第5章-2_焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性分析

1、第第5章章 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性分析焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性分析一、焊接結(jié)構(gòu)合理性分析（或工藝性審查）的目的一、焊接結(jié)構(gòu)合理性分析（或工藝性審查）的目的(一一)焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查的目的焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查的目的1、焊接結(jié)構(gòu)的工藝性：、焊接結(jié)構(gòu)的工藝性： 是指設(shè)計的焊接結(jié)構(gòu)在一定的生產(chǎn)條件下能否經(jīng)濟的制造出來，并能采取最佳工藝方法的可行性。 （是指以最合適和最少的原材料、能源和工時消耗，獲得最佳的質(zhì)量指標(biāo)和綜合性能。）v只有設(shè)計的焊接結(jié)構(gòu)具有良好的工藝性有較高的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)（容易滿足安全性和經(jīng)濟性要求，產(chǎn)品質(zhì)量好，價格低），才具有競爭力。v焊接結(jié)構(gòu)的工藝性好壞是結(jié)構(gòu)設(shè)計好壞的重要標(biāo)志之一。v新設(shè)計的產(chǎn)品、

2、改進設(shè)計的產(chǎn)品、外來產(chǎn)品圖樣在首次生產(chǎn)前要由工藝部門進行焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查。審查應(yīng)實事求是，多分析比較，以確定最佳方案。目的：保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性；保證工藝的可行性；保證結(jié)構(gòu)使用的可靠性；保證經(jīng)濟性。舉例2、工藝性審查、工藝性審查(二二)、焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查的步驟、焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查的步驟1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖樣審查、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖樣審查v產(chǎn)品圖樣是工程的語言，要求準(zhǔn)確、清晰，符合國家制圖標(biāo)準(zhǔn)。v包括新產(chǎn)品設(shè)計圖樣、繼承性設(shè)計圖樣和按照實物測繪的圖樣等。v圖樣應(yīng)符合機械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定v圖樣齊全，有裝配圖，必要的部件圖和零件圖v圖樣比例適當(dāng)，同一圖中可采用不同比例繪出v簡單結(jié)構(gòu)可在裝配圖上直接標(biāo)注

3、零件尺寸v圖樣上技術(shù)要求應(yīng)齊全合理，不能繪出時應(yīng)在技術(shù)要求中加以說明v對圖樣的基本要求：對圖樣的基本要求：2、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)技術(shù)要求審查、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)技術(shù)要求審查焊技接術(shù)結(jié)要構(gòu)求使用要求工藝要求 結(jié)構(gòu)的強度、剛度、耐久性（抗疲勞、耐腐蝕、耐磨、抗蠕變等）工作環(huán)境條件下結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、 力學(xué)性能、物理性能等材料的焊接性結(jié)構(gòu)的合理性生產(chǎn)的方便性經(jīng)濟性v了解焊接產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點、工作性質(zhì)和工作環(huán)境。 焊接結(jié)構(gòu)為什么這樣設(shè)計？能否有更好的改進？特別注意圖樣上結(jié)構(gòu)各部分之間的聯(lián)系、各接頭的重要性及其加工要求。v熟悉焊接產(chǎn)品所使用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮生產(chǎn)工藝能否適應(yīng)結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求，制造時有無困難，及時發(fā)現(xiàn)技術(shù)問題，提

4、出合理修改方案。(三三)焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查的內(nèi)容焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查的內(nèi)容1、從降低應(yīng)力集中的角度分析結(jié)構(gòu)的合理性、從降低應(yīng)力集中的角度分析結(jié)構(gòu)的合理性（1）盡量避免焊縫過于集中（2）盡量采用合理的接頭形式（3）盡量避免構(gòu)件截面的突變（4）應(yīng)用復(fù)合結(jié)構(gòu) 焊縫布置應(yīng)盡量分散焊縫布置應(yīng)盡量分散 焊縫密集或交叉，會焊縫密集或交叉，會造成金屬過熱，加大熱影造成金屬過熱，加大熱影響區(qū)，使組織惡化。響區(qū)，使組織惡化。 因此兩條焊縫的間距因此兩條焊縫的間距一般要求大于三倍板厚，一般要求大于三倍板厚，且不小于且不小于100 mm100 mm，圖，圖4-384-38所示所示 a a、b b、c c的結(jié)構(gòu)應(yīng)改的結(jié)構(gòu)

5、應(yīng)改為為d d、e e、f f的結(jié)構(gòu)形式。的結(jié)構(gòu)形式。(3) (3) 焊縫應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力斷面和應(yīng)力集中位置焊縫應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力斷面和應(yīng)力集中位置 對于受力較大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的焊接構(gòu)件，在最大應(yīng)力斷面對于受力較大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的焊接構(gòu)件，在最大應(yīng)力斷面和應(yīng)力集中位置不應(yīng)該布置焊縫。和應(yīng)力集中位置不應(yīng)該布置焊縫。 大跨度的焊接鋼梁大跨度的焊接鋼梁：板坯的拼料焊縫應(yīng)避免放在梁的中間，：板坯的拼料焊縫應(yīng)避免放在梁的中間，如圖如圖4 44040中中a a應(yīng)改為應(yīng)改為d d的狀態(tài)。的狀態(tài)。 壓力容器的封頭應(yīng)有一直壁段壓力容器的封頭應(yīng)有一直壁段：如圖：如圖4-404-40中中b b應(yīng)改為應(yīng)改為e e狀態(tài)，

