焊接结构设计与工艺设计简介

1、9.4 9.4 焊接结构设计与工艺设计简介焊接结构设计与工艺设计简介 使用焊接方法制造的金属结构称为使用焊接方法制造的金属结构称为焊接结构焊接结构。 船体、球罐、起重机臂等都是焊接结构。船体、球罐、起重机臂等都是焊接结构。 设计主要内容：设计主要内容： （1 1）结构材料的选择；）结构材料的选择； （2 2）焊缝布置；）焊缝布置； （3 3）焊接方法的选择）焊接方法的选择； （4 4）焊接接头设计；）焊接接头设计； （5 5）焊接材料、焊接参数的选择等。）焊接材料、焊接参数的选择等。9.4.19.4.1结构材料的选择结构材料的选择结构材料指焊件材料。结构材料指焊件材料。选择原则：选择原则：尽量

2、选用焊接性较好的材料尽量选用焊接性较好的材料。 ( (在满足使用在满足使用性能要求的前提下性能要求的前提下) )如如WWC C0.25%0.25%的碳钢，的碳钢， WWC C0.2%0.2%的低合金钢等。的低合金钢等。尽量采用廉价材料尽量采用廉价材料，以降低成本。以降低成本。尽量选用轧制型材，尽量选用轧制型材，以减少焊缝、焊接应力。以减少焊缝、焊接应力。9.4.19.4.1焊缝布置焊缝布置焊缝在空间的位置：焊缝在空间的位置： 平焊；横焊；立焊；仰焊。平焊；横焊；立焊；仰焊。 平焊操作方便，易于保证焊缝质量，平焊操作方便，易于保证焊缝质量，故焊接时，使焊缝尽可能量处于平焊位置。故焊接时，使焊缝尽

3、可能量处于平焊位置。 为保证焊接件的质量，在布置焊缝位置和为保证焊接件的质量，在布置焊缝位置和确定焊接次序时，应尽量减少焊接应力和变确定焊接次序时，应尽量减少焊接应力和变形，并充分考虑工人的操作方便及工件美观，形，并充分考虑工人的操作方便及工件美观，一般应遵循以下原则：一般应遵循以下原则： 1.1.焊缝布置应便于操作，焊缝布置应便于操作，以便于施焊和检验以便于施焊和检验。不合理不合理合理合理A.A.手工电弧焊手工电弧焊不合理不合理合理合理B.B.埋弧焊埋弧焊C.C.点焊或缝焊点焊或缝焊不合理不合理合理合理752.2.焊缝应避开加工表面，尤其是已加工表面。焊缝应避开加工表面，尤其是已加工表面。不

4、合理不合理合理合理3.3.焊缝焊缝应避免焊缝密集或汇交，应避免焊缝密集或汇交，尽量少、短，对称、分散布置。尽量少、短，对称、分散布置。4.4.焊缝应尽量避开构件最大受力处或孔洞、焊缝应尽量避开构件最大受力处或孔洞、尖角等应力集中处。尖角等应力集中处。5.5.应避免母材厚度方向工作时受拉。应避免母材厚度方向工作时受拉。9.4.39.4.3焊接方法的选择焊接方法的选择 合理选择焊接方法，合理选择焊接方法，应考虑的因素：应考虑的因素：材料的焊接性材料的焊接性，低碳钢可采用各种焊接方法。低碳钢可采用各种焊接方法。焊件的结构特点焊件的结构特点； 如焊缝的长短、形状，焊件厚度等。如焊缝的长短、形状，焊件厚

5、度等。 生产批量生产批量：批量小：用设备投资少的方法，如气焊、焊条电弧焊等；批量小：用设备投资少的方法，如气焊、焊条电弧焊等；批量大：用高效焊接方法，批量大：用高效焊接方法， 如电阻焊、摩擦焊、埋弧焊等。如电阻焊、摩擦焊、埋弧焊等。经济性经济性，优先选用普通焊接方法。优先选用普通焊接方法。 如气焊、电弧焊、电阻焊等。如气焊、电弧焊、电阻焊等。对接对接搭接搭接角接角接T T形接头形接头1.1.焊接接头形式及特点：焊接接头形式及特点：（1 1）对接接头：受力均匀，）对接接头：受力均匀， 接接头质量易保证，应用最广；头质量易保证，应用最广；（2 2）搭接接头：受力不均匀，材料消耗大，）搭接接头：受力

6、不均匀，材料消耗大， 一般用于薄板件；一般用于薄板件；（3 3）角接接头：只连接，不能传递工作载荷；）角接接头：只连接，不能传递工作载荷；（4 4）T T形接头：可传递载荷。形接头：可传递载荷。9.4.4 9.4.4 焊接接头设计焊接接头设计焊接接头形式的选择：焊接接头形式的选择： 选用何种接头主要依据焊接方法、焊件结构特点选用何种接头主要依据焊接方法、焊件结构特点和使用要求等因素。和使用要求等因素。（1 1）焊接方法焊接方法: :1 1）熔焊适用于各类接头形式；）熔焊适用于各类接头形式；2 2）电阻点焊和缝焊须采用搭接接头；）电阻点焊和缝焊须采用搭接接头；3 3）对焊和摩擦焊须采用对接接头；

