金属材料的焊接性和焊接结构的设计

1、1第十三章第十三章 金属材料的焊接性能金属材料的焊接性能 第一节第一节 金属材料的可焊性金属材料的可焊性第二节第二节 碳钢的焊接碳钢的焊接第四节第四节 铸铁的焊补铸铁的焊补第五节第五节 有色金属的焊接有色金属的焊接第三节第三节 合金结构钢的焊接合金结构钢的焊接2第一节第一节 金属材料焊接性的概念及评估方法金属材料焊接性的概念及评估方法一、可焊性的概念一、可焊性的概念 金属材料的可焊性，是指被焊金属在金属材料的可焊性，是指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下接材料、工艺参数及结构型式条件下，获得，获得优质焊接接头的难易程优质焊接接头的难易程度度，

2、即即金属材料在一定的焊接工艺条件下，金属材料在一定的焊接工艺条件下，获得获得优质焊接接头的难优质焊接接头的难易程度易程度。p焊接性包括两个方面：焊接性包括两个方面：一一是工艺焊接性是工艺焊接性 主要是指焊接主要是指焊接接头接头产生工艺缺陷的倾向产生工艺缺陷的倾向，尤其是出现各种，尤其是出现各种裂裂纹纹的可能性；的可能性；二是使用焊接性二是使用焊接性 主要是指焊接主要是指焊接接头接头在使用中的在使用中的可靠性可靠性，包括焊接接头的，包括焊接接头的力学力学性能及其它特殊性能性能及其它特殊性能( (如耐热、耐蚀性能等如耐热、耐蚀性能等) )。3金属材料的焊接性可通过金属材料的焊接性可通过估算估算和和

3、试验方法试验方法来确定。来确定。二、估算钢材可焊性的方法二、估算钢材可焊性的方法碳当量法：碳当量法：碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：15)()(5)()()(6)()()(CuwNiwVwMowCrwMnwCwCEw 各种化学元素对各种化学元素对焊缝组织性能焊缝组织性能、夹杂物的分布夹杂物的分布以及对以及对焊接焊接热影响区的淬硬程度热影响区的淬硬程度等的影响不同，对产生裂纹倾向的影响也等的影响不同，对产生裂纹倾向的影响也不同。不同。 在各种元素中，在各种元素中，碳的影响最为明显碳的影响最为明显，其它元素的影响可折合其它元素的影响可折合成碳的影响成碳的

4、影响。影响钢材焊接性的主要因素是化学成分。影响钢材焊接性的主要因素是化学成分。4根据经验：根据经验：p C当量当量0.4%时，时，钢材塑性良好，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显淬硬倾向不明显，可焊可焊性良好性良好。在一般的焊接工艺条件下，焊件。在一般的焊接工艺条件下，焊件不会产生裂缝不会产生裂缝，但但对厚大工件或低温下焊接时应考虑预热对厚大工件或低温下焊接时应考虑预热。p C当量当量=0.4%0.6%时，时，钢材塑性下降，钢材塑性下降，淬硬倾向明显淬硬倾向明显，可可焊性较差焊性较差。焊前工件需要适当预热，焊后应注意缓冷，要焊前工件需要适当预热，焊后应注意缓冷，要采取一定的焊接工艺措施才能防止裂缝。

5、采取一定的焊接工艺措施才能防止裂缝。p C当量当量0.6%时，时，钢材塑性较低，钢材塑性较低，淬硬倾向很强淬硬倾向很强，可焊性可焊性不好不好。焊前工件必须预热到较高温度，焊接时要采取减少焊前工件必须预热到较高温度，焊接时要采取减少焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行适当的热处焊接应力和防止开裂的工艺措施，焊后要进行适当的热处理，才能保证焊接接头质量。理，才能保证焊接接头质量。5三、小型抗裂试验三、小型抗裂试验 从应用一般从应用一般焊接工艺焊接工艺焊焊后后试板有无裂缝或裂缝试板有无裂缝或裂缝多少多少，可初步评定材料的，可初步评定材料的可焊性好坏；若有裂缝，可焊性好坏；若有裂缝，应调整工艺（如

