焊接设计注意典型缺陷.doc

焊接设计典型缺陷一、 焊接可达性差1、案例一：狭小空间牺牲焊缝长度不合理建议改进2、案例二：改变焊接位置 不合理 建议改进3、案例三：避让螺孔牺牲焊缝长度 不合理 建议改进4、案例四：窗框边距离后档（前档）太近不合理建议改进二、 型材壁厚不统一型材壁厚的差别，会导致图纸标注复杂、生产中焊接参数频繁调整三、 隔离锁位置坡口不合理，并且块高出门板表面1mm，焊缝深度得不到保证不合理焊缝熔深小于1mm建议改进四、塞焊孔的改进四、 挡销支架座1、 尺寸不合理易产生咬边尺寸过小，容易在棱边产生咬边，建议尺寸改成6mm2、 角焊缝达不到图纸要求因型材壁厚2mm，实际角焊缝只能达到a2五、胶条槽、扣边槽处焊缝设计由于焊缝过于靠近胶条槽，为了避免焊穿，焊缝偏离了接缝，造成虚焊对于扣边槽在焊缝处可将蒙皮倒角或开缺口，避免焊瘤与蒙皮干涉。六、一般铝合金坡口角度50，上档型材倒角245不合理，改成2.560因倒角不够焊缝熔深达不到要求单边U形坡口七、上滑道不合理焊缝设计端部预留尺寸不够，易产生咬边端部咬边预留尺寸要求5mm八、其它要求1、避免使用45、40Cr、1Cr13、2Cr13、LY12等可焊性差的材料。2、焊接尺寸公差参照ISO13920，并将公差适当地分配到零件上，且零件公差带不宜过宽。3、注意上档和前档焊缝的设计。4、内外窗框和门板四角的圆角配合、压轮槽安装板焊缝与安装板的配合。九、EN15085-3对焊接设计要求7焊接接头的设计7.1概述焊接接头应当避免截面上有锐边和突然变化的截面。应当尽量不要妨碍力线通过。如果可能，各焊接件的中心线应当交于一个点上。焊缝也应当避免处在高应力的区域。如果做不到这一点，应计划采用更高的检验要求。必要时，应决定在开发过程中通过焊接工作试件提供焊缝计算厚度的证明。在母材和焊接填充材料的可焊性方面，应当遵守制造商提出的要求和建议。对于在厚度方向承受载荷的钢部件，应根据EN10112采取合适的设计措施，应选择在厚度方向有断面收缩率要求的材料。衬垫（熔池的永久性支撑）也应列入计算的考虑之内。铝结构的衬垫上最好增设一条槽。在铝结构或钢结构的T形接头上，可能需要使用开坡口的衬垫，例如在焊接半V形坡口的对接焊缝时。防腐问题应当通过合适的焊接设计，例如采用全焊透焊缝得到保证。对部份焊透焊缝或断续焊缝应当采取足够的防腐措施。图纸上应当标出打钢印的部位。为了减少变形，焊接接头应沿组件中心线或对称于这一中心线布置。组件的设计应当为焊接或检查提供尽可能最好的接近条件。应当避免接头的积聚，如果需要，可以使用锻件或铸件。应当避免在受拉梁翼上利用横向焊缝焊接附属零件。在冷成型或铝合金材料的热影响区，计算时应当考虑到强度的下降。应当避免在一个组件上既有焊接接头又有螺栓连接或铆接接头。7.2冷成型区域的焊接 根据CEN ISO/TR15608进行分组的1.1、1.2和1.4组材料，其冷成型区域（包括5t范围内的相邻表面）只允许对认证级别为CL3的结构进行焊接。而认证级别为CL1和CL2的结构，只有在满足下列条件时才能进行焊接：弯曲后或焊接前已进行了热处理（正火），或遵守表9中的条件要求（板材的弯曲半径与厚度比）表9冷成型区域的焊接（钢材）最小r/t最大t10503242121.5814a aEN100252中的S235J2材料的最大允许值为6mm7.3制造规定7.3.1箱形梁 如果是具有受拉梁翼（受力弯曲）的箱形截面焊缝，只有通过计算证明梁腹焊缝根部的应力级别低于规定值这样的梁腹硬度下，才允许通过单面角焊缝连接梁翼与梁腹，图1所示图注：1 箱形梁截面2 受压梁翼3 受拉梁翼图1受力梁翼内应力级别高的箱形梁举例7.3.2零件厚度不同的对接焊缝 零件厚度不同的各截面之间应当逐渐过渡，其坡度不应超过图2所示，如果焊缝厚度不足以覆盖过渡部位，应对厚度较大的零件进行相应的倾斜。