第5章-2_焊接结构设计合理性分析

1、第第5章章 焊接结构设计合理性分析焊接结构设计合理性分析一、焊接结构合理性分析（或工艺性审查）的目的一、焊接结构合理性分析（或工艺性审查）的目的(一一)焊接结构工艺性审查的目的焊接结构工艺性审查的目的1、焊接结构的工艺性：、焊接结构的工艺性： 是指设计的焊接结构在一定的生产条件下能否经济的制造出来，并能采取最佳工艺方法的可行性。 （是指以最合适和最少的原材料、能源和工时消耗，获得最佳的质量指标和综合性能。）v只有设计的焊接结构具有良好的工艺性有较高的技术经济指标（容易满足安全性和经济性要求，产品质量好，价格低），才具有竞争力。v焊接结构的工艺性好坏是结构设计好坏的重要标志之一。v新设计的产品、

2、改进设计的产品、外来产品图样在首次生产前要由工艺部门进行焊接结构工艺性审查。审查应实事求是，多分析比较，以确定最佳方案。目的：保证结构设计的合理性；保证工艺的可行性；保证结构使用的可靠性；保证经济性。举例2、工艺性审查、工艺性审查(二二)、焊接结构工艺性审查的步骤、焊接结构工艺性审查的步骤1、产品结构图样审查、产品结构图样审查v产品图样是工程的语言，要求准确、清晰，符合国家制图标准。v包括新产品设计图样、继承性设计图样和按照实物测绘的图样等。v图样应符合机械制图国家标准中的有关规定v图样齐全，有装配图，必要的部件图和零件图v图样比例适当，同一图中可采用不同比例绘出v简单结构可在装配图上直接标注

3、零件尺寸v图样上技术要求应齐全合理，不能绘出时应在技术要求中加以说明v对图样的基本要求：对图样的基本要求：2、产品结构技术要求审查、产品结构技术要求审查焊技接术结要构求使用要求工艺要求 结构的强度、刚度、耐久性（抗疲劳、耐腐蚀、耐磨、抗蠕变等）工作环境条件下结构的几何尺寸、 力学性能、物理性能等材料的焊接性结构的合理性生产的方便性经济性v了解焊接产品的结构特点、工作性质和工作环境。 焊接结构为什么这样设计？能否有更好的改进？特别注意图样上结构各部分之间的联系、各接头的重要性及其加工要求。v熟悉焊接产品所使用的技术标准，综合考虑生产工艺能否适应结构的技术要求，制造时有无困难，及时发现技术问题，提

4、出合理修改方案。(三三)焊接结构工艺性审查的内容焊接结构工艺性审查的内容1、从降低应力集中的角度分析结构的合理性、从降低应力集中的角度分析结构的合理性（1）尽量避免焊缝过于集中（2）尽量采用合理的接头形式（3）尽量避免构件截面的突变（4）应用复合结构 焊缝布置应尽量分散焊缝布置应尽量分散 焊缝密集或交叉，会焊缝密集或交叉，会造成金属过热，加大热影造成金属过热，加大热影响区，使组织恶化。响区，使组织恶化。 因此两条焊缝的间距因此两条焊缝的间距一般要求大于三倍板厚，一般要求大于三倍板厚，且不小于且不小于100 mm100 mm，图，图4-384-38所示所示 a a、b b、c c的结构应改的结构

5、应改为为d d、e e、f f的结构形式。的结构形式。(3) (3) 焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置 对于受力较大、结构较复杂的焊接构件，在最大应力断面对于受力较大、结构较复杂的焊接构件，在最大应力断面和应力集中位置不应该布置焊缝。和应力集中位置不应该布置焊缝。 大跨度的焊接钢梁大跨度的焊接钢梁：板坯的拼料焊缝应避免放在梁的中间，：板坯的拼料焊缝应避免放在梁的中间，如图如图4 44040中中a a应改为应改为d d的状态。的状态。 压力容器的封头应有一直壁段压力容器的封头应有一直壁段：如图：如图4-404-40中中b b应改为应改为e e状态，

6、状态，使焊缝避开应力集中的转角位置。直壁段不小于使焊缝避开应力集中的转角位置。直壁段不小于25 mm25 mm。 在构件截面有急剧变化的位置或尖锐棱角部位在构件截面有急剧变化的位置或尖锐棱角部位：则易产生：则易产生应力集中，应避免布置焊缝。例如图应力集中，应避免布置焊缝。例如图4-404-40中中c c应改为应改为f f的状态。的状态。2、从减小焊接应力与变形的角度分析结构 的合理性（1）尽可能减少结构上的焊缝数量和焊缝的填充金属量。（2）尽可能选用对称的构件截面和焊缝位置。（3）尽可能减小焊缝截面尺寸。（4）采用合理的装配焊接顺序。（5）尽量避免各条焊缝相交。3、从焊接生产工艺性分析结构的合

7、理性（1）尽量使结构具有良好的可焊到性。（2）保证接头具有良好的可探到性。（3）尽量选用焊接性好的材料来制造 焊接结构。4、从焊接生产的经济性分析结构的合理性、从焊接生产的经济性分析结构的合理性（1）提高材料利用率（2）减少生产劳动量 1）合理地确定焊缝尺寸 2）尽量取消多余的加工 3）尽量减少辅助工时 4）尽量利用型钢和标准件 5）有利于采用先进的焊接方法 为验证所拟订的焊件的焊接工艺的正为验证所拟订的焊件的焊接工艺的正确性而进行的试验过程及对试验结果的评确性而进行的试验过程及对试验结果的评价，称为价，称为焊接工艺评定焊接工艺评定。 改变焊接工艺参数、焊接方法及首次改变焊接工艺参数、焊接方法

8、及首次列入工艺规程的重要焊缝的焊接工艺参数，列入工艺规程的重要焊缝的焊接工艺参数，必须先经焊接工艺评定。必须先经焊接工艺评定。 例1 双孔叉的连杆结构形式例2 弯管结构示意图例3 平板拼接形式例4 承受压力的T形接头v左边结构，焊缝密集，应力集中大，焊后残余应力很高。承受动载则使用寿命将降低。v右边结构较为合理。va图八块小肋板加强轴承套，焊缝过于集中，存在严重的应力集中，不适合承受动载荷。vb图两块大肋板，改善了应力集中，改善了结构的工艺性。v焊缝集中和可焊到性差v压力容器采用大厚度平封头，应力集中严重，降低承载能力；采用热压成形的球面封头，以对接接头连接筒体与封头为合理的结构形式。 v重要

9、的接头应采用开坡口的焊缝，防止因未焊透而产生应力集中。将角接和T形接头转化为对接接头。v焊缝在xx轴一侧，焊后最容易产生弯曲变形 焊缝的位置应尽可能对称布置焊缝的位置应尽可能对称布置 如图如图4-39a、b所示的焊件，焊缝位置偏离截面中心，并在所示的焊件，焊缝位置偏离截面中心，并在同一侧。由于焊缝的收缩，会造成较大的弯曲变形。图中同一侧。由于焊缝的收缩，会造成较大的弯曲变形。图中 c、d、e所示的焊缝位置对称，焊后不会发生明显的变形。所示的焊缝位置对称，焊后不会发生明显的变形。v焊缝位置对称于xx轴和yy轴，焊后变形较小，容易防止。v三条角焊缝在空间相交，在交点处会产生三轴应力，塑性降低，可焊到性差，严重的应力集中。v锯齿合成