应力与变形的产生与危害
焊接是装配的后续工序。但焊接过程中在焊件中所形成的变形与应力，对装配工作提出了特殊要求。焊接变形与应力的存在，将影响产品的几何尺寸和使用性能，使产品的质量下降，有时还会造成下道工序难以进行。为了确保产品质量，装配时必须对焊接变形与应力采取必要的预防或控制措施。为此，必须对焊接变形与应力的规律有所了解，才能合理地进行装配工作。
焊接应力与变形的危害性
焊接应力及变形直接影响到焊接结构的产品质量和使用性能。
①焊接构件中的焊接应力会降低接头区实际承受载荷的能力。
②当构件承受动载疲劳载荷时，会发生低应力破坏。
③对于厚壁结构的焊接接头、立体交叉焊缝的焊接区或存在焊接缺陷的区域，由于焊接残余应力，使材料的塑性变形能力下降，造成构件发生脆性破裂。
④焊接残余应力在一定条件下会引起裂纹，有时导致产品返修或报废。
⑤当工作温度下材料的塑性较差时，由于焊接拉伸应力的存在，会降低结构的强度，缩短使用寿命。
⑥焊接残余变形使焊件或部件的尺寸改变，降低装配质量，甚至使产品直接报废。
⑦矫正变形费时，会增加制造成本，降低焊接接头的性能。
⑧变形使构件承受载荷时产生附加应力，降低构件的实际承载能力，导致发生断裂事故。
焊接变形与应力的形成
焊接时要用集中的高温热源对焊件进行局部加热，因此，焊件上的温度分布必然是不均匀的。局部加热乃是焊接变形与应力产生的根本原因。
如果将一个长度为l0，并能自由膨胀、收缩的杆件进行整体的均匀加热，温度由T0升到T1时杆件的长度由l0膨胀增加为l1，如图所示。
Δl=αΔTl0杆件伸长量Δl与加热温度的变化ΔT的关系为：
式中 α——杆件材料的线胀系数，1/℃。
杆件冷却后，长度恢复为l0，既没有残余变形，也不存在内应力。可见杆件在不受约束的条件下进行均匀加热、冷却后不存在残余变形或内应力。但焊接时进行的是局部加热，不是均匀加热，而且加热的部位也不能随温度的变化而自由膨胀收缩。
下图为沿板件中心线加热时的情况。
加热时，板中心温度提高，而两侧随至中心距离的增加温度逐渐下降，温度分布如曲线abc所示。这时中心高温部位的膨胀必然受到两侧低温部位的限制。这个限制就会在板件上引起应力与变形。
加热时中柱的膨胀量应为αΔTl0，即αΔTAB，若进行自由膨胀，AA将上移到A1A1的位置。但由于上移时受到两个低温侧柱的限制，横梁实际上只能上移到A2A2。这样，中间柱的长度比自由膨胀时有所减小，两侧柱的长度却有所增加。在局部加热时高温部分将产生压缩变形，低温部分则产生拉伸变形，与此同时，内部相应产生压应力与拉应力。这种情况犹如在两个短弹簧中间放一个长弹簧，并将三个弹簧用两块刚性的横板连接起来，如下图，为了对局部加热所产生的应力变形的基本规律作定性分析，现将板件简化为一个有三个支柱的框架，并对中柱进行加热，如下图所示。
这时两侧短弹簧受到拉力被拉长，中间的长弹簧则因受压而缩短。中间弹簧的应力变形状态相当于局部加热的高温区，即焊接时的焊缝区。由此可见，在焊接加热时，焊缝及其附近的高温区将产生压缩变形与压缩应力。如果这个压应力σT超过材料的屈服点，这时的压缩变形中就有一部分不可恢复的塑性变形。因此，框架冷却后不会恢复到加热前的尺寸，长度有所减小，横梁将下移到下图中A3A3。
但是，在收缩时同样受到两个侧柱的限制，与中柱自由收缩时相比还要长些，因此，冷却后，中间柱中形成了拉应力与拉变形，两侧柱中形成压应力与压变形。这时的受力情况则如将一个短弹簧置于两个长弹簧之间，如图所示，
中间弹簧受拉而伸长，两侧受压而缩短。
板件在中心局部加热时的应力变形规律与上述框架基本是相同的。
焊接时，板件是整体的，而且热源还在移动，情况要复杂得多，但基本规律与上述是一样的。
焊缝及附近的高温区相当于中间柱，加热时由于膨胀受到低温区的限制将产生压缩变形与压应力，边缘的低温区则产生拉伸变形与拉应力。
冷却后，焊缝及高温区内则产生拉应力。但由于加热时焊缝区的尺寸已被压短（压缩变形），因此冷却后尺寸却比加热前减小。
整个板件在冷却后也比加热前缩小了。
一般来说，焊件内部的应力与变形是同时存在的，还会引起整个部件发生变形。
构件变形的形式及大小，与焊缝在部件上的分布及部件本身的尺寸有关。
