于焊后塑性分布的不均匀性分布是产生残余应力的根源，也就是由于有了塑性变形才产生了残余应力，多年以来持这一观点一直得到了界内很多学者的认可，但是经典力学的观点因为有了力才有可能产生变形，当外力超过了材料的屈服极限才会产生塑性变形，而在屈服极限以下理想的弹塑性体将恢复到原始状态，就焊接过程而言，在熔池前沿由于移动热源的作用，低温区的金属对高温区有一个阻碍作用，在焊缝及其附近区域产生了压缩塑性应变，而在进入熔池以后，应力趋于零点，而在冷却的过程中，由于平衡焊缝金属的热收缩作用而产生了拉应力，进而产生了拉伸塑性变形，当焊缝金属冷却至弹性温度以内产生了弹性拉伸应变和拉伸应力，因此作者认为：第一，应力与变形的关系为：应力是变形产生的原因或“推动力”，变形是应力作用或存在的表现，弹性变形是应力存在的表征，关系为虎克定律，塑性变形是应力达到极限状态（屈服）表征或证据，塑性变形量不反映应力的变化情况。第二，残余应力作为内应力在构件内自身平衡。残余应力是构件应力分布的不均匀性的反映，这种不均衡可以使构件发生变形（即残余变形）。第三，塑性变形是材料曾经发生屈服这一历史经历的记录，不应将塑性变形看成是一种持续存在，因此塑性变形不会影响残余应力的分布，只与弹性变形相互关联，同时存在；第四，塑性变形量可用来描述和计算残余应力，但不能由此认为塑性变形是残余应力存在的原因。
3．关于消除残余应力原理的论述
首先，“消除”残余应力的提法有些欠妥，因为在焊缝及其附近区域产生的拉应力被远离焊缝的母材边缘的压应力所平衡，其焊后总的内应力为0，所谓消除残余应力，只是改变了残余应力的分布特征，使其分布趋于“均匀”，而应该叙述为调整，而不是“消除”。《焊接手册》（3）在消除残余应力方法的叙述中多次提到焊缝存在压缩塑性变形。例如，采用温差拉伸法时，“两侧的金属受热膨胀对温度较低的焊缝区进行拉伸，使之产生拉伸塑性变形以抵消原来的压缩塑性变形”。采用机械拉伸法时，“ 焊缝压缩塑性变形得到拉伸并屈服，从而减小由焊接引起的局部压缩塑性变形量，使内应力降低”。采用滚压法时，“焊后用窄轮滚压焊缝和近缝区，可达到补偿焊接所造成的压缩塑性变形的目的[9]。”而在文献5中，由于作者没有考虑加热阶段，所以在这样一个基础上提出了“例如，对于薄板单道焊而言，机械拉伸法消除应力为通过加载拉伸，使焊缝和近缝区产生拉伸塑性变形，从而使弹性拉伸应变和拉伸应力减少。温差拉伸法:两侧的金属因受热膨胀对温度较低的焊缝区进行拉伸，使之产生拉伸塑性变形，从而使弹性拉伸应变和拉伸应力减少。滚压法则为用窄轮滚压焊缝和近缝区，产生拉伸塑性变形，使弹性拉伸应变和拉应力减小。”两种论述虽然不同，但是两者表达的意思却都是怎样来消除残余应力，而焊接的残余应力本身就为0，谈不到消除的问题，所谓的消除中只是改变了内应力的分布特征。
4．结论
1．焊接行为的整个过程才积淀了最后的残余压塑塑性应变，所以焊接残余应力的研究应该考虑加热过程。
2.应力与变形的关系为：应力是变形产生的原因或“推动力”，变形是应力作用或存在的表现，弹性变形是应力存在的表征，关系为虎克定律，塑性变形是应力达到极限状态（屈服）表征或证据，塑性变形量不反映应力的变化情况，残余应力作为内应力在构件内自身平衡。残余应力是构件应力分布的不均匀性的反映，这种不均衡可以使构件发生变形（即残余变形）。
3.塑性变形是材料曾经发生屈服这一历史经历的记录，不应将塑性变形看成是一种持续存在，因此塑性变形不会影响残余应力的分布，只与弹性变形相互关联，同时存在，塑性变形量可用来描述和计算残余应力，但不能由此认为塑性变形是残余应力存在的原因。
4. “消除”残余应力的提法欠妥，在焊缝及其附近产生的拉应力被远离焊缝的母材边缘的压应力所平衡，其焊后总的内应力为0，所谓消除残余应力，只是改变了残余应力的分布特征，使其分布趋于“均匀”，而不是“消除”。
参考文献:
1．НикопаевГА. Расчет сварных соединеии ипрочностьсварных конструкции[М] . ИЗДАТЕЛЬСТВО，1965. 155～158.
2.奥凯尔勃洛姆H O. 焊接应力与变形[M] . 雷原译. 北京:中国工业出版社，1958.
3.库兹米偌夫C A. 船体结构的焊接变形[M] . 北京:国防工业出版社，1978.
4.李菊. 钛合金低应力无变形焊接过程机理研究.北京工业大学博士学位论文， 55～56.
5.王者昌. 关于焊接残余应力消除原理的探讨[J].焊接学报，2000，21 (2):55～58.
6.王者昌，陈怀宁．关于焊接应力变形两个问题的进一步探讨[J].焊接学报，2002，23 (5):69~72.
7.汪建华．焊接残余应力形成机制与消除原理若干问题的讨论[J].焊接学报，2002，23（3）：75～79.
8.王者昌．关于焊接应力应变问题的再探讨[J].焊接学报，2006，27（8）：107～112.
9.中国机械工程学会焊接学会.焊接手册(3) (第二版) [M] . 北京:机械工业出版社，2001.
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