6、狀態(tài)，使焊縫避開應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)角位置。直壁段不小于使焊縫避開應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)角位置。直壁段不小于25 mm25 mm。 在構(gòu)件截面有急劇變化的位置或尖銳棱角部位在構(gòu)件截面有急劇變化的位置或尖銳棱角部位：則易產(chǎn)生：則易產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)避免布置焊縫。例如圖應(yīng)力集中，應(yīng)避免布置焊縫。例如圖4-404-40中中c c應(yīng)改為應(yīng)改為f f的狀態(tài)。的狀態(tài)。2、從減小焊接應(yīng)力與變形的角度分析結(jié)構(gòu) 的合理性（1）盡可能減少結(jié)構(gòu)上的焊縫數(shù)量和焊縫的填充金屬量。（2）盡可能選用對稱的構(gòu)件截面和焊縫位置。（3）盡可能減小焊縫截面尺寸。（4）采用合理的裝配焊接順序。（5）盡量避免各條焊縫相交。3、從焊接生產(chǎn)工藝性分析結(jié)構(gòu)的合

7、理性（1）盡量使結(jié)構(gòu)具有良好的可焊到性。（2）保證接頭具有良好的可探到性。（3）盡量選用焊接性好的材料來制造 焊接結(jié)構(gòu)。4、從焊接生產(chǎn)的經(jīng)濟性分析結(jié)構(gòu)的合理性、從焊接生產(chǎn)的經(jīng)濟性分析結(jié)構(gòu)的合理性（1）提高材料利用率（2）減少生產(chǎn)勞動量 1）合理地確定焊縫尺寸 2）盡量取消多余的加工 3）盡量減少輔助工時 4）盡量利用型鋼和標(biāo)準(zhǔn)件 5）有利于采用先進的焊接方法 為驗證所擬訂的焊件的焊接工藝的正為驗證所擬訂的焊件的焊接工藝的正確性而進行的試驗過程及對試驗結(jié)果的評確性而進行的試驗過程及對試驗結(jié)果的評價，稱為價，稱為焊接工藝評定焊接工藝評定。 改變焊接工藝參數(shù)、焊接方法及首次改變焊接工藝參數(shù)、焊接方法

8、及首次列入工藝規(guī)程的重要焊縫的焊接工藝參數(shù)，列入工藝規(guī)程的重要焊縫的焊接工藝參數(shù)，必須先經(jīng)焊接工藝評定。必須先經(jīng)焊接工藝評定。 例1 雙孔叉的連桿結(jié)構(gòu)形式例2 彎管結(jié)構(gòu)示意圖例3 平板拼接形式例4 承受壓力的T形接頭v左邊結(jié)構(gòu)，焊縫密集，應(yīng)力集中大，焊后殘余應(yīng)力很高。承受動載則使用壽命將降低。v右邊結(jié)構(gòu)較為合理。va圖八塊小肋板加強軸承套，焊縫過于集中，存在嚴(yán)重的應(yīng)力集中，不適合承受動載荷。vb圖兩塊大肋板，改善了應(yīng)力集中，改善了結(jié)構(gòu)的工藝性。v焊縫集中和可焊到性差v壓力容器采用大厚度平封頭，應(yīng)力集中嚴(yán)重，降低承載能力；采用熱壓成形的球面封頭，以對接接頭連接筒體與封頭為合理的結(jié)構(gòu)形式。 v重要

9、的接頭應(yīng)采用開坡口的焊縫，防止因未焊透而產(chǎn)生應(yīng)力集中。將角接和T形接頭轉(zhuǎn)化為對接接頭。v焊縫在xx軸一側(cè)，焊后最容易產(chǎn)生彎曲變形 焊縫的位置應(yīng)盡可能對稱布置焊縫的位置應(yīng)盡可能對稱布置 如圖如圖4-39a、b所示的焊件，焊縫位置偏離截面中心，并在所示的焊件，焊縫位置偏離截面中心，并在同一側(cè)。由于焊縫的收縮，會造成較大的彎曲變形。圖中同一側(cè)。由于焊縫的收縮，會造成較大的彎曲變形。圖中 c、d、e所示的焊縫位置對稱，焊后不會發(fā)生明顯的變形。所示的焊縫位置對稱，焊后不會發(fā)生明顯的變形。v焊縫位置對稱于xx軸和yy軸，焊后變形較小，容易防止。v三條角焊縫在空間相交，在交點處會產(chǎn)生三軸應(yīng)力，塑性降低，可焊到性差，嚴(yán)重的應(yīng)力集中。v鋸齒合成