7、）对焊和摩擦焊须采用对接接头；4 4）钎焊多采用搭接接头。）钎焊多采用搭接接头。（2 2）焊件结构特点和使用要求：）焊件结构特点和使用要求：1 1）承载较大的接头宜采用对接，以减少应力集中；）承载较大的接头宜采用对接，以减少应力集中；2 2）承载较小可采用搭接、角接、形接。）承载较小可采用搭接、角接、形接。坡口形式坡口形式坡口：坡口：是根据设计和工艺需要，是根据设计和工艺需要，在焊件的待焊部位加工在焊件的待焊部位加工并装配成的呈一定几何形状的沟槽。并装配成的呈一定几何形状的沟槽。常用的坡口形式常用的坡口形式有有形，形，形，形，和双形等。形，形，形，形，和双形等。（1 1）各类坡口的特点：）各类

8、坡口的特点：1 1）形坡口：形坡口： 易于制备；板厚较大时难于焊透。易于制备；板厚较大时难于焊透。2 2）形坡口：）形坡口： 较易制备；厚板焊接时费工费料；较易制备；厚板焊接时费工费料； 焊接变形较大。焊接变形较大。3 3）形、形及双形坡口：）形、形及双形坡口：焊接时省工省料；焊接变形小；焊接时省工省料；焊接变形小；制备较费工。制备较费工。（2 2）坡口形式选择：）坡口形式选择：主要依据焊件板厚和焊件使用条件进行选择。主要依据焊件板厚和焊件使用条件进行选择。 1）焊件板厚：）焊件板厚： 薄板对接一般采用薄板对接一般采用型坡口，其余可查表。型坡口，其余可查表。 2）焊件使用条件：）焊件使用条件：

9、承载较小或精度要求不高时，承载较小或精度要求不高时， 采用采用形、形形、形等坡口；等坡口；承载较大或精度要求较高时，承载较大或精度要求较高时，宜采用形、形、和双形等坡口。宜采用形、形、和双形等坡口。9.4.59.4.5焊接工艺设计示例焊接工艺设计示例实例实例 结构名称结构名称 ：中压容器（见下图）中压容器（见下图） 材料材料 ：16MnR16MnR（钢板尺寸（钢板尺寸1200 1200 5000 5000） 料厚料厚 ：筒身：筒身12mm12mm，封头，封头14mm14mm， 人孔圈人孔圈20mm20mm，管接头，管接头7mm 7mm 。 生产数量生产数量 ： 小批生产。试制定焊接工艺方案。小

10、批生产。试制定焊接工艺方案。 8243000管接头管接头人孔人孔筒身筒身封头封头解解: : （1 1）焊缝布置、焊接次序）焊缝布置、焊接次序 根据板料尺寸，筒身应分为三节，分别根据板料尺寸，筒身应分为三节，分别冷卷成形，为避免焊缝密集，三段筒身上的纵冷卷成形，为避免焊缝密集，三段筒身上的纵焊缝可相互错开焊缝可相互错开180180；封头应采用热压成型，；封头应采用热压成型，与筒身连接处应有与筒身连接处应有30 50 mm30 50 mm的直段，使焊的直段，使焊缝躲开转角应力集中处。人孔圈因其板厚较大，缝躲开转角应力集中处。人孔圈因其板厚较大，一般加热卷制。一般加热卷制。1234567（2 2）焊

11、接方法、接头形式、焊接材料及工艺）焊接方法、接头形式、焊接材料及工艺序序号号焊缝名称焊缝名称焊接方法与工艺焊接方法与工艺接头型式接头型式焊接材料焊接材料1 1筒身纵缝筒身纵缝1 1、2 2、3 3 埋弧自动焊双面埋弧自动焊双面焊（质量高），先焊（质量高），先内后外。内后外。16Mn16Mn应应在室内焊接。在室内焊接。焊丝：焊丝： H08MnAH08MnA焊剂：焊剂：431431焊条：焊条：J507J5072 2筒身环缝筒身环缝4 4、5 5、6 6、7 7 4 4、5 5、6 6 埋弧焊双埋弧焊双面焊，先内后外；面焊，先内后外；7 7 装装配后先在内部用手弧焊配后先在内部用手弧焊封底，再用埋弧焊焊外封底，再用埋弧焊焊外环缝。环缝。3 3管接头管接头焊缝焊缝 插入式装配，手工插入式装配，手工电弧焊，双面焊。电弧焊，双面焊。焊条：焊条：J507J507序序号号焊缝名称焊缝名称焊接方法与工艺焊接方法与工艺接头型式接头