4-4 焊件選材原則與結(jié)構(gòu)工藝性

1、 第四節(jié) 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計w焊件的選材原則w焊件的結(jié)構(gòu)工藝性w焊接方法的選擇一、焊件的選材原則定義： 即對焊接結(jié)構(gòu)件材料的選擇。一、焊件的選材原則 1.在滿足使用性能要求的前提下，首先選擇在滿足使用性能要求的前提下，首先選擇焊接性較好的材料焊接性較好的材料。 優(yōu)先選用低碳鋼、普通低合金鋼（價低、工藝簡單、可焊性好） 低合金高強度鋼（強度高，焊接性好、加工性好，減輕材料重量）w2.考慮輔助工藝的可行性考慮輔助工藝的可行性 中高碳鋼、屈服強度s400MPa的合金結(jié)構(gòu)鋼： c高，焊接性差，焊前預(yù)熱，焊后緩冷，以減小因其塑、韌性不好而產(chǎn)生開裂的傾向?？紤]實際生產(chǎn)中有無預(yù)熱和緩冷的條件。w 3.注意所選材料

2、與焊接方法要相匹配注意所選材料與焊接方法要相匹配 低碳鋼、低合金鋼：熔焊、壓焊等各種焊接方法； 高溫下易氧化材料（Al, Mg, Ti等）：惰性氣體保護氣氛下焊接，eg: 氬弧焊w4.盡量選擇同一種材料焊接盡量選擇同一種材料焊接 焊接材料不一致，則材料強度、性能不一致，使得焊接工藝變得復(fù)雜。 必須采用異種材料焊接時，要選擇熔點、力學(xué)性能和抗氧化性差異小的材料。 焊接工藝措施按焊接性較差的材料進行。w 5.盡量選用型材，如工字鋼，角鋼，槽鋼等盡量選用型材，如工字鋼，角鋼，槽鋼等。 使用型材可減少焊縫數(shù)量，簡化焊接工藝，增加結(jié)構(gòu)件的剛度和強度。 實際生產(chǎn)中重要焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇，已在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定

3、好了，可查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或手冊。二、焊件的結(jié)構(gòu)工藝性w 定義：指焊接的結(jié)構(gòu)對焊接工藝的適應(yīng)性。w 基本原則：在滿足焊件工作要求的前提下，力求使焊件結(jié)構(gòu)便于焊接操作和有利于減小焊接應(yīng)力和變形。w 考慮因素：焊縫布置、焊接的接頭形式等1. 焊縫的合理選擇（1） 盡量選擇平焊盡量選擇平焊。焊縫類型：平焊、橫焊、立焊、仰焊 圖4.12平焊：操作最方便，焊縫接頭質(zhì)量最好。(a) 用四塊鋼板焊成(b) 用兩根槽鋼焊成圖4-13 合理選材與減少焊縫數(shù)量(c) 用兩塊鋼板彎曲后焊成(d) 容器上的鑄鋼法蘭焊接（2）盡量減少焊縫的數(shù)量（3）焊縫位置應(yīng)便于操作）焊縫位置應(yīng)便于操作焊條電弧焊：考慮焊條操作位置，保證足夠

4、 的焊接操作空間。點焊或縫焊：考慮電極的安放位置，留出電極方便深入的空間。見圖444、圖445、圖446圖4-14 焊條電弧焊焊縫位置15mm45(a) 不合理(d) 合理(b) 不合理(e) 合理(c) 不合理(f) 合理點焊或縫焊焊縫位置(a) 不合理(b) 合理圖415 電阻點焊或縫焊焊縫位置（4）避免密集交叉的焊縫1、避免密集交叉的焊縫 w 焊接接頭處嚴(yán)重過熱，加大熱影響區(qū)，使組織惡化，晶粒粗大，并使焊接應(yīng)力增大。w 見圖4.40圖416 焊縫分散的布置(a) 不合理(b) 不合理(c) 不合理(d) 不合理(e) 合理(f) 合理(g) 合理3100100(h) 合理焊縫對稱可使各焊

5、縫產(chǎn)生的焊接變形在一定程度上相互抵消，焊后不會發(fā)生明顯的彎曲變形。見圖441（5）盡可能使焊縫對稱布置）盡可能使焊縫對稱布置(a) 不合理(b) 合理(c) 合理(e) 合理(d) 不合理圖4-17 焊縫的對稱布置（6）焊縫應(yīng)避開應(yīng)力集中部位）焊縫應(yīng)避開應(yīng)力集中部位焊接接頭存在殘余應(yīng)力和焊接缺陷，往往是焊接結(jié)構(gòu)中的薄弱環(huán)節(jié)。見圖442圖418 焊縫應(yīng)避開最大應(yīng)力與應(yīng)力集中處(d) 合理(e) 合理(f) 合理(a) 不合理(b) 不合理(c) 不合理（7）焊縫應(yīng)避開機械加工表面）焊縫應(yīng)避開機械加工表面有些表面要求較高的精度，需進行后續(xù)的機械加工，則焊縫應(yīng)遠(yuǎn)離這些位置。見圖443 (a) 不合理

