焊接框架何时需要去应力，何时不需要
焊接是把热量输入到大零件的一个小体积内。这部分体积受热膨胀，受到周围冷金属的约束，冷却时又收缩。留下来的就是残余应力，在某些部位被锁在结构中，数值接近材料的屈服强度。
框架看起来没问题，测量也没问题。然后刀具切开一个面，去掉了维持应力平衡的材料，零件就发生了移动。
去应力处理实际上做了什么
去应力处理不会让零件更结实，也修正不了糟糕的组对。它降低焊接锁住的残余应力，让零件在被去除金属时保持稳定。
在热处理周期中，钢被加热到屈服强度远低于锁定应力的温度。应力无法再被支撑，于是在零件受热且均匀支撑的状态下，通过微小的塑性变形得到释放。缓慢而均匀地冷却，零件出炉时的应力水平就比入炉时低得多。
关键词是均匀。快速或不均匀的冷却会直接把新的应力带回去，所以升降温速度与保温温度同样重要。
零件何时需要去应力
针对零件问四个问题。
熔敷了多少焊缝金属？ 有数百米焊缝的框架，储存的能量远多于只有四条角焊缝的支架。
接头的拘束程度有多大？ 在刚性的箱形结构内施焊的焊缝无法自由收缩，应力无处释放。开放、无拘束的接头在冷却时会自行释放应力。
机加工要去除多少材料？ 在一个面上去除 5 mm，等于让下面的截面有机会释放应力。在一个小凸台上轻铣 0.5 mm 则不会。
必须保持的特征公差有多严？ 长框架上的孔同轴度、安装面的平面度要求、导轨之间的平行度。如果图纸上有这些数值，去应力处理通常就是答案的一部分。
如果其中三到四项都指向同一个方向，请把它列入预算。
典型的热处理周期
对于碳钢和低合金钢，常见的周期是：
| 阶段 | 典型数值 |
|---|---|
| 300 °C 以上的升温速度 | 受控，通常视厚度为每小时 100 至 200 °C |
| 保温温度 | 580 至 650 °C |
| 保温时间 | 最厚截面约每 25 mm 一小时，并规定最短时间 |
| 炉内冷却 | 受控冷却至约 300 °C，然后静止空气冷却 |
这些是公开的实践做法，真正起约束作用的是适用的规范或技术条件。有两类材料需要单独讨论。A514 或 S690QL 等调质钢的性能来自热处理，温度过高或时间过长的去应力周期会使其失去部分性能。奥氏体不锈钢有自己的敏化温度区间，所以碳钢使用的周期不能照搬。
振动时效
振动时效是把一台电机夹在零件上，扫频找到共振点，并在该频率下保持一段时间。它速度快，费用只是炉时的一小部分，不需要能装下 6 m 框架的炉子，也不会在表面产生氧化皮。
但它不是同一种工艺。它不改变金相组织，主要作用于峰值应力，而不是整个应力场；出于冶金原因要求焊后热处理的规范，也不会接受它作为替代。
在实践中，它适用于大型机床框架：目标是在机加工过程中保持尺寸稳定，而不是满足规范，而另一种选择是把一个 4 吨重的零件用卡车运到两百公里外的炉子。请询问工厂在类似零件上见过哪些有效做法，以及如何验证结果。
它在工序中的位置
对大多数机加工焊接件，行之有效的顺序是：
- 下料和坡口准备
- 组对和点焊
- 按计划的顺序焊接
- 检测焊缝
- 去应力
- 余量大时先粗加工
- 精加工
- 涂装，机加工面遮蔽
要求高的零件上会出现两种变化。对焊接量大、几何公差非常严的框架，有些工厂会先粗加工，再做第二次去应力，然后精加工。这要多花一次炉时，但当零件已经表现出会变形时，这样做是值得的。
另一种变化是要避免的。把去应力挪到机加工之后并不省钱。它交付的零件在工厂测量合格，到您车间却不合格。
图纸上应写什么
用工厂能够报价的语言写明您的要求：
- “焊后、机加工前去应力”，而不是只写“去应力”。
- 如果您在意，写明方法：热处理还是振动时效。如果不在意，也请写明，让工厂提出方案。
- 每个几何公差适用的状态，例如“去应力及精加工后平面度 0.1 mm”。
- 是否需要记录。炉子的时间温度曲线是常规资料，报价时要求很便宜，事后再要就很尴尬。
如果您不确定该怎么做，就把问题写进询价。每周都在焊接并机加工同类零件的工厂，其意见比经验法则更有价值；在报价前问不花任何成本，比做出第一件之后再问要好。
有一个机加工后必须保持位置的框架？发送图纸，我们会为您对接自有炉子和机床的工厂。
常见问题
每个焊接件都需要去应力吗？
不需要。焊接量少、公差宽松的支架就不需要。焊接量大、孔或安装面必须保持位置的框架通常需要，因为切削时释放的残余应力正是让这些特征移位的原因。
碳钢去应力处理使用什么温度？
通常为 580 至 650 °C，保温时间约为每 25 mm 厚度一小时，并控制升温和冷却速度。具体周期由适用的规范和材料决定。调质钢有其自身的限制，因为这一周期可能影响回火状态。
振动时效真的可以替代热处理炉吗？
它在工业中有实际应用，速度快得多，费用只是炉时的一小部分。它的原理与热处理周期不同，在规范要求焊后热处理的场合并不都被接受。应把它当作需要与工厂讨论的决定，而不是可以直接替换的方案。