焊接工艺结构设计

1、第五节第五节 焊接结构工艺设计焊接结构工艺设计 焊接工艺设计是根据产品的生产性质和技术要求，结焊接工艺设计是根据产品的生产性质和技术要求，结合生产实际条件，运用现代焊接技术知识和先进生产经验，合生产实际条件，运用现代焊接技术知识和先进生产经验，确定焊接生产方法和程序的过程。确定焊接生产方法和程序的过程。 焊接工艺设计的主要内容是根据焊接结构工作时的负焊接工艺设计的主要内容是根据焊接结构工作时的负荷大小和种类、工作环境、工作温度等使用要求，荷大小和种类、工作环境、工作温度等使用要求，合理选合理选择结构材料、焊接材料和焊接方法，正确设计焊接接头、择结构材料、焊接材料和焊接方法，正确设计焊接接头、制

2、定工艺和焊接技术条件等制定工艺和焊接技术条件等。 焊接结构的主要生产工艺过程为：焊接结构的主要生产工艺过程为： 备料备料装配装配焊接焊接焊接变形矫正焊接变形矫正质量检质量检验验表面处理表面处理。9.5.1 焊接接头工艺焊接接头工艺9.5.1.1 焊缝形式焊缝形式 焊缝形式由焊接接头的形式而定，根据焊缝的截面焊缝形式由焊接接头的形式而定，根据焊缝的截面形状可分为：形状可分为：对接焊缝、角焊缝和塞焊缝对接焊缝、角焊缝和塞焊缝等。等。9.5.1.2 焊缝的布置焊缝的布置 焊缝布置影响结构件的焊接质量和生产率，应考虑焊缝布置影响结构件的焊接质量和生产率，应考虑下列原则：下列原则：1. 焊缝应尽量处于平

3、焊位置焊缝应尽量处于平焊位置2. 焊缝要布置在便于施焊的位置焊缝要布置在便于施焊的位置 如图如图4-38，如图，如图4-39所示。所示。3. 焊缝布置要有利于减少焊接应力与变形焊缝布置要有利于减少焊接应力与变形1）尽量减少焊缝数量及长度，缩小不必要的焊缝截面尺）尽量减少焊缝数量及长度，缩小不必要的焊缝截面尺寸，如图寸，如图4-40所示。所示。2）焊缝布置应避免密集或交叉，如图）焊缝布置应避免密集或交叉，如图4-41所示。所示。3）焊缝布置应尽量对称，如图）焊缝布置应尽量对称，如图4-42所示。所示。4）焊缝布置应尽量避开最大应力位置或应力集中位置，）焊缝布置应尽量避开最大应力位置或应力集中位置

4、，如图如图4-43所示。所示。5）焊缝布置应避开机械加工表面。如图）焊缝布置应避开机械加工表面。如图4-44所示。所示。9.5.2 焊接接头设计焊接接头设计 焊接接头设计包括焊接接头设计包括焊接接头形式设计和坡口形式设计焊接接头形式设计和坡口形式设计。1.1.焊接接头形式设计焊接接头形式设计 常用的基本接头形式有常用的基本接头形式有对接接头、盖板接头、搭接接头、对接接头、盖板接头、搭接接头、角接接头、角接接头、T T形接头、十字接头和卷边接头形接头、十字接头和卷边接头等，如图等，如图4-45所所示。其选择应根据结构的形状和焊接生产工艺而定，要考虑示。其选择应根据结构的形状和焊接生产工艺而定，要