6、预热、缓应调整工艺（如预热、缓冷等）再焊接试板，直至冷等）再焊接试板，直至达到不裂。因此可通过参达到不裂。因此可通过参考抗裂试验制订出合理的考抗裂试验制订出合理的焊接工艺规程与规范。焊接工艺规程与规范。6第二节第二节 碳钢的焊接碳钢的焊接 低碳钢含碳量不大于低碳钢含碳量不大于0.25%，塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊，塑性好，一般没有淬硬倾向，对焊接热过程不敏感，可焊性良好。焊这类钢时，不需要采取特殊的接热过程不敏感，可焊性良好。焊这类钢时，不需要采取特殊的工艺措施，通常在焊后也不需要进行热处理（电渣焊除外）。工艺措施，通常在焊后也不需要进行热处理（电渣焊除外）。一、一、 低碳钢的焊接低碳钢的

7、焊接 低碳钢低碳钢可以用可以用各种焊接方法各种焊接方法进行焊接。进行焊接。 应用最广泛的：应用最广泛的：焊条电弧焊、埋弧焊、电渣焊、气体保焊条电弧焊、埋弧焊、电渣焊、气体保护焊和电阻焊等护焊和电阻焊等。 熔焊法熔焊法焊接结构钢时，焊接材料及工艺的选择主要焊接结构钢时，焊接材料及工艺的选择主要应保证应保证焊接接头与工件材料等强度焊接接头与工件材料等强度。 7焊条电弧焊焊条电弧焊焊接一般焊接一般低碳钢结构低碳钢结构，可选用，可选用E4313(J421)、E4303(J422)、E4320(J424)焊条。焊条。 焊接动载荷结构、复杂结构或厚板结构时，应选用焊接动载荷结构、复杂结构或厚板结构时，应选

8、用E4316(J426)、E4315(J427)或或E5015(J507)焊条。焊条。 埋弧焊埋弧焊时，一般采用时，一般采用H08A或或H08MnA焊丝配焊剂焊丝配焊剂431进行进行焊接。焊接。二、二、 中、高碳钢的焊接中、高碳钢的焊接 中碳钢含碳量在中碳钢含碳量在0.25%0.6%之间，随含碳量的增加，之间，随含碳量的增加，淬硬倾向淬硬倾向愈发明显，可焊性逐渐变差愈发明显，可焊性逐渐变差。在实际生产当中，主要是焊接各种中在实际生产当中，主要是焊接各种中碳钢的铸钢件与锻件。碳钢的铸钢件与锻件。8热影响区易产生淬硬组织和冷裂缝热影响区易产生淬硬组织和冷裂缝 中碳钢属于易淬火钢，热中碳钢属于易淬火

9、钢，热影响区被影响区被加热超过淬火温度的加热超过淬火温度的区段时区段时，受工件低温部分的，受工件低温部分的迅迅速冷却作用速冷却作用，将出现，将出现马氏体等马氏体等淬硬组织淬硬组织。如焊件刚性较大或如焊件刚性较大或工艺不恰当时工艺不恰当时，就会在淬火区，就会在淬火区产生冷裂缝产生冷裂缝，即焊接接头焊后，即焊接接头焊后冷却到相变温度以下或冷却到冷却到相变温度以下或冷却到常温后常温后产生裂缝产生裂缝。p中碳钢的焊接特点：中碳钢的焊接特点：9焊缝金属热裂缝倾向较大焊缝金属热裂缝倾向较大 焊接中碳钢时，因母材含碳量与焊接中碳钢时，因母材含碳量与硫、磷杂质硫、磷杂质远远高于焊条钢芯，远远高于焊条钢芯，母材

10、熔化后进入熔池母材熔化后进入熔池，使，使焊焊缝金属含碳量增加塑性下降缝金属含碳量增加塑性下降，加上硫、磷低熔点，加上硫、磷低熔点杂质的存在，焊缝及熔合区在相变前就可能杂质的存在，焊缝及熔合区在相变前就可能因内因内应力而应力而产生裂缝产生裂缝。10焊接前：焊接前： 焊接中碳钢构件，焊接中碳钢构件，焊前必须进行预热焊前必须进行预热，使焊接时工件各部，使焊接时工件各部分的温差小，以分的温差小，以减小焊接应力减小焊接应力，同时，同时减慢热影响区的冷却速度减慢热影响区的冷却速度，避免产生淬硬组织避免产生淬硬组织。 一般情况下，一般情况下，3535钢和钢和4545钢的预热温度可选为钢的预热温度可选为150

