第四節(jié)焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

焊件材料的選擇焊接方法的選擇焊接接頭工藝設(shè)計(jì)典型焊件的工藝設(shè)計(jì)第四節(jié)焊接結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)焊接材料的選擇焊接材料的選擇原則：盡量選用可焊性好的材料:w(C)＜0.25%的低碳鋼或w(CE)＜0.4%的低合金鋼。因這類鋼淬硬傾向小，塑性高，焊接工藝簡(jiǎn)單。異種金屬焊接時(shí)焊縫應(yīng)與低強(qiáng)度金屬等強(qiáng)度，而工藝應(yīng)按高強(qiáng)度金屬設(shè)計(jì)。盡量采用工字鋼、槽鋼、角鋼和鋼管等型材，以簡(jiǎn)化工藝過程。生產(chǎn)單件鋼結(jié)構(gòu)件1．板厚在3～10mm,強(qiáng)度較低，且焊縫較短應(yīng)選用手弧焊。2．板厚在10mm以上，焊縫為長(zhǎng)直焊縫或環(huán)焊縫應(yīng)選用埋弧焊。3．板厚小于3mm，焊縫較短應(yīng)選用CO2焊。生產(chǎn)大批量鋼結(jié)構(gòu)1．板厚小于3mm,無密封要求應(yīng)選用電阻點(diǎn)焊，有密封要求應(yīng)選用縫焊。2．板厚在3～10mm,焊縫為長(zhǎng)直焊縫或環(huán)焊縫，應(yīng)選用CO2自動(dòng)焊。3．板厚大于10mm，焊縫為長(zhǎng)直焊縫和環(huán)焊縫隙，應(yīng)選用埋弧焊或電渣焊。生產(chǎn)不銹鋼、鋁合金和銅合金結(jié)構(gòu)

1．板厚小于3mm,應(yīng)選用脈沖氬弧焊和鎢極氬弧焊。2．板厚在3～10mm,焊縫為長(zhǎng)直焊縫或環(huán)焊縫，應(yīng)選用熔化極氬弧或等離子弧自動(dòng)焊。

焊接方法的選擇應(yīng)根據(jù)下列原則：1）焊接接頭使用性能及質(zhì)量要符合結(jié)構(gòu)技術(shù)要求。2）提高生產(chǎn)率，降低成本焊縫的布置1．焊縫應(yīng)盡可能分散，如下圖。以便減小焊接熱影響區(qū)，防止粗大組織的出現(xiàn)。焊接接頭工藝設(shè)計(jì)2．焊縫的位置應(yīng)盡可能對(duì)稱分布，如下圖，以抵消焊接變形。3．焊縫應(yīng)盡可能避開最大應(yīng)力和應(yīng)力集中的位置，如下圖。以防止焊接應(yīng)力與外加應(yīng)力相互疊加，造成過大的應(yīng)力和開裂。

4．應(yīng)便于焊接操作，如下圖。焊縫位置應(yīng)使焊條易到位，焊劑易保持，電極易安放。不合理合理4．應(yīng)便于焊接操作，如下圖。焊縫位置應(yīng)使焊條易到位，焊劑易保持，電極易安放。5焊縫應(yīng)盡量避開機(jī)械加工表面

已加工表面受熱后，會(huì)破壞原有精度！不合理合理6應(yīng)盡量減少焊縫的數(shù)量示例分析試分析如例圖5所示壓力容器焊縫設(shè)計(jì)的合理性，并加以改進(jìn)。

示例圖5壓力容器焊縫設(shè)計(jì)