注：CPA、CPB、CPC1和CPC2的焊道为1：4。1：1的坡度是一个45的角，而1：4的坡度则是一个14的角图注：1坡度斜面位置的补充精度。焊缝外形与坡度协调一致。图2零件厚度不同的对接接头7.3.3塞焊和槽焊 塞焊和槽焊只能用于焊缝质量等级为CPC2、CPC3或CPD的焊缝以及只受剪切应力的焊缝。圆形孔或腰形槽的尺寸应允许电焊条或焊枪以最小45的角接触到焊接处。对于薄板，要求孔径大于或等于零件厚度的四倍，腰形槽的纯度等于或等于孔径的三倍。在孔或槽内进行角焊时，应遵守下列特性：孔径应为：d（34）t 2或槽宽应为：c3t 2图3塞焊和槽焊的焊接可接近性图4塞焊和槽焊的尺寸7.3.4两个接头的间距焊缝的位置应保持一定的距离，以使热影响区不相互重叠。只有在设计中已经考虑到了热处理或硬化效应的时候（例如残余应力、强度下降、硬度降低），才允许热影响区重叠。 为了减少角变形和内应力的形成，两个接头之间的最小距离应根据连接的零件厚度和组件的夹紧装置来确定。 厚度小于20mm时，尤其是铝材或高强度钢，建议相互之间至少应保留50mm的熔铸区，见图5。图5熔铸区的最小距离7.3.5焊接到纵向焊缝上的加强衬板 部件上应当避免出现角焊缝横穿对接焊缝时出现开口。这些部位上的焊缝余高应当进行打磨，使横穿焊缝不会出现间断。图6垂直固定到纵向焊缝上的加强衬板7.3.6截面开口 因此，应当避免出现开口。如果需要有开口，那么开口应当足够大，周围能由密封焊缝环绕而不会在连接焊缝的热影响区内形成内应力。r符合EN17082要求，但最小为30mmd20mm图7填料和排泄口7.3.7角撑板端和加强筋板端 图8和图9所示是角撑板端和加强筋板端的设计举例。为了使焊缝返回到起点的正常条件下，角撑板端和加强筋板端的设计应如图8所示。r符合EN17082要求，但最小为30mm图8角撑板端和加强筋板端的设计 在承受高应力的组件上，应对角撑板进行连续焊接7.3.8角撑板的形状 影响承受疲劳载荷的零件（承受动载的零件）的最多故障都是因与形状有关的问题引起的，这些问题不但不能很好地传导应力，还能形成内应力。图9角撑板的形状7.3.9端部周边焊 焊缝应当环绕着角撑板的端部。如果可能，在长度L上应没有间断现象，也就是至少等于2t的厚度。a） 通常可以避免独立于焊缝质量等级的板端出现腐蚀问题；b） 在承受高载荷的边缘；c） 如果焊缝为CPC3或CPD，则不一定要求端部周边焊。L2t；Lmin10mm图注：t为板厚L为连续长度如果能够不间断，那么焊缝应当返回。图10焊缝的返回7.3.10角焊缝 设计角焊缝时，应当考虑到下列要求： 角焊缝通常应是等腰的。如果因结构上的原因或需要更好力线通过，除了标注焊缝厚度a，图中也可以标注焊脚高度z。 角焊缝的焊缝厚度a不应大于计算值。，为了技术或焊接工程目的，这一值也可以增大。到边缘的距离v应为：v1.5a+t图11角焊缝到边缘的距离 厚度小于20mm时，尤其是铝材或高强度钢，建议相互之间至少保留50mm的熔铸区，见图12。t2t1Lmin3t2（5t220mm，最小为50mm）a max截面规定的焊缝厚度a应当小于或等于计算的最大厚度图12搭接焊缝的最小搭接距离7.3.11对接焊缝 如果是焊缝质量等级为CPA和CPB的焊缝，应当在焊缝开始处和结束处使用引弧板和收弧板，见图13。如果是其他对接焊缝，使用引弧板和收弧板可以防止焊道在开始时出现未焊透现象和在结束时出现焊接裂纹（见EN150854，5.2.1）。引弧板和收弧板应在图纸上标出。 引弧板和收弧板的安装应当保证焊接能在其需要的长度以外开始和停止。 焊接零件与要“集成”或焊接到其上的所有小的引弧板和收弧板都应该是同种材料。 引弧板和收弧板的坡口形式应要焊接的接头的坡口形式相同。 引弧板和收弧板既可以用机械方法固定也可以用磁力方法固定，也可以焊上。 