5、考虑易于保证焊接质量和尽量降低成本。易于保证焊接质量和尽量降低成本。 对于钎焊、电阻焊的点焊和缝焊采用搭接；对焊采用对对于钎焊、电阻焊的点焊和缝焊采用搭接；对焊采用对接；熔化焊可采用对接、搭接，角接和接；熔化焊可采用对接、搭接，角接和T T形接对比选择。压形接对比选择。压力容器一般采用对接，桁架结构一般采用搭接。对于气焊和力容器一般采用对接，桁架结构一般采用搭接。对于气焊和钨极氩弧焊可采用卷边接头。钨极氩弧焊可采用卷边接头。 2. 焊接接头坡口形式设计焊接接头坡口形式设计 开坡口的目的是为了使接头根部焊透，使焊缝成形美开坡口的目的是为了使接头根部焊透，使焊缝成形美观，通过控制坡口大小调节母材金

6、属和填充金属的比例。观，通过控制坡口大小调节母材金属和填充金属的比例。加工方法有气割、切削加工、碳弧气刨等。坡口形式主要加工方法有气割、切削加工、碳弧气刨等。坡口形式主要取决于板料厚度。取决于板料厚度。1）对接接头坡口形式设计。）对接接头坡口形式设计。 对接接头的基本坡口形式有对接接头的基本坡口形式有I形坡口、形坡口、Y形坡口、双形坡口、双Y形坡口、形坡口、U形坡口、双形坡口、双U形坡口形坡口等，等，如图如图4-46所示。所示。同样板厚条件下：同样板厚条件下：双双Y形坡口比形坡口比V形坡口所形坡口所需金属少，焊接工时也少，焊接变形也小；需金属少，焊接工时也少，焊接变形也小；U形坡口也比形坡口也

7、比V形坡口省焊条，省工时，焊接变形也小。形坡口省焊条，省工时，焊接变形也小。 2）角接接头坡口形式设计角接接头坡口形式设计。 角接接头角接接头基本坡口形式有基本坡口形式有I形形坡口、错边坡口、错边I形坡口、形坡口、Y形坡口、形坡口、V形坡口形坡口等，如图等，如图4-47所所示。示。3）T形接头坡口形式设计。形接头坡口形式设计。 T形接头基本坡口形式有形接头基本坡口形式有I形坡形坡口、口、V形坡口形坡口等，如图等，如图4-48所示。所示。4 4）对不同厚度的板材，接头两侧板厚截面应尽量相同或相近，）对不同厚度的板材，接头两侧板厚截面应尽量相同或相近，如图如图4-494-49所示。所示。9.5.3

8、 焊接方法的选择焊接方法的选择 选择焊接方法时应根据下列原则：选择焊接方法时应根据下列原则：1）焊接接头使用性能及质量要符合结构技术要求。）焊接接头使用性能及质量要符合结构技术要求。2）提高生产率，降低成本。）提高生产率，降低成本。9.5.4 9.5.4 焊接参数选择焊接参数选择 焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量（如焊焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量（如焊条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等）的条直径、焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等）的总称，叫总称，叫焊接参数焊接参数。1 1）焊条直径和焊接电流选择。）焊条直径和焊接电流选择。焊条直径根据焊件厚度选焊条直径根据焊件

9、厚度选择。焊件较薄选较细焊条。焊接电流一般按择。焊件较薄选较细焊条。焊接电流一般按I I= =（3030 6060）d d选取。并根据焊件厚度、接头形式、焊接位置、焊条种选取。并根据焊件厚度、接头形式、焊接位置、焊条种类，通过试焊调整。类，通过试焊调整。2 2）焊接速度。）焊接速度。根据焊缝形式确定，不宜过快，也不宜过根据焊缝形式确定，不宜过快，也不宜过慢。慢。3 3）弧长。）弧长。焊接电弧的长度，一般采用短弧操作。焊接电弧的长度，一般采用短弧操作。9.5.6 9.5.6 焊接实例焊接实例例题例题 图图4-50所示为低压储气罐，壁厚为所示为低压储气罐，壁厚为8mm，压力为，压力为1.0MPa，

