第5章-2_焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性分析

1、第第5章章 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性分析焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性分析一、焊接結(jié)構(gòu)合理性分析（或工藝性審查）的目的一、焊接結(jié)構(gòu)合理性分析（或工藝性審查）的目的(一一)焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查的目的焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查的目的1、焊接結(jié)構(gòu)的工藝性：、焊接結(jié)構(gòu)的工藝性： 是指設(shè)計(jì)的焊接結(jié)構(gòu)在一定的生產(chǎn)條件下能否經(jīng)濟(jì)的制造出來(lái)，并能采取最佳工藝方法的可行性。 （是指以最合適和最少的原材料、能源和工時(shí)消耗，獲得最佳的質(zhì)量指標(biāo)和綜合性能。）v只有設(shè)計(jì)的焊接結(jié)構(gòu)具有良好的工藝性有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（容易滿足安全性和經(jīng)濟(jì)性要求，產(chǎn)品質(zhì)量好，價(jià)格低），才具有競(jìng)爭(zhēng)力。v焊接結(jié)構(gòu)的工藝性好壞是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)好壞的重要標(biāo)志之一。v新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品、

2、改進(jìn)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品、外來(lái)產(chǎn)品圖樣在首次生產(chǎn)前要由工藝部門進(jìn)行焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查。審查應(yīng)實(shí)事求是，多分析比較，以確定最佳方案。目的：保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性；保證工藝的可行性；保證結(jié)構(gòu)使用的可靠性；保證經(jīng)濟(jì)性。舉例2、工藝性審查、工藝性審查(二二)、焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查的步驟、焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查的步驟1、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖樣審查、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖樣審查v產(chǎn)品圖樣是工程的語(yǔ)言，要求準(zhǔn)確、清晰，符合國(guó)家制圖標(biāo)準(zhǔn)。v包括新產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣、繼承性設(shè)計(jì)圖樣和按照實(shí)物測(cè)繪的圖樣等。v圖樣應(yīng)符合機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定v圖樣齊全，有裝配圖，必要的部件圖和零件圖v圖樣比例適當(dāng)，同一圖中可采用不同比例繪出v簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)可在裝配圖上直接標(biāo)注

3、零件尺寸v圖樣上技術(shù)要求應(yīng)齊全合理，不能繪出時(shí)應(yīng)在技術(shù)要求中加以說(shuō)明v對(duì)圖樣的基本要求：對(duì)圖樣的基本要求：2、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)技術(shù)要求審查、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)技術(shù)要求審查焊技接術(shù)結(jié)要構(gòu)求使用要求工藝要求 結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、耐久性（抗疲勞、耐腐蝕、耐磨、抗蠕變等）工作環(huán)境條件下結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、 力學(xué)性能、物理性能等材料的焊接性結(jié)構(gòu)的合理性生產(chǎn)的方便性經(jīng)濟(jì)性v了解焊接產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作性質(zhì)和工作環(huán)境。 焊接結(jié)構(gòu)為什么這樣設(shè)計(jì)？能否有更好的改進(jìn)？特別注意圖樣上結(jié)構(gòu)各部分之間的聯(lián)系、各接頭的重要性及其加工要求。v熟悉焊接產(chǎn)品所使用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，綜合考慮生產(chǎn)工藝能否適應(yīng)結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求，制造時(shí)有無(wú)困難，及時(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題，提

4、出合理修改方案。(三三)焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查的內(nèi)容焊接結(jié)構(gòu)工藝性審查的內(nèi)容1、從降低應(yīng)力集中的角度分析結(jié)構(gòu)的合理性、從降低應(yīng)力集中的角度分析結(jié)構(gòu)的合理性（1）盡量避免焊縫過(guò)于集中（2）盡量采用合理的接頭形式（3）盡量避免構(gòu)件截面的突變（4）應(yīng)用復(fù)合結(jié)構(gòu) 焊縫布置應(yīng)盡量分散焊縫布置應(yīng)盡量分散 焊縫密集或交叉，會(huì)焊縫密集或交叉，會(huì)造成金屬過(guò)熱，加大熱影造成金屬過(guò)熱，加大熱影響區(qū)，使組織惡化。響區(qū)，使組織惡化。 因此兩條焊縫的間距因此兩條焊縫的間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，圖，圖4-384-38所示所示 a a、b b、c c的結(jié)構(gòu)應(yīng)改的結(jié)構(gòu)

5、應(yīng)改為為d d、e e、f f的結(jié)構(gòu)形式。的結(jié)構(gòu)形式。(3) (3) 焊縫應(yīng)盡量避開(kāi)最大應(yīng)力斷面和應(yīng)力集中位置焊縫應(yīng)盡量避開(kāi)最大應(yīng)力斷面和應(yīng)力集中位置 對(duì)于受力較大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的焊接構(gòu)件，在最大應(yīng)力斷面對(duì)于受力較大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的焊接構(gòu)件，在最大應(yīng)力斷面和應(yīng)力集中位置不應(yīng)該布置焊縫。和應(yīng)力集中位置不應(yīng)該布置焊縫。 大跨度的焊接鋼梁大跨度的焊接鋼梁：板坯的拼料焊縫應(yīng)避免放在梁的中間，：板坯的拼料焊縫應(yīng)避免放在梁的中間，如圖如圖4 44040中中a a應(yīng)改為應(yīng)改為d d的狀態(tài)。的狀態(tài)。 壓力容器的封頭應(yīng)有一直壁段壓力容器的封頭應(yīng)有一直壁段：如圖：如圖4-404-40中中b b應(yīng)改為應(yīng)改為e e狀態(tài)，