11、150250250。结构结构刚度较大或钢材含碳量更高时刚度较大或钢材含碳量更高时，预热温度应再提高些。，预热温度应再提高些。焊接后：焊接后： 由于中碳钢主要用于制造各类机器零件，焊缝一般有一定由于中碳钢主要用于制造各类机器零件，焊缝一般有一定的厚度，但长度不大：的厚度，但长度不大： 焊接中碳钢多焊接中碳钢多采用焊条电弧焊采用焊条电弧焊。 厚件可考虑采用电渣焊，但焊后要进行厚件可考虑采用电渣焊，但焊后要进行相应的热处理相应的热处理。11焊条选择焊条选择 焊接中碳钢焊件，焊接中碳钢焊件，应选用抗裂能力较强的低氢型焊条应选用抗裂能力较强的低氢型焊条（碱性碱性焊条）。焊条）。 要求焊缝与工件材料等强度

12、时要求焊缝与工件材料等强度时，可根据钢材强度选用，可根据钢材强度选用E5016(J506)、E5015(J507)、E6016D1(J606)、E6015D1(J607)焊条。焊条。 若若不要求等强度时不要求等强度时，可选用，可选用E4315 (J427)型强度低些的焊条，型强度低些的焊条，以提高焊缝的塑性。以提高焊缝的塑性。 不论用哪种焊条焊接中碳钢件，均应选用不论用哪种焊条焊接中碳钢件，均应选用细焊条、小电流，细焊条、小电流，开坡口进行多层焊开坡口进行多层焊，以防止，以防止工件材料过多地熔入焊缝工件材料过多地熔入焊缝，同时减，同时减小焊接热影响区的宽度。小焊接热影响区的宽度。12p高碳钢的

13、焊接：高碳钢的焊接：特点：特点：高碳钢的焊接特点与中碳钢基本相似。由于含高碳钢的焊接特点与中碳钢基本相似。由于含碳量更高，碳量更高，焊接性变得更差焊接性变得更差。工艺：工艺：进行焊接时，应采用进行焊接时，应采用更高的预热温度更高的预热温度、更严格、更严格的工艺措施。的工艺措施。应用：应用：实际上，高碳钢的焊接一般实际上，高碳钢的焊接一般只限采用焊条电弧只限采用焊条电弧焊焊进行修补工进行修补工作。作。13 合金结构钢分类：合金结构钢分类：机械制造用合金结构钢机械制造用合金结构钢低合金结构钢低合金结构钢 用于机械制造的用于机械制造的合金结构钢零件合金结构钢零件( (包括调质钢、渗碳钢包括调质钢、渗

14、碳钢) )，一般都一般都采用轧制采用轧制或或锻造锻造的的坯料坯料，焊接结构较少焊接结构较少。 如需焊接，因其焊接性与中碳钢相似，所以其如需焊接，因其焊接性与中碳钢相似，所以其焊接工艺措焊接工艺措施与中碳钢基本相同施与中碳钢基本相同。第三节第三节 合金结构钢的焊接合金结构钢的焊接14 焊接结构中，用得最多的是焊接结构中，用得最多的是低合金结构钢低合金结构钢，又称低合，又称低合金高强钢金高强钢。其焊接特点如下：其焊接特点如下：(1) 热影响区的淬硬倾向热影响区的淬硬倾向 低合金结构钢焊接时，低合金结构钢焊接时，热影响区可能热影响区可能产生淬硬组织产生淬硬组织，淬硬程度淬硬程度与钢材的与钢材的化学成

