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文档简介

1、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)WC0.25%的碳钢(低碳钢),WC0.4%的低合金钢焊接性好尽量选用。 WC0.5%的碳素钢,WC0.4%的

2、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

3、电渣焊。中等厚板(1 0- 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,

4、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

5、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

6、,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;

7、 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

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