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1、nn焊接结构设计 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望结构材料的选择结构材料的选择o选材是结构设计中重要的一环。根据所采选材是结构设计中重要的一环。根据所采用的用的焊接方法焊接方法和和施工条件施工条件的不同，焊接结的不同，焊接结构材料的选择应遵循下列设计原则：构材料的选择应遵循下列设计原则：1.1.在满足使用性能的前提下，应优先在满足使用性能的前提下，应优先选用选用焊接性较好的材料焊接性较好的材料。(1)(1)选用低合金钢选用低合金钢：含碳量小于：含碳量
2、小于0.25%0.25%的低的低碳钢和碳当量小于碳钢和碳当量小于0.4%0.4%的低合金钢，都具的低合金钢，都具有良好的焊接性。有良好的焊接性。(2)(2)选用镇静钢选用镇静钢：因脱氧完全、组织：因脱氧完全、组织致密，质量较好，重要的焊接结构致密，质量较好，重要的焊接结构应选用这种钢材。应选用这种钢材。(3)(3)不宜选用沸腾钢不宜选用沸腾钢：因含氧量较高，：因含氧量较高，组织成分不均匀，有较显著的区域组织成分不均匀，有较显著的区域偏析、疏松和夹杂，焊接时易产生偏析、疏松和夹杂，焊接时易产生裂纹。裂纹。2 2.采用异种材料焊接时，要特别采用异种材料焊接时，要特别注意材注意材料的焊接性料的焊接性
3、。（1 1）化学成分和物理性能相近的材料化学成分和物理性能相近的材料，焊，焊接一般困难不大。接一般困难不大。（2 2）成分和性能差别很大的材料，一般焊）成分和性能差别很大的材料，一般焊接困难较大。通常应接困难较大。通常应以焊接性差的材料确以焊接性差的材料确定焊接工艺定焊接工艺。3.3.尽可能选用轧制的尽可能选用轧制的标准型材标准型材和和异型材异型材。o轧制型材轧制型材表面光洁平整表面光洁平整、质量均匀可靠质量均匀可靠。o节省备料工时节省备料工时，减少焊缝数量减少焊缝数量。o焊接变形易控制焊接变形易控制。o对于形状比较复杂的结构，则可以考虑采对于形状比较复杂的结构，则可以考虑采用用铸钢件、锻件铸
4、钢件、锻件或或冲压件冲压件来焊接。来焊接。4.4.不等厚度的材料，易造成接头处的应力集不等厚度的材料，易造成接头处的应力集中，且接头两侧受热不匀易产生未焊透等中，且接头两侧受热不匀易产生未焊透等缺陷。应在较厚的板料上加工出缺陷。应在较厚的板料上加工出单面单面或或双双面斜边面斜边的的过渡型式过渡型式。焊接方法的选择焊接方法的选择o依据依据：必须根据被焊材料的必须根据被焊材料的焊接性焊接性、接头形式接头形式、焊接厚度焊接厚度、焊缝、焊缝空间位置空间位置、焊接结构焊接结构特点以及工作等多方面因素综特点以及工作等多方面因素综合考虑后予以选择确定。合考虑后予以选择确定。o总原则总原则：是在保证产品质量条
5、件下，是在保证产品质量条件下，优先选择优先选择常用的焊接方法常用的焊接方法，若生产批量，若生产批量大，还必须考虑尽量提高生产效率和降大，还必须考虑尽量提高生产效率和降低成本。低成本。1 1、低碳钢低碳钢和和低合金结构钢低合金结构钢焊接性能好，焊接性能好，各种焊接方法均适用。各种焊接方法均适用。2 2、若焊件板厚为、若焊件板厚为中等厚度中等厚度（10-20mm10-20mm），），可选用手工电弧焊、埋弧焊和气体保可选用手工电弧焊、埋弧焊和气体保护焊。护焊。o氩弧焊成本较高，一般不宜选用。氩弧焊成本较高，一般不宜选用。3 3、长直焊缝长直焊缝或或大直径环形焊缝大直径环形焊缝、生、生产批量较大，可选
6、用产批量较大，可选用埋弧焊埋弧焊。4 4、单件生产，或焊缝短且处于不同空、单件生产，或焊缝短且处于不同空间位置，选用间位置，选用手工电弧焊手工电弧焊。5 5、薄板轻型结构薄板轻型结构，且，且无密封要求无密封要求，则，则采用采用点焊点焊可提高生产效率，如果可提高生产效率，如果有有密封要求密封要求，则可选用，则可选用缝焊缝焊。6 6、对于、对于低碳钢焊件一般低碳钢焊件一般不应选用氩弧焊不应选用氩弧焊等高等高成本的焊接方法。但当焊接合金钢、成本的焊接方法。但当焊接合金钢、不锈不锈钢等钢等重要工件重要工件时，则应采用时，则应采用氩弧焊等保护氩弧焊等保护条件较好的焊接方法条件较好的焊接方法。7 7、对于
7、、对于稀有金属稀有金属或或高熔点合金高熔点合金的特殊构件，的特殊构件，焊接时可考虑采用焊接时可考虑采用等离子弧焊接等离子弧焊接、真空电真空电子束焊接子束焊接、脉冲氩弧焊焊接脉冲氩弧焊焊接，以确保焊接，以确保焊接件的质量。件的质量。8 8、对于、对于微型箔件微型箔件，则应选用，则应选用微束等离子弧焊微束等离子弧焊或或脉冲激光点焊脉冲激光点焊。焊接接头形式焊接接头形式一、焊接接头的形式一、焊接接头的形式：o有对接接头、角接接头、有对接接头、角接接头、T T形接头和搭接形接头和搭接接头等。接头等。二、焊接接头的选择二、焊接接头的选择：o主要根据焊接主要根据焊接结构形式结构形式、焊件厚度焊件厚度、焊焊