15、分化学成分和和强度级别强度级别有关有关。钢中钢中含碳含碳及及合金合金元素元素越多越多，钢材钢材强度级别越高强度级别越高，则则焊后热影响区的焊后热影响区的淬硬倾向越大淬硬倾向越大。 如如300 MPa级的级的09Mn2、09Mn2Si等钢材的淬硬倾向很小，其等钢材的淬硬倾向很小，其焊接性与一般焊接性与一般低碳钢基本一样低碳钢基本一样。 350 MPa级的级的 Q345(即即16Mn)钢淬硬倾向也不大，但当实际含碳量接近允许钢淬硬倾向也不大，但当实际含碳量接近允许上限或焊接参数不当时，过热区也完全可能出现上限或焊接参数不当时，过热区也完全可能出现马氏体等淬硬组织马氏体等淬硬组织。 强度强度级别大于

16、级别大于450MPa级的级的低合金钢低合金钢，淬硬倾向增加淬硬倾向增加，热影响，热影响区容易区容易产生马氏体组织产生马氏体组织，硬度明显增高，塑性和韧度则下降。，硬度明显增高，塑性和韧度则下降。15(2) 焊接接头的裂纹倾向焊接接头的裂纹倾向 随着钢材强度级别的提高，产生冷裂纹的倾向也加剧随着钢材强度级别的提高，产生冷裂纹的倾向也加剧。 影响影响冷裂纹冷裂纹的因素主要有三个方面：的因素主要有三个方面：l焊缝及热影响区的焊缝及热影响区的含氢量含氢量；l热影响区的热影响区的淬硬程度淬硬程度；l焊接接头的焊接接头的应力大小应力大小。 对于热裂纹，由于我国对于热裂纹，由于我国低合金结构钢低合金结构钢系

17、统其含碳量低，且系统其含碳量低，且大部分含有一定的锰，对脱硫有利。因此大部分含有一定的锰，对脱硫有利。因此产生产生热裂纹热裂纹的倾向不的倾向不大大。16 根据低合金结构钢的焊接特点，生产中可分别采取根据低合金结构钢的焊接特点，生产中可分别采取以下以下措施进行焊接措施进行焊接。对于强度级别较低的钢材：对于强度级别较低的钢材：l在在常温下常温下焊接时与对待焊接时与对待低碳钢低碳钢基本一样。基本一样。l在在低温低温或在或在大刚度、大厚度构件上大刚度、大厚度构件上进行进行小焊脚小焊脚、短焊缝焊接短焊缝焊接时，应防止出现时，应防止出现淬硬组织淬硬组织，要适当，要适当增大焊接电流增大焊接电流、减慢焊接速减

18、慢焊接速度度、选用、选用抗裂性强的低氢型焊条抗裂性强的低氢型焊条。必要时需采用。必要时需采用预热措施预热措施。l对对锅炉、受压容器等重要构件锅炉、受压容器等重要构件，当厚度大于，当厚度大于20 mm时，焊后时，焊后必须必须进行退火处理，以消除应力进行退火处理，以消除应力。17 不同环境温度的预热要求：不同环境温度的预热要求： 工件厚度工件厚度/mm：16以下，不低于以下，不低于-10不预热不预热, -10以以下预热下预热100150 工件厚度工件厚度/mm：1624，不低于，不低于-5不预热不预热 ,-5以下以下预热预热100150 工件厚度工件厚度/mm：2440，不低于，不低于0不预热不预

19、热, 0以下以下预热预热100150 工件厚度工件厚度/mm：40以上，均应预热以上，均应预热100150低合金钢的焊接措施低合金钢的焊接措施18对于强度级别高的低合金结构钢件：对于强度级别高的低合金结构钢件：l焊前一般均需预热。焊前一般均需预热。l焊接时，应焊接时，应调整焊接参数调整焊接参数，以控制热影响的，以控制热影响的冷却速度不宜过冷却速度不宜过快快。l焊后还应进行热处理以消除内应力焊后还应进行热处理以消除内应力。不能立即热处理时，可。不能立即热处理时，可先先进行消氢处理进行消氢处理，即焊后立即将工件加热到，即焊后立即将工件加热到200350，保温，保温26 h，以加速氢扩散逸出，防止产