10、常温工作，压缩空气，大批量生产。，常温工作，压缩空气，大批量生产。1）结构分析。）结构分析。筒体由筒节、封头焊合。整个结构由筒体筒体由筒节、封头焊合。整个结构由筒体再加四个法兰管座焊合而成，如图再加四个法兰管座焊合而成，如图4-50所示。所示。2）选择母材材料。）选择母材材料。封头需拉伸，筒节卷圆，故需较好塑封头需拉伸，筒节卷圆，故需较好塑性，再考虑焊接工艺及成本，故筒节、封头、法兰选用性，再考虑焊接工艺及成本，故筒节、封头、法兰选用普通碳素结构钢（普通碳素结构钢（Q235A），短管选用优质碳素结构钢），短管选用优质碳素结构钢（10钢）。钢）。3 3）设计焊缝位置及焊接接头、坡口形式。）设计焊

11、缝位置及焊接接头、坡口形式。 筒节纵焊缝与环筒节纵焊缝与环焊缝采用对接焊缝采用对接I I型坡口双面焊，法兰与短管采用不开坡口角型坡口双面焊，法兰与短管采用不开坡口角焊缝；法兰管座与筒体采用开坡口角焊缝。如图焊缝；法兰管座与筒体采用开坡口角焊缝。如图4-504-50所示。所示。4 4）选择焊接方法和焊接材料。）选择焊接方法和焊接材料。 角焊缝采用手工电弧焊，选角焊缝采用手工电弧焊，选用结构钢焊条用结构钢焊条J422J422；选用弧焊变压器；对接焊缝采用埋弧焊，；选用弧焊变压器；对接焊缝采用埋弧焊，焊丝选用焊丝选用H08AH08A，配合焊剂，配合焊剂HJ431HJ431。5 5）主要工艺流程如图）

12、主要工艺流程如图4-514-51。第六节第六节 焊接技术新发展焊接技术新发展1. 计算机技术在焊接中的应用计算机技术在焊接中的应用2. 焊接机器人和智能化焊接机器人和智能化3. 焊接能源焊接能源4. 提高焊接产率。提高焊接产率。返回文档返回文档图图4-36 摩擦焊接头形式摩擦焊接头形式返回文档返回文档图图4-37 钎焊接头形式钎焊接头形式返回文档返回文档图图4-38 焊条电弧焊的焊缝位置焊条电弧焊的焊缝位置 a) a) 不合理不合理 b) 合理合理 返回文档返回文档图图4-39 点焊、缝焊的焊缝位置点焊、缝焊的焊缝位置 a) 、c)电极难以伸入电极难以伸入 b) 、d)方便操作的设计方便操作的

13、设计 a) b) c) d)返回文档返回文档图图4-40 减少焊缝数量示例减少焊缝数量示例返回文档返回文档图图4-41焊缝布置避免密集和交叉焊缝布置避免密集和交叉a)不合理不合理 b)合理合理 返回文档返回文档图图4-42 焊缝对称布置焊缝对称布置返回文档返回文档图图4-43 焊缝避开最大应力或应力集中位置焊缝避开最大应力或应力集中位置a) 不合理不合理b) 合理合理a) 不合理不合理 b)b)合理合理返回文档返回文档图图4-44 焊缝布置避开或远离机械加工表面焊缝布置避开或远离机械加工表面c) 不合理不合理 d) 合理合理a) 不合理不合理 b) 合理合理返回文档返回文档图图4-45 焊接接头形式焊接接头形式T形接头形接头 十字接头十字接头 角接接头角接接头 卷边接头卷边接头返回文档返回文档图图4-46 几种对接接头坡口形式几种对接接头坡口形式双双Y形坡口形坡口带钝边带钝边U形坡口形坡口 带钝边双带钝边双U形坡口形坡口返回文档返回文档 图图4-47 角接接头坡口形式角接接头坡口形式I 形坡口形坡口 错边错边I 形坡口形坡口 带钝边单边带钝边单边V形坡口形坡口 Y形坡口形坡口 带钝边双单边带钝边双单边V