8、缝强度缝强度要求及要求及施工条件施工条件等情况来选择。等情况来选择。三、焊接接头的功能三、焊接接头的功能：（1 1）对接接头）对接接头：o受力均匀受力均匀，在静载和动载作用下都，在静载和动载作用下都具有很高的强度，且外形平整具有很高的强度，且外形平整美观美观，是应用最多的接头形式。是应用最多的接头形式。o但对但对焊前准备焊前准备和和装配装配要求较高要求较高。（2 2）搭接接头）搭接接头：o焊前准备焊前准备简便简便；o但受力时产生附加但受力时产生附加弯曲应力弯曲应力，降低了接头，降低了接头强度。强度。（3 3）角接接头）角接接头：o通常只起连接作用，通常只起连接作用，只能用来传递工作载只能用来传
9、递工作载荷荷。（4 4）T T形接头形接头：o广泛采用在广泛采用在空间类焊件空间类焊件上；上；o具有具有较高的强度较高的强度；o如如船体结构船体结构中约中约7070的焊缝采用了的焊缝采用了T T形接头。形接头。四、焊接坡口形式：四、焊接坡口形式：（1 1）坡口的作用）坡口的作用：o使厚度较大的焊件能够使厚度较大的焊件能够焊透焊透，常将金属材，常将金属材料边缘加工成一定形状的坡口，并且坡口料边缘加工成一定形状的坡口，并且坡口能起到能起到调节母材金属和填充金属比例调节母材金属和填充金属比例，即即调整焊缝成分的作用。调整焊缝成分的作用。（2 2）手工电弧焊接接头坡口形式与尺寸）手工电弧焊接接头坡口形
10、式与尺寸 如图所示如图所示焊缝的合理布置焊缝的合理布置o焊接结构中焊接结构中焊缝布置是否合理焊缝布置是否合理，对焊接，对焊接接头质量接头质量和和生产率生产率都有很大的影响。都有很大的影响。o焊缝布置一般原则如下：焊缝布置一般原则如下：1 1焊缝布置应便于焊接操作焊缝布置应便于焊接操作o焊缝布置必须保证焊缝周围有供焊缝布置必须保证焊缝周围有供焊工自焊工自由操作由操作和和焊接装置正常运行焊接装置正常运行的条件。的条件。设计设计比较比较合理合理 内侧内侧焊缝焊缝焊条焊条无法无法伸入伸入 2 2、埋弧焊时，要考虑、埋弧焊时，要考虑存放焊剂存放焊剂。点。点焊与缝焊时，应考虑焊与缝焊时，应考虑电极方便入电
11、极方便入。3.3.应尽量减少应力集中和变形应尽量减少应力集中和变形1)1)应尽量应尽量减少焊缝数量减少焊缝数量和和焊缝尺寸焊缝尺寸；焊缝布；焊缝布置尽可能置尽可能接近中性轴接近中性轴或或对称于截面中性轴对称于截面中性轴，以减小弯曲变形或互相抵消。以减小弯曲变形或互相抵消。2)2)焊缝应焊缝应尽量避开最大应力尽量避开最大应力和和应力集中的位置应力集中的位置o如大跨度的焊接如大跨度的焊接钢梁钢梁，应避免放在梁的中间，应避免放在梁的中间,而宁愿增加而宁愿增加一条焊缝；一条焊缝；o压力容器的凸形封压力容器的凸形封头应有一直段，使焊缝避开应力集中头应有一直段，使焊缝避开应力集中的转角位置，直段应不小于的
12、转角位置，直段应不小于25mm25mm。o在构件在构件截面有急剧变化的位置截面有急剧变化的位置或尖锐棱角部位，易产生或尖锐棱角部位，易产生应力集中，应避免布置焊缝。应力集中，应避免布置焊缝。3)3)避免过避免过分密集焊缝分密集焊缝和和交叉焊缝交叉焊缝，以免造成金属过，以免造成金属过热，加大热影响区，使组织恶化。热，加大热影响区，使组织恶化。o一般两条焊缝的间距要一般两条焊缝的间距要大于三倍的板厚且不小于大于三倍的板厚且不小于100mm100mm。4 4焊缝布置应不影响机械切削加工表面焊缝布置应不影响机械切削加工表面,有些焊接有些焊接构件的某些部位需构件的某些部位需先机械加工再焊接先机械加工再焊
13、接，则，则焊缝位焊缝位置应尽量远离已加工表面置应尽量远离已加工表面，以避免或减少焊接应，以避免或减少焊接应力与变形对已加工表面精度的影响。力与变形对已加工表面精度的影响。o如焊接轮毂、管配如焊接轮毂、管配 件、传动支架等。件、传动支架等。o如果如果焊接结构要求整体焊后再进行切削加焊接结构要求整体焊后再进行切削加工工，则焊后一般要先消除应力处理，则焊后一般要先消除应力处理,然后然后再进行切削加工。再进行切削加工。o在机加工在机加工要求较高的表面上要求较高的表面上,尽量不要设尽量不要设置焊缝置焊缝。5 5、为了、为了减少和避免大型构件的翻转减少和避免大型构件的翻转使焊接使焊接操作方便和保证焊接质量，操作方便和保证焊接质量，焊缝应焊缝应尽量尽量放在平焊位置放在平焊位置，应尽可能避免仰焊焊缝，应尽可能避免仰焊焊缝，减少横焊焊缝。减少横焊焊缝。