6、狀態(tài)，使焊縫避開(kāi)應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)角位置。直壁段不小于使焊縫避開(kāi)應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)角位置。直壁段不小于25 mm25 mm。 在構(gòu)件截面有急劇變化的位置或尖銳棱角部位在構(gòu)件截面有急劇變化的位置或尖銳棱角部位：則易產(chǎn)生：則易產(chǎn)生應(yīng)力集中，應(yīng)避免布置焊縫。例如圖應(yīng)力集中，應(yīng)避免布置焊縫。例如圖4-404-40中中c c應(yīng)改為應(yīng)改為f f的狀態(tài)。的狀態(tài)。2、從減小焊接應(yīng)力與變形的角度分析結(jié)構(gòu) 的合理性（1）盡可能減少結(jié)構(gòu)上的焊縫數(shù)量和焊縫的填充金屬量。（2）盡可能選用對(duì)稱的構(gòu)件截面和焊縫位置。（3）盡可能減小焊縫截面尺寸。（4）采用合理的裝配焊接順序。（5）盡量避免各條焊縫相交。3、從焊接生產(chǎn)工藝性分析結(jié)構(gòu)的合

7、理性（1）盡量使結(jié)構(gòu)具有良好的可焊到性。（2）保證接頭具有良好的可探到性。（3）盡量選用焊接性好的材料來(lái)制造 焊接結(jié)構(gòu)。4、從焊接生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)構(gòu)的合理性、從焊接生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)構(gòu)的合理性（1）提高材料利用率（2）減少生產(chǎn)勞動(dòng)量 1）合理地確定焊縫尺寸 2）盡量取消多余的加工 3）盡量減少輔助工時(shí) 4）盡量利用型鋼和標(biāo)準(zhǔn)件 5）有利于采用先進(jìn)的焊接方法 為驗(yàn)證所擬訂的焊件的焊接工藝的正為驗(yàn)證所擬訂的焊件的焊接工藝的正確性而進(jìn)行的試驗(yàn)過(guò)程及對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)確性而進(jìn)行的試驗(yàn)過(guò)程及對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)，稱為價(jià)，稱為焊接工藝評(píng)定焊接工藝評(píng)定。 改變焊接工藝參數(shù)、焊接方法及首次改變焊接工藝參數(shù)、焊接方法

8、及首次列入工藝規(guī)程的重要焊縫的焊接工藝參數(shù)，列入工藝規(guī)程的重要焊縫的焊接工藝參數(shù)，必須先經(jīng)焊接工藝評(píng)定。必須先經(jīng)焊接工藝評(píng)定。 例1 雙孔叉的連桿結(jié)構(gòu)形式例2 彎管結(jié)構(gòu)示意圖例3 平板拼接形式例4 承受壓力的T形接頭v左邊結(jié)構(gòu)，焊縫密集，應(yīng)力集中大，焊后殘余應(yīng)力很高。承受動(dòng)載則使用壽命將降低。v右邊結(jié)構(gòu)較為合理。va圖八塊小肋板加強(qiáng)軸承套，焊縫過(guò)于集中，存在嚴(yán)重的應(yīng)力集中，不適合承受動(dòng)載荷。vb圖兩塊大肋板，改善了應(yīng)力集中，改善了結(jié)構(gòu)的工藝性。v焊縫集中和可焊到性差v壓力容器采用大厚度平封頭，應(yīng)力集中嚴(yán)重，降低承載能力；采用熱壓成形的球面封頭，以對(duì)接接頭連接筒體與封頭為合理的結(jié)構(gòu)形式。 v重要

9、的接頭應(yīng)采用開(kāi)坡口的焊縫，防止因未焊透而產(chǎn)生應(yīng)力集中。將角接和T形接頭轉(zhuǎn)化為對(duì)接接頭。v焊縫在xx軸一側(cè)，焊后最容易產(chǎn)生彎曲變形 焊縫的位置應(yīng)盡可能對(duì)稱布置焊縫的位置應(yīng)盡可能對(duì)稱布置 如圖如圖4-39a、b所示的焊件，焊縫位置偏離截面中心，并在所示的焊件，焊縫位置偏離截面中心，并在同一側(cè)。由于焊縫的收縮，會(huì)造成較大的彎曲變形。圖中同一側(cè)。由于焊縫的收縮，會(huì)造成較大的彎曲變形。圖中 c、d、e所示的焊縫位置對(duì)稱，焊后不會(huì)發(fā)生明顯的變形。所示的焊縫位置對(duì)稱，焊后不會(huì)發(fā)生明顯的變形。v焊縫位置對(duì)稱于xx軸和yy軸，焊后變形較小，容易防止。v三條角焊縫在空間相交，在交點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生三軸應(yīng)力，塑性降低，可焊到性差，嚴(yán)重的應(yīng)力集中。v鋸齒合成