6、(b) 合理(c) 不合理(d) 合理圖419 焊縫應(yīng)避開加工表面（8）焊縫轉(zhuǎn)角應(yīng)平滑過渡應(yīng)避免構(gòu)件截面的突變，在截面變化的地方應(yīng)避免構(gòu)件截面的突變，在截面變化的地方應(yīng)平緩過渡。應(yīng)平緩過渡。 焊縫在轉(zhuǎn)角處尤其是尖角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此截面突變處應(yīng)有一定斜度或圓角實現(xiàn)平滑過渡，并把焊縫安放在薄板一側(cè)。 另外，焊縫端部應(yīng)避免銳角。角接和T接的過渡形式不同厚度的角接與T型接頭的過渡形式2. 焊接接頭形式的選擇焊接接頭形式的選擇常見焊接接頭形式：對接、搭接、角接、T形接頭，見圖。接頭形式的選擇應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的形狀、使用要求和焊接生產(chǎn)工藝而定。（1）對接接頭 應(yīng)力分布均勻，接頭質(zhì)量容易保證，靜載和動載作用

7、下都有很高的強度，應(yīng)用最廣。 對下料尺寸精度和裝配要求較高，用于重要受力焊縫。 如：鍋爐，壓力容器，船體等。b型坡口=16；b=02.5Y型坡口=326；=4060；b=03；p=14bP 雙Y型坡口=326；=4060；b=03；p=13bP 帶鈍邊U型坡口=326；=18；b=03；p=13；R=68bP R 焊條電弧焊（a）對接接頭（2） T形接頭接頭應(yīng)力分布較均勻，焊前準(zhǔn)備要求較高，操作時有特殊要求。船體結(jié)構(gòu)應(yīng)用較多帶鈍邊雙單邊V型坡口=2040；=4050；b=03；p=13bpb型坡口=230；b=02 焊條電弧焊（b）T形接頭（3）角接接頭只起連接作用，不能用以傳遞工作載荷。受力

8、比對接接頭復(fù)雜，但接頭成一定角度連接時就得選用。Y型坡口=1230；=4050；b=02；p=03bP型坡口=28；b=02b帶鈍邊V型坡口=630；=3550；b=03；p=13P b 焊條電弧焊（c）角接接頭（4）搭接接頭 薄板焊件接頭的基本形式。 焊件不在同一平面，受力時將產(chǎn)生附加彎矩接頭強度低，而且耗材多，一般少用。 電阻點、縫焊接頭多用搭接接頭。 受力不大的平面聯(lián)結(jié)與空間構(gòu)架，房屋、橋梁等的桁架結(jié)構(gòu)。LL4塞焊 焊條電弧焊（d）搭接接頭3. 坡口形式坡口形式開坡口目的：對厚度較大工件，保證焊透。 對重要結(jié)構(gòu)，當(dāng)板厚大于3mm時就要開坡口。選擇原則：根據(jù)板厚及焊接生產(chǎn)工藝，同時考慮坡口

9、加工的可能性。坡口形式參考GB985.1-2008規(guī)定，見圖。4. 接頭過渡形式 厚薄差異較大的材料焊接時，截面變化突然，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，且兩者受力不均，易產(chǎn)生各種焊接缺陷。 斜坡過渡，使對接處的板厚基本一致。對接接頭過渡形式分為單面斜邊和雙面斜邊兩種。對接的過渡形式1L1L/2 不同厚度鋼板對接三、焊接方法的選擇w 考慮因素： 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸、形狀、材料的焊接性、各種焊接方法的適用范圍、焊接接頭的質(zhì)量，實際的生產(chǎn)條件，技術(shù)水平等。w 目標(biāo)：最經(jīng)濟、最方便、生產(chǎn)效率高且焊接接頭質(zhì)量好。w 見表4-8焊接方法的選擇w 低碳鋼、普通低合金結(jié)構(gòu)鋼：各種焊接方法w 薄板輕型結(jié)構(gòu)，密封要求高：縫焊（eg:汽車油箱） 若無電阻焊設(shè)備，則氣焊、CO