第四章焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第四章焊接第四章焊接(hnji)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一頁(yè)，共28頁(yè)。 焊接結(jié)構(gòu)在滿(mǎn)足工作性能(xngnng)要求的前提下，首先要考慮選擇焊接性較好的材料。 低碳鋼和碳當(dāng)量小于0.4的低合金鋼都具有良好的焊接性，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量選用； 含碳量大于0.4的碳鋼、碳當(dāng)量大于0.4的合金鋼，焊接性不好，設(shè)計(jì)時(shí)一般不宜選用。 若必須選用，應(yīng)在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝中采取必要措施。第1頁(yè)/共28頁(yè)第二頁(yè)，共28頁(yè)。 強(qiáng)度等級(jí)低的低合金結(jié)構(gòu)鋼： 焊接性與低碳鋼基本相同， 鋼材價(jià)格也不貴， 強(qiáng)度能顯著提高， 條件允許時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用。 強(qiáng)度等級(jí)較高的低合金結(jié)構(gòu)鋼： 焊接性能雖然差些，但只要采取(ciq)合適的焊接材料與

2、工藝，也能獲得滿(mǎn)意的焊接接頭。 設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求高的重要結(jié)構(gòu)可以選用。第2頁(yè)/共28頁(yè)第三頁(yè)，共28頁(yè)。鎮(zhèn)靜鋼 脫氧完全，組織致密，質(zhì)量較高，可選作重要的焊接結(jié)構(gòu)(jigu)。沸騰鋼含氧量較高，組織成分不均勻，焊接時(shí)易產(chǎn)生裂紋。厚板焊接時(shí)還可能出現(xiàn)層狀撕裂。 不宜用作承受動(dòng)載荷或嚴(yán)寒下工作的重要焊接結(jié)構(gòu)(jigu)件以及盛裝易燃、有毒介質(zhì)的壓力容器。異種金屬的焊接 必須特別注意它們的焊接性及其差異。 一般要求接頭強(qiáng)度不低于被焊鋼材中的強(qiáng)度較低者，并應(yīng)在設(shè)計(jì)中對(duì)焊接工藝提出要求，按焊接性較差的鋼種采取措施，如預(yù)熱或焊后熱處理等。 對(duì)不能用熔焊方法獲得滿(mǎn)意接頭的異種金屬應(yīng)盡量不選用。第3頁(yè)/共28頁(yè)第

3、四頁(yè)，共28頁(yè)。第4頁(yè)/共28頁(yè)第五頁(yè)，共28頁(yè)。 設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)多采用工字鋼、槽鋼、角鋼和鋼管等型材，以降低結(jié)構(gòu)重量，減少焊縫數(shù)量、簡(jiǎn)化焊接工藝，增加結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度和剛性。 對(duì)形狀比較復(fù)雜的部分，還可以(ky)選用鑄鋼件、鍛件或沖壓件來(lái)焊接。圖4-37是合理選材、減少焊縫數(shù)量的幾個(gè)示例。第5頁(yè)/共28頁(yè)第六頁(yè)，共28頁(yè)。一、焊縫(hn fn)的布置 合理的焊縫(hn fn)位置是焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，與產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率、成本及勞動(dòng)條件密切相關(guān)。其一般工藝設(shè)計(jì)原則如下：(1) 焊縫(hn fn)布置應(yīng)盡量分散 焊縫(hn fn)密集或交叉，會(huì)造成金屬過(guò)熱，加大熱影響區(qū)，使組織惡化。 因此兩條焊

4、縫(hn fn)的間距一般要求大于三倍板厚，且不小于100 mm，圖4-38所示 a、b、c的結(jié)構(gòu)應(yīng)改為d、e、f的結(jié)構(gòu)形式。第6頁(yè)/共28頁(yè)第七頁(yè)，共28頁(yè)。(2) 焊縫的位置應(yīng)盡可能對(duì)稱(chēng)布置 如圖4-39a、b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 c、d、e所示的焊縫位置對(duì)稱(chēng)，焊后不會(huì)(b hu)發(fā)生明顯的變形。第7頁(yè)/共28頁(yè)第八頁(yè)，共28頁(yè)。(3) 焊縫應(yīng)盡量避開(kāi)最大應(yīng)力斷面(dun min)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(dun min)和應(yīng)力集中位置不應(yīng)該布置焊縫。 大跨度的焊接鋼梁：板坯的拼料

5、焊縫應(yīng)避免(bmin)放在梁的中間，如圖440中a應(yīng)改為d的狀態(tài)。第8頁(yè)/共28頁(yè)第九頁(yè)，共28頁(yè)。(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 對(duì)于受力較大、結(jié)構(gòu)(jigu)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。 壓力容器的封頭應(yīng)有一直壁段：如圖4-40中b應(yīng)改為e狀態(tài)，使焊縫(hn fn)避開(kāi)應(yīng)力集中的轉(zhuǎn)角位置。直壁段不小于25 mm。第9頁(yè)/共28頁(yè)第十頁(yè)，共28頁(yè)。(3) 焊縫應(yīng)盡量避開(kāi)(b ki)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)力斷面和應(yīng)力集中位置不應(yīng)該布置焊縫。 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(