20、生因氢引起的冷裂纹。，以加速氢扩散逸出，防止产生因氢引起的冷裂纹。1920第四节第四节 铸铁的焊补铸铁的焊补一、铸铁的焊接特点：一、铸铁的焊接特点： 熔合区易产生白口组织；易产生裂缝；易产生气孔；只适于熔合区易产生白口组织；易产生裂缝；易产生气孔；只适于平焊。平焊。 热焊法是焊前将工件整体或局部预热到热焊法是焊前将工件整体或局部预热到600600700700，焊后，焊后缓慢冷却。缓慢冷却。 热焊法可防止工件产生白口组织和裂缝，焊补质量较好，热焊法可防止工件产生白口组织和裂缝，焊补质量较好，焊后可以进行机械加工。但热焊法成本较高，生产率低，焊工焊后可以进行机械加工。但热焊法成本较高，生产率低，焊

21、工劳动条件差。劳动条件差。 一般用于焊补形状复杂焊后需要加工的重要铸件，如床头一般用于焊补形状复杂焊后需要加工的重要铸件，如床头箱、汽缸体等。箱、汽缸体等。二、热焊法二、热焊法21三、冷焊法三、冷焊法 焊补之前，工件不预热或只进行焊补之前，工件不预热或只进行400400以下低温预热的焊补以下低温预热的焊补方法通常称为冷焊法，主要依靠焊条来调整焊缝化学成分以防方法通常称为冷焊法，主要依靠焊条来调整焊缝化学成分以防止或减少白口组织和避免裂缝。冷焊法方便灵活生产率高、成止或减少白口组织和避免裂缝。冷焊法方便灵活生产率高、成本低、劳动条件好。但焊接处切削加工性能较差。生产中多用本低、劳动条件好。但焊接

22、处切削加工性能较差。生产中多用于焊补要求不高的铸件以及怕高温预热引起变形的工件。于焊补要求不高的铸件以及怕高温预热引起变形的工件。 焊接时，应尽量采用小电流、短弧、窄焊缝、短焊道（每焊接时，应尽量采用小电流、短弧、窄焊缝、短焊道（每段不大于段不大于50mm50mm）并在焊后及时轻轻锤击焊缝以松弛应力，防止）并在焊后及时轻轻锤击焊缝以松弛应力，防止焊后开裂。焊后开裂。 常用的焊条有：常用的焊条有： 1. 1. 钢芯铸铁焊条；高强度铸铁和球墨铸铁的补焊。钢芯铸铁焊条；高强度铸铁和球墨铸铁的补焊。 2. 2. 镍基铸铁焊条；重要铸件加工面的补焊。镍基铸铁焊条；重要铸件加工面的补焊。 3. 3. 铜基

23、铸铁焊条。一般灰铸铁的补焊。铜基铸铁焊条。一般灰铸铁的补焊。22第五节第五节 有色金属的焊接有色金属的焊接一、铜及铜合金的焊接 铜及铜合金的焊接比低碳钢困难得多，其原因是： 铜的导热性很高（紫铜约为低碳钢的8倍），焊接时热量极易散失。因此，焊前工件要预热，焊接时要选用较大电流或火焰，否则容易造成焊不透缺陷。 铜在液态易氧化，生成的Cu2O与铜组成低熔点共晶，分布在晶界形成薄弱环节；又因铜的膨胀系数大，凝固时收缩率也大，容易产生较大的焊接应力。因此，焊接过程中极易引起开裂。23 铜在液态时吸气性强，特别容易吸氢。凝固时气体从熔液中析出，来不及逸出就会生成气孔。 铜的电阻极小，不适于电阻焊接。 铜

24、合金中的合金元素有的比铜更易氧化，使焊接的困难增大。例如黄铜（铜锌合金）中的锌沸点很低，极易烧蚀蒸发并生成氧化锌（ZnO）。改变接头化学成分、降低接头性能，而且形成氧化锌烟雾易引起焊工中毒。铝青铜中的铝，焊接时易生成难熔的氧化铝，增大熔渣粘度，生成气孔和夹渣。 铜及铜合金可用氩弧焊、气焊、碳弧焊、钎焊等方法进行焊接。 采用氩弧焊是保证紫铜和青铜焊接质量的有效方法。24二、铝及铝合金的焊接 工业上用于焊接的主要是纯铝（熔点658）、铝锰合金、铝镁合金及铸铝。铝及铝合金的焊接也比较困难，其焊接特点是： 铝与氧的亲和力很大，极易氧化生成氧化铝（Al2O3）。氧化铝组织致密，熔点高达2050，它覆盖在

