4.4 焊接结构设计与工艺设计简介
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)结构材料的选择;
( 2)焊缝布置;
( 3)焊接方法的选择;
( 4)焊接接头设计;
( 5)焊接材料、焊接参数的选择等。
4,4.1结构材料的选择
结构材料指焊件材料。
选择原则,
⑴尽量选用焊接性较好的材料。 (在满足使用
性能要求的前提下 )
如 WC< 0.25%的碳钢,
WC< 0.2%的低合金钢等。
⑵尽量采用廉价材料,以降低成本。
⑶尽量选用轧制型材,以减少焊缝、焊接应力。
4,4.1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,
1.焊缝布置应便于操作,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°
2.焊缝应避开加工表面,尤其是已加工表面。
不合理 合理
3.焊缝 应避免焊缝密集或汇交,
尽量少、短,对称、分散布置。
4.焊缝应尽量避开构件最大受力处或孔洞,
尖角等应力集中处。
5.应避免母材厚度方向工作时受拉。
4.4.3 焊接方法的选择
合理选择焊接方法,应考虑的因素,
1.材料的焊接性, 低碳钢可采用各种焊接方法。
2.焊件的结构特点 ;
如焊缝的长短、形状,焊件厚度等。
3.生产批量,
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 。
4, 经济性, 优先选用普通焊接方法 。
如气焊, 电弧焊, 电阻焊等 。
对接 搭接 角接 T形接头
1.焊接接头形式及特点,
( 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。
4.4.4 焊接接头设计
★ 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、T形接。
2.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 Ⅰ 形,V形,U形,X形,和双U形等。
( 1)各类坡口的特点,
1) Ⅰ 形坡口,
①易于制备;②板厚较大时难于焊透。
2)V形坡口,
①较易制备;②厚板焊接时费工费料;
③焊接变形较大。
3)U形、X形及双U形坡口,
①焊接时省工省料;②焊接变形小;
③制备较费工。
( 2)坡口形式选择,
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 Ⅰ 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 Ⅰ 形、V形 等坡口;
★承载较大或精度要求较高时,
宜采用U形、X形、和双U形等坡口。
4.4.5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。
3000
管接头
人孔
筒身
封头
A U T S
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,为避免焊缝密集,三段筒身上的纵
焊缝可相互错开 180° ;封头应采用热压成型,
与筒身连接处应有 30 ~ 50 mm的直段,使焊
缝躲开转角应力集中处。人孔圈因其板厚较大,
一般加热卷制。
1 2 3
4 5 6 7
( 2)焊接方法、接头形式、焊接材料及工艺

号 焊缝名称 焊接方法与工艺 接头型式 焊接材料
1 筒身纵缝 1,2,3
埋弧自动焊双面
焊(质量高),先
内后外。 16Mn应
在室内焊接。
焊丝,
H08MnA
焊剂,431
焊条,J507 2
筒身环缝
4,5,6,7
4,5,6 埋弧焊双
面焊,先内后外; 7 装
配后先在内部用手弧焊
封底,再用埋弧焊焊外
环缝。
3 管接头 焊缝 插入式装配,手工电弧焊,双面焊。 焊条,J507
A U T S

号 焊缝名称 焊接方法与工艺 接头型式 焊接材料
4 人孔圈 纵缝
手工电弧焊(焊
缝短),平焊位置,
V型坡口。
焊条:
J507
5
人孔圈
焊接
为立焊位置的
圆周角焊缝,采用
手工电弧焊,单面
坡口双面焊,焊透。
焊条:
J507
(续表)