接头连接完成之后，引弧板和收弧板可以通过机械方法去除，也可以用火焰或等离子进行切割。去除引弧板和收弧板之后，可以沿纵向进行打磨。 严禁敲击造成破损。图13对接焊缝使用的引弧板和收弧板7.3.12有拘束的接头 冷裂纹和热裂纹是造成很多故障的原因。设计人员应当知道，拘束焊缝容易造成（残余应力）两种裂纹的扩展。因拘束引起残余应力增大的焊接接头可能导致产生冷裂纹和热裂纹。 应当避免几种特定的组件，因为其残余应力可能导致以下问题的发生： 在厚板材上焊接棒材和厚壁管材过程中，焊缝无法在某个方向上收缩。图14（a）； 焊接小而厚的板材（加强板）时，会保持它们的形状图14（b）； 将肋条焊接到厚壁管材上时，会保持它们的形状图14（c）； 两个焊接组件最后连接时，刚性构件会保持它们的形状图。图14拘束接头 为了避免出现裂纹的危险，角焊缝应当根据要连接板材的厚度保持最小的焊道截面。7.3.13混合的接头类型 如果其中只有一个部件受力，应当避免使用这种类型的组件。 焊接与螺栓连接的组合件不能叠加传递载荷，也不能减小焊接收缩产生的应力。 在这种情况下，只有焊缝承受载荷。所以，焊缝可能是承受周期性载荷的混合组件上出现疲劳裂纹的原因，因此，计算应按照独立的焊缝进行。图15混合组件 只有证明了可焊性的螺母才能焊接防止转动。7.3.14防腐必要时，为了防止出现与腐蚀有关的问题，设计人员应当通过焊缝返回和/或封底焊接或者使用密封剂以保证焊缝背面完全封闭。图16腐蚀部位7.3.15焊趾焊缝形状的改善 焊接一个组件后进行的工作目的是改善焊缝疲劳特性。 这种改善可能包括延长寿命（相对于一定的载荷级别而言）或增大疲劳极限（相对于一定的使用寿命而言）。 减小焊道几何特征的应力集中（缺口效应）可以降低峰值应力，最重要的实例是角焊缝焊趾处。 对焊缝进行焊趾改善工作应在工艺中作出规定，许用应力的增加应经过设计人员的核实。 在焊趾进行打磨的情况下，打磨深度应为k0.3mm，半径应为r3mm，见图17。 打磨痕迹的方向应与主应力方向一致。对接接头T形接头图17焊趾的改善7.3.16减小残余拉应力的工作7.3.16.1概述 为了减小残余拉应力，可以进行预加应力操作，例如，喷丸硬化。或通过热处理消除应力。7.3.16.2预加应力喷丸硬化的参数和特性 喷丸硬化的参数和特性应取得客户同意。使用喷丸硬化处理时，应当考虑到下列问题： 钢丸的材料适合这项工作（型号和尺寸）； 焊接和热影响区的范围。 推荐的钢的残余应力如下： 表面以下0.1mm处大于260Mpa； 0.5mm深度处于或等于50Mpa。7.3.16.3消除残余拉应力的热处理 关于焊后的热处理、正火热处理或消除应力热处理，制定的所有规定都应为了减小最终变形或防止进行冷矫形的需要。 特定的热处理条件应在相应的图纸上标出或在有关文件中提出。 该文件应列出： 热处理时炉中的最高温度； 平均升温速度； 零件在热处理温度下保温时间； 热处理温度； 最大冷却速度； 零件出炉时的温度； 零件出炉后的冷却条件。 应当对温度进行记录，例如，用校准的高温记录仪。7.3.17断续焊缝 断续焊缝的最小焊缝长度应当为： tmax10mm时：Lmin5tmax，但至少为：钢20mm，铝合金30mm； tmax10mm时：Lmin3tmax，但至少为50mm，见图18。e3Lv0.5L图18断续焊缝7.4接头的坡口形式 接头的坡口形式应由企业按照EN ISO9692-1、EN ISO9692-2、EN ISO9692-3作出规定。 有关信息，见附录B和附录C。 图纸上的表示应符合EN ISO2553的要求。另外，还需要有以下信息： 应在图纸上标出符合本欧洲标准的焊缝质量等级。如果一张图纸上有不同的焊缝质量等级，应分别在合法附近标出。对于电阻焊焊缝，还应标出符合表3的表面质量要求； 根据EN150852确定为认证级别CL1至CL3的每