《焊接结构设计》PPT课件

焊接结构设计 焊接结构设计基本要求 1 实用性2 可靠性3 工艺性4 经济性 焊接结构设计考虑的内容 使用焊接方法制造的金属结构称为焊接结构 船体 球罐 起重机臂等都是焊接结构 设计主要内容 1 焊接结构材料的选择 2 焊接方法的选择 3 焊接接头工艺设计 包括焊缝布置的设计 焊接接头形式和坡口形式设计 4 焊接材料 焊接参数的选择等 一 焊接结构材料的选择结构材料指焊件材料 在满足使用性能要求的前提下 尽量选用焊接性较好的材料 选材的一般原则 1 WC 0 25 的碳钢 低碳钢 WC 0 4 的低合金钢焊接性好尽量选用 WC 0 5 的碳素钢 WC 0 4 的合金钢焊接性不好 2 强度等级低的低合金钢的可焊性与低碳钢相似 但强度比低碳钢高 适当选用低合金钢代替低碳钢可以节省钢材 减轻结构重量 3 尽量减少异种金属的熔焊 减少出现的问题复杂性 避免无法用熔焊的方法获得满意接头 4 尽量选用尺寸较大的原材料或型材 以减少焊缝数量 5 尽量采用廉价材料 以降低成本 二 焊接方法的选择 合理选择焊接方法 应考虑的因素 根据材料的焊接性 通过查表选择焊接方法 根据材料的特点选择 如低碳钢可采用各种焊接方法都可获得优质焊接接头 铝合金采用氩弧焊才能获得优质焊接接头 3 根据结构板厚度选择 如 工件为厚板 35mm以上 条件允许时可采用电渣焊 中等厚板 10 20mm 采用手弧焊 埋弧焊 气体保护焊都可以 氩弧焊成本较高 尽量不要采用 工件为薄板 无密封要求 可采用点焊 有密封要求 可采用缝焊 若工件为长直焊缝或大直径环形焊缝 生产批量较大 可用埋弧自动焊 根据生产率和现场设备条件选择 批量小 用设备投资少的方法 如气焊 焊条电弧焊等 批量大 用高效焊接方法 如电阻焊 摩擦焊 埋弧焊等 5 经济性 优先选用普通焊接方法 表8 1 1 焊缝布置 焊缝在空间的位置 平焊 横焊 立焊 仰焊 平焊操作方便 易于保证焊缝质量 故焊接时 使焊缝尽可能量处于平焊位置 为保证焊接件的质量 在布置焊缝位置和确定焊接次序时 应尽量减少焊接应力和变形 并充分考虑工人的操作方便及工件美观 一般应遵循以下原则 三 焊接接头工艺设计 1 焊缝布置应便于焊接操作 以便于施焊和检验 不合理 合理 A 手工电弧焊 不合理 合理 B 埋弧焊 C 点焊或缝焊 不合理 合理 75 A 手工电弧焊时 要考虑焊条有足够的操作空间 B 埋弧自动焊要有利于存放焊剂 C 点悍 缝焊时 要求电极能方便地伸入待焊位置 图8 1焊缝位置与操作空间的关系 2 焊缝布置应有利于减少焊接应力和变形 焊缝焊缝应避开最大应力和应力集中的部位 不合理 合理 图8 2焊缝应避开应力集中部位 焊缝设置应尽可能对称 焊缝位置偏离中性轴 焊后会产生较大的弯曲变形 焊缝对称于中性轴 有可能使弯曲变形互相抵消 两条焊缝在中轴上 焊后无明显弯曲 图8 3焊缝对称布置的设计 不合理 合理 图8 4焊缝位置与应力和变形的关系 焊缝应避免过分集中和交叉 多次焊接会使接头部位过热严重 同时增大焊接残余应力 3 焊缝应避开加工表面 尤其是已加工表面 以免影响加工表面的精度 不合理 合理 不合理 合理 图8 5焊缝位置与加工表面的关系 4 焊缝端部应无锐角 接头应平滑过渡 尽量减少厚度差 此外 焊缝应尽可能设置在能实现平焊位置施焊的部位 以利于保证焊接质量和提高生产率 不合理 合理 图8 6焊缝接头区的过渡 焊接接头是焊接结构最基本的组成部分 是影响结构性能与安全的关键因素 接头形式设计应根据焊接方法 结构形状与尺寸 强度要求 填充金属的量和坡口形式 加工难易等因素综合考虑 2 焊接接头形式设计 对接 搭接 角接 T形接头 1 对接接头 受力均匀 接头质量易保证 应用最广 2 搭接接头 受力不均匀 材料消耗大 一般用于薄板件 3 角接接头 只连接 不能传递工作载荷 4 T形接头 可传递载荷 常用焊接接头形式及特点 焊接接头形式的选择 选用何种接头主要依据焊接方法 焊件结构特点和使用要求等因素 1 焊接方法 1 熔焊适用于各类接头形式 2 电阻点焊和缝焊须采用搭接接头 3 对焊和摩擦焊须采用对接接头 4 钎焊多采用搭接接头 2 焊件结构特点和使用要求 1 承载较大的接头宜采用对接 以减少应力集中 2 承载较小可采用搭接 角接 形接 3 坡口形式 坡口 是根据设计和工艺需要 在焊件的待焊部位加工并装配成的呈一定几何形状的沟槽 常用的坡口形式有 形 形 形 形 和双 形等 生产中常用接头形式和尺寸 a 对接接头 b 角接接头 如 电弧焊接头形式 d 搭接接头 c T接接头 1 各类坡口的特点 1 形坡口 易于制备 板厚较大时难于焊透 2 形坡口 较易制备 厚板焊接时费工费料 焊接变形较大 3 形 形及双 形坡口 焊接时省工省料 焊接变形小 制备较费工 主要依据焊件板厚和焊件使用条件进行选择 1 焊件板厚 薄板对接一般采用 型坡口 其余可查表 2 焊件使用条件 承载较小或精度要求不高时 采用 形 形等坡口 承载较大或精度要求较高时 宜采用 形 形 和双 形等坡口 2 坡口形式选择 焊接工艺设计示例实例结构名称 中压容器 见下图 材料 16MnR 钢板尺寸1200 5000 料厚 筒身12mm 封头14mm 人孔圈20mm 管接头7mm 生产数量 小批生产 试制定焊接工艺方案 824 3000 管接头 人孔 筒身 封头 解 1 焊缝布置 焊接次序根据板料尺寸 筒身应分为三节 分别冷卷成形 为