焊接结构设计的基本要求和基本原则.doc

焊接结构设计的基本要求和基本原则1.设计的基本要求设计任何焊接结构都应满足下列基本要求1）实用性 结构必须达到所要求的使用功能和预期效果2）可靠性 结构在使用期内必须安全可靠，应能满足强度、刚度、稳定、抗振、耐蚀等方面的要求。3）工艺性 应该是能焊接施工的结构。所选的金属材料既有良好的焊接性能，又具有良好的焊前预加工性能和焊后热处理性能；所设计的结构应具有焊接和检验的可达性，并易于实现机械化和自动化焊接。4）经济性 制造该结构时所消耗的原材料、能源和工时应最少，其综合成本低。 此外，还要适当注意结构的造型美观。 上述要求是设计者追求的目标，设计时要统筹兼顾，应以可靠性为前提，实用性为核心，工艺性和经济性为制约条件。2.设计的基本原则为了使设计能达到上述的基本要求，设计焊接结构时，应遵循下列的设计原则。 （1）合理选择和利用材料 所选用的金属材料必须同时满足使用性能和加工性能的要求，前者包括强度、韧度、耐磨、耐蚀、抗蠕变等性能；后者主要是焊接性能，其次是其他冷、热加工性能，如热切割、冷弯、热弯、金属切削及热处理等性能。 在结构上有特殊性能要求的部位，可采用特种金属材料，其余采用能满足一般要求的廉价材料。如有防腐蚀要求的结构，可采用以普通碳钢为基体。以不锈钢为工作面的复合钢板或者在基体上堆焊抗腐蚀层；又如有耐磨要求的构件，仅在工作面上堆焊耐磨合金或热喷涂耐磨层等。充分发挥异种金属材料能进行焊接的特点。 尽可能选用扎制的标准型材料和异型材。通常轧制型材表面光洁平整、质量均匀可靠；使用时不仅减少许多备料工作量，还可减少焊缝数量。由于焊接量减少，焊接变形易于控制。在划分结构的零部件时，要考虑到备料过程中合理排料的可能性，以减少余料，提高材料利用率。（2） 合理设计结构形式能满足上述基本要求的结构形式都被认为是合理的结构设计，也就是可从实用、可靠、可加工和经济等方面对结构设计的合理性进行综合评价。设计时，一般应注意以下几点。1） 根据强度、刚度和稳定的要求，以最理想的受力状态去确定结构的几何形状和尺寸。切忌仿效铆接、铸造、锻造结构的构造形式。2） 既要重视结构的整体设计，也要重视结构的细部处理。这是因为焊接结构属刚性连接的结构，结构的整体性意味着任何部位的构造都同等重要，许多焊接结构的破坏事故起源于局部构造设计不合理处。对于应力复杂或应力集中部位更要慎重处理，如结构中的结点、断面变化部位、焊接接头的焊趾处等。3） 要有利于实现机械化和自动化焊接。为此，应尽量采用简单、平直的结构形式；减少短而不规则的焊缝；一条焊缝上其截面应相同；要避免采用难以弯制或冲压的具有复杂空间曲面的结构；尽量减少施焊时的翻身次数；组装时，定位和夹紧应方便。（3） 减少焊接量除了前述尽量多选用轧制型材减少焊缝处，还可以利用冲压件代替部分焊件；结构形状复杂，角焊缝多且密集的部位，可用铸钢件代替；肋板的焊缝数量多工作量大，必要时可以适当增加基体壁厚，以减少或不用肋板；对于角焊缝，在保证强度要求的前提下，尽可能用最小的焊脚尺寸，因为焊缝面积与焊角高的平方成正比；对于坡口焊缝，在保证焊透的前提下应选用填充金属量最小的坡口形式。（4） 合理布置焊缝有对称轴的焊接结构，焊缝宜对称的布置，或接近对称轴处，这有利于控制焊接变形；要避免焊缝汇交和密集；在结构上有焊缝 汇交时，使重要焊缝连续，让次要焊缝中断，这有利于重要焊缝实现自动焊，保证其质量；尽可能使焊缝避开高工作应力部位、应力集中处、机械加工面和需变质处理的表面等。（5） 施工方便必须使结构上每条焊缝都能方便施焊和质量检验。如，焊缝周围要留有足够焊接和质量检验的操作空间；尽量使焊缝都能在工厂中焊接，减少在工地的焊接量；减少手工焊接量，增大自动焊接量；对双面焊缝，操作方面的一面用大坡口，施焊条件差的一面用小坡口，必要时，改用单面焊双面成形的接头坡口形式和焊接工艺；尽量减少仰焊或立焊的焊缝，仰焊或立焊的焊接劳动条件差，不易保证质量，且生产率低。（6） 有利于生产组织与管理经验证明，大型焊接结构采用部