分析：焊縫在圓段與平直段連接處應(yīng)為平直對(duì)接接頭，以防止應(yīng)力集中的生產(chǎn)。筒身縱縫應(yīng)分開，以防焊縫交叉。修改如示例圖6所示。示例圖6壓力容器焊縫設(shè)計(jì)的改進(jìn)接頭型式應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀、強(qiáng)度要求、工件厚度、焊后變形大小、焊條消耗量、坡口加工難易程度等各個(gè)方面因素綜合考慮決定?？刹殚咷B985—80-----《手工電弧焊焊接接頭的基本型式與尺寸》對(duì)各種接頭型式作出規(guī)定。焊接接頭設(shè)計(jì)包括焊接接頭形式設(shè)計(jì)和坡口形式設(shè)計(jì)焊接接頭設(shè)計(jì)1.焊接接頭形式設(shè)計(jì)常用的基本接頭形式有對(duì)接接頭、蓋板接頭、搭接接頭、角接接頭、T形接頭、十字接頭和卷邊接頭等，如圖4-45所示。其選擇應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的形狀和焊接生產(chǎn)工藝而定，要考慮易于保證焊接質(zhì)量和盡量降低成本。對(duì)于釬焊，電阻焊的點(diǎn)焊和縫焊采用搭接；對(duì)焊采用對(duì)接；熔化焊可采用對(duì)接、搭接，角接和T形接對(duì)比選擇。壓力容器一般采用對(duì)接，桁架結(jié)構(gòu)一般采用搭接。對(duì)于氣焊和鎢極氬弧焊可采用卷邊接頭。2.焊接接頭坡口形式設(shè)計(jì)

開坡口的目的是為了使接頭根部焊透，使焊縫成形美觀，通過控制坡口大小調(diào)節(jié)母材金屬和填充金屬的比例。加工方法有氣割、切削加工、碳弧氣刨等。坡口形式主要取決于板料厚度。1）對(duì)接接頭坡口形式設(shè)計(jì)。對(duì)接接頭的基本坡口形式有I形坡口、Y形坡口、雙Y形坡口、U形坡口、雙U形坡口等，如圖4-46所示。同樣板厚條件下：雙Y形坡口比V形坡口所需金屬少，焊接工時(shí)也少，焊接變形也??；U形坡口也比V形坡口省焊條，省工時(shí)，焊接變形也小。

2）角接接頭坡口形式設(shè)計(jì)。

角接接頭基本坡口形式有I形坡口、錯(cuò)邊I形坡口、Y形坡口、V形坡口等，如圖4-47所示。3）T形接頭坡口形式設(shè)計(jì)。

T形接頭基本坡口形式有I形坡口、V形坡口等，如圖4-48所示。4）搭接接頭坡口形式設(shè)計(jì)，如圖所示。返回文檔圖4-45焊接接頭形式T形接頭十字接頭角接接頭卷邊接頭部分對(duì)接接頭型式返回文檔部分T型接頭和角接接頭型式返回文檔部分搭接接頭型式返回文檔

焊接參數(shù)選擇焊接時(shí)，為保證焊接質(zhì)量而選定的諸物理量（如焊條直徑、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、線能量等）的總稱，叫焊接參數(shù)。1）焊條直徑和焊接電流選擇。焊條直徑根據(jù)焊件厚度選擇。焊件較薄選較細(xì)焊條。焊接電流一般按I=（30～60）d選取。并根據(jù)焊件厚度、接頭形式、焊接位置、焊條種類，通過試焊調(diào)整。2）焊接速度。根據(jù)焊縫形式確定，不宜過快，也不宜過慢。3）弧長(zhǎng)。焊接電弧的長(zhǎng)度，一般采用短弧操作。例

圖3-50所示為低壓儲(chǔ)氣罐，壁厚為8mm，壓力為1.0MPa，常溫工作，壓縮空氣，大批量生產(chǎn)。1）結(jié)構(gòu)分析。筒體由筒節(jié)、封頭焊合。整個(gè)結(jié)構(gòu)由筒體再加四個(gè)法蘭管座焊合而成，如圖3-50所示。2）選擇母材材料。封頭需拉伸，筒節(jié)卷圓，故需較好塑性，再考慮焊接工藝及成本，故筒節(jié)、封頭、法蘭選用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（Q235A），短管選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（10鋼）。

典型焊件的工藝設(shè)計(jì)

3）設(shè)計(jì)焊縫位置及焊接接頭、坡口形式。筒節(jié)縱焊縫與環(huán)焊縫采用對(duì)接I型坡口雙面焊，法蘭與短管采用不開坡口角焊縫；法蘭管座與筒體采用開坡口角焊縫。如圖3-50所示。4）選擇焊接方法和焊接材料。角焊縫采用手