在焊接生产中，我们经常听到这样的说法："用夹具把工件固定死，焊完保证够直够平！"确实，刚性固定法通过外部约束限制焊件的自由变形，能够有效控制焊接变形，让工件表面看起来平整如初。但问题是，既然工件没变形，那焊接产生的应力到底去哪里了？

应力并没有消失，只是被"封印"了

焊接过程中，焊缝区域受热膨胀、冷却收缩，这个过程中会产生巨大的内应力。如果不加约束，这些应力会通过工件的变形来释放，就像按下去的弹簧会弹开一样。而刚性固定时，夹具强行按住工件不让它动，膨胀和收缩的劲儿没处使，全部转化为内应力，被强行"封印"在金属晶格之间，变成了残余应力。

微观世界发生了什么？

虽然宏观上看不出变化，但微观世界却发生了剧烈的变化：

一、晶格畸变：原子间的距离被强行拉开或挤压，焊缝区域受拉，母材区域受压。原子被迫偏离了原来的平衡位置，处于一种紧绷的高能状态。

二、微观滑移：在高应力作用下，晶粒内部发生了微小的错位滑移，虽然消耗了部分应力，但大部分应力依然被残存了下来。

三、三向应力：在一些复杂构建中，受刚性固定影响会形成三向拉应力。这种状态下，材料的塑性储备被大幅降低，变得异常脆弱。

被封印的应力会带来哪些灾难？

这些被锁在构件里的残余应力，就像一颗定时炸弹，迟早会找机会爆发：

1. 产生裂纹：在循环载荷或温度变化作用下，高残余拉应力区域容易萌生裂纹，特别是在应力集中部位。当应力超过材料的疲劳极限时，裂纹会逐渐扩展，最终导致构件断裂。

2. 尺寸失稳：残余应力会随时间发生松弛和重新分布，导致构件尺寸发生变化。对于精密机械或大型结构，这种尺寸变化会严重影响装配精度和使用性能。

3. 降低承载能力：残余应力与工作应力叠加，可能使构件局部提前屈服，降低整体承载能力。在低温环境下，残余应力还可能引发脆性断裂。

4. 加速腐蚀：在腐蚀介质中，拉伸残余应力会加速应力腐蚀开裂，大大缩短构件的使用寿命。

如何正确使用刚性固定？

刚性固定并非不能用，关键在于合理使用：

• 选择合适的材料：对于抗裂性差的材料，应慎用刚性固定

• 控制拘束度：拘束强度应达到材料屈服强度的1.2-1.5倍，但不宜过大

• 配合应力消除：焊后应及时进行去应力处理，如振动时效、热处理等

• 避免三向应力：优化结构设计，避免形成三向拉应力状态

记住，焊接变形和应力是一对矛盾体——控制变形，应力就会增加；降低应力，变形就会增大。在实际生产中，应根据构件的使用要求和材料特性，合理选择控制策略，既要保证尺寸精度，又要确保结构安全。