25、金属表面，能阻碍金属熔合。此外，氧化铝密度大，易使焊缝夹渣。 铝的导热系数较大，要求使用大功率或能量集中的热源，厚度较大时应考虑预热。铝的膨胀系数也较大，易产生焊接应力与变形，并可能导致裂缝的产生。25 液态铝能吸收大量的氢，铝在固态时又几乎不溶解氢，因此在溶池凝固时易生成气孔。 铝在高温时强度及塑性很低，焊接时常由于不能支持熔池金属而引起焊缝塌陷，因此常需采用垫板。 目前焊接铝及铝合金的常用方法有氩弧焊、气焊、点焊、缝焊和钎焊。 氩弧焊是焊接铝及铝合金的较好的方法。 不论采用哪种焊接方法焊接铝及铝合金，焊前必须彻底清理焊件的焊接部位和焊丝表面的氧化膜与油污，清理质量的好坏将直接影响焊缝性能。

26、2613.6 异种金属的焊接性分析 异种金属焊接通常要比同种金属的焊接困难，因为除了金属本身的物理化学性能对焊接有影响外，两种金属材料性能的差异会更大程度上影响它们之间的焊接性能。 结晶化学性的差异 冶金学上的不相容，包括晶格的类型、晶格参数、原子半径、原子的最外层电子结构等差异。 物理性能的差异 熔点、线膨胀系数、热导率和比热、电阻率。 金属的氧化性 金属间化合物 焊缝与母材不等强性27 为了获得优质的异种金属焊接接头，除合理地选用焊接方法和填充材料，正确地制定焊接工艺外，还可采取如下一些工艺措施： 尽量缩短被焊金属在液态下相互接触时间，以防止或减少生成金属间化合物。 熔焊时要很好地保护被焊

27、金属，防止金属与周围空气的相互作用，产生使接头熔合不好的氧化物。 采用与两种被焊金属的焊接性都很好的中间层或堆焊中间过渡层，以防止生成金属间化合物。 在焊缝中加入某些合金元素，以阻止金属间化合物相的产生和增长。28异种金属的焊接方法熔焊 采用熔焊最大特点是控制稀释率和金属间化合物的产生。因此，为了减少稀释率，降低熔合比或控制不同金属母材的熔化量，常可选用热源能量密度较高的电子束焊、激光焊、等离子弧焊等方法。 解决母材金属稀释问题，可用堆焊隔离层的方法实现。 对一些熔合不理想的金属，可通过增加过渡层金属，使其能更好地熔合在一起。29堆焊隔离层的应用30 压焊 大多数压焊方法都只是将被焊金属加热至

28、塑性状态或甚至不加热，而施加一定压力为基本特征。与熔焊相比，当焊接异种金属接头时，压焊具有一定的优越性，只要接头形式允许，采用压焊往往是比较合理的选择。 钎焊 钎焊本身就是钎料与母材之间的异种金属连接方法。还可采用较特殊的钎焊方法，如熔焊-钎焊法（钎料与其中一种母材相同）、共晶钎焊法或共晶扩散焊法（使两种母材在结合面处形成低熔点共晶体）和液相过渡焊（在接缝之间加入可熔化的中间夹层）等方法。31第十四章第十四章 焊接结构设计焊接结构设计32第一节第一节 焊接材料的选择焊接材料的选择 焊接结构在满足工作性能要求的前提下，首先要考虑选择焊接结构在满足工作性能要求的前提下，首先要考虑选择焊接性较好的材

29、料。焊接性较好的材料。 低碳钢（低碳钢（wc0.25%)和碳当量小于和碳当量小于0.4的低合金钢都具的低合金钢都具有良好的焊接性，设计中应尽量选用；有良好的焊接性，设计中应尽量选用； 含碳量大于含碳量大于0.4的碳钢、碳当量大于的碳钢、碳当量大于0.4的合金钢，焊接的合金钢，焊接性不好，设计时一般不宜选用。性不好，设计时一般不宜选用。 若必须选用，应在设计和生产工艺中采取必要措施。若必须选用，应在设计和生产工艺中采取必要措施。焊接焊接异种金属时，异种金属时， 一般要求一般要求接头强度不低于接头强度不低于被焊钢材中的被焊钢材中的强度较低者强度较低者，并应在设计中对，并应在设计中对焊接工艺焊接工艺

30、提出要求，提出要求，按焊接按焊接性较差的钢种性较差的钢种采取措施，采取措施，如预热或焊后热处理等如预热或焊后热处理等。33 设计焊接结构设计焊接结构时时，应多采用，应多采用工字钢、槽钢、角钢和钢管等工字钢、槽钢、角钢和钢管等型材，以降低结构重量，减少焊缝数量、简化焊接工艺，增加型材，以降低结构重量，减少焊缝数量、简化焊接工艺，增加结构件的强度和刚性。结构件的强度和刚性。 对对形状比较复杂形状比较复杂的部分，还可以选用的部分，还可以选用铸钢件铸钢件、锻件锻件或或冲压冲压件来焊接件来焊接。34第二节第二节 焊接接头的工艺设计焊接接头的工艺设计一、焊缝的布置一、焊缝的布置 合理的焊缝位置是焊接结构设

31、计的关键，合理的焊缝位置是焊接结构设计的关键，与产品质量、生与产品质量、生产率、成本及劳动条件密切相关产率、成本及劳动条件密切相关。其一般工艺设计原则如下：。其一般工艺设计原则如下：(1) 焊缝布置应尽量分散焊缝布置应尽量分散 焊缝密集或交叉，会造焊缝密集或交叉，会造成金属过热，加大热影响成金属过热，加大热影响区，使组织恶化。区，使组织恶化。 因此因此两条焊缝的间距一两条焊缝的间距一般要求大于三倍板厚，且般要求大于三倍板厚，且不小于不小于100 mm。35(2) 焊缝的位置应尽可能对称布置焊缝的位置应尽可能对称布置 如图所示的焊件，如图所示的焊件，焊缝位置偏离截面中心焊缝位置偏离截面中心，在同

32、一侧在同一侧。由于。由于焊缝的收缩，会造成较大的弯曲变形。应使焊缝位置对称，焊焊缝的收缩，会造成较大的弯曲变形。应使焊缝位置对称，焊后不会发生明显的变形。后不会发生明显的变形。36(3) 焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置 对于受力较大、结构较复杂的焊接构件，在最大应力断面对于受力较大、结构较复杂的焊接构件，在最大应力断面和应力集中位置不应该布置焊缝。和应力集中位置不应该布置焊缝。 大跨度的焊接钢梁：大跨度的焊接钢梁：板坯的拼料焊缝应避免放在梁的中间。板坯的拼料焊缝应避免放在梁的中间。37(3) 焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置焊缝应尽量避

33、开最大应力断面和应力集中位置 对于受力较大、结构较复杂的焊接构件，在最大应力断面对于受力较大、结构较复杂的焊接构件，在最大应力断面和应力集中位置不应该布置焊缝。和应力集中位置不应该布置焊缝。 压力容器的封头应有一直壁段：压力容器的封头应有一直壁段：如图如图b应改为应改为e状态，使焊缝状态，使焊缝避开应力集中的转角位置。直壁段不小于避开应力集中的转角位置。直壁段不小于25 mm。38(3) (3) 焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置 对于受力较大、结构较复杂的焊接构件，在最大应力断面对于受力较大、结构较复杂的焊接构件，在最大应力断面和应力集中位置不应该布置焊缝。和应力集中位置不应该布置焊缝。 在构件截面有急剧变化的位置或尖锐棱角部位：在构件截面有急剧变化的位置或尖锐棱角部位：则易产生则易产生应力集中，应避免布置焊缝。例如图应力集中，应避免布置焊缝。例如图c c应改为应改为f f的状态。的状态。39 (4) (4) 焊缝应尽量避开机械加工表面。焊缝应尽量避开机械加工表面。有些焊接结构是一有些焊接结构是一些零件，需要进行机械加