6、chnshng)應(yīng)力集中，應(yīng)避免布置焊縫。例如圖4-40中c應(yīng)改為f的狀態(tài)。第10頁(yè)/共28頁(yè)第十一頁(yè)，共28頁(yè)。 (4) 焊縫應(yīng)盡量(jnling)避開(kāi)機(jī)械加工表面有些焊接結(jié)構(gòu)是一些零件，需要進(jìn)行機(jī)械加工，如焊接輪轂、配管件、焊接支架等。 其焊縫位置的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能距離已加工表面遠(yuǎn)一些，如圖4-41中c、d。第11頁(yè)/共28頁(yè)第十二頁(yè)，共28頁(yè)。 (5) 焊縫位置應(yīng)便于焊接操作布置焊縫時(shí)，要考慮到有足夠(zgu)的操作空間。 如圖4-42中 a、b、c所示的內(nèi)側(cè)焊縫，焊接時(shí)焊條無(wú)法伸入。第12頁(yè)/共28頁(yè)第十三頁(yè)，共28頁(yè)。 (5) 焊縫位置應(yīng)便于焊接操作布置焊縫時(shí)，要考慮到有足夠的操作空間。

7、 若必須焊接，只能將焊條彎曲，但操作人的視線被遮擋(zhdng)著，極易造成缺陷。因此應(yīng)改為圖442中d、e、f所示的設(shè)計(jì)。第13頁(yè)/共28頁(yè)第十四頁(yè)，共28頁(yè)。 (5) 焊縫位置應(yīng)便于(biny)焊接操作布置焊縫時(shí)，要考慮到有足夠的操作空間。 埋弧焊結(jié)構(gòu)要考慮接頭處在施焊中存放焊劑和熔池保持問(wèn)題(圖443)。第14頁(yè)/共28頁(yè)第十五頁(yè)，共28頁(yè)。 (5) 焊縫位置應(yīng)便于焊接操作(cozu)布置焊縫時(shí)，要考慮到有足夠的操作(cozu)空間。 點(diǎn)焊與縫焊應(yīng)考慮電極伸入方便(圖4-44)。第15頁(yè)/共28頁(yè)第十六頁(yè)，共28頁(yè)。 焊縫應(yīng)盡量放在平焊位置，應(yīng)盡可能避免仰焊焊縫，減少橫焊焊縫。 良好的焊

8、接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還應(yīng)盡量使全部焊接部件，至少是主要部件能在焊接前一次裝配(zhungpi)點(diǎn)固，以簡(jiǎn)化裝配(zhungpi)焊接過(guò)程，節(jié)省場(chǎng)地面積，減少焊接變形，提高生產(chǎn)效率。第16頁(yè)/共28頁(yè)第十七頁(yè)，共28頁(yè)。二、接頭形式的選擇與設(shè)計(jì) 接頭形式應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀、強(qiáng)度要求、工件厚度、焊后變形(bin xng)大小、焊條消耗量、坡口加工難易程度、焊接方法等因素綜合考慮決定。 1接頭形式 焊接(hnji)碳鋼和低合金鋼常用的接頭形式：對(duì)接接頭T形接頭角接接頭搭接接頭第17頁(yè)/共28頁(yè)第十八頁(yè)，共28頁(yè)。 對(duì)接接頭受力比較均勻(jnyn)，是最常用的接頭形式，重要的受力焊縫應(yīng)盡量選用。 第18頁(yè)/共28

9、頁(yè)第十九頁(yè)，共28頁(yè)。 角接接頭與T形接頭受力情況都較對(duì)接接頭復(fù)雜，但接頭成直角或一定角度連接(linji)時(shí)，必須采用這種接頭形式。第19頁(yè)/共28頁(yè)第二十頁(yè)，共28頁(yè)。 搭接接頭因兩工件不在同一平面，受力時(shí)將產(chǎn)生附加彎矩，而且金屬消耗量也大，一般應(yīng)避免采用。但搭接接頭不需開(kāi)坡口，裝配時(shí)尺寸要求不高，對(duì)某些受力不大的平面聯(lián)接與空間(kngjin)構(gòu)架，采用搭接接頭可節(jié)省工時(shí)。 第20頁(yè)/共28頁(yè)第二十一頁(yè)，共28頁(yè)。2坡口形式 根據(jù)GB 985-88，氣焊、焊條電弧焊及氣體保護(hù)焊常用的幾種焊縫坡口形式與尺寸如圖4-45所示。 焊條電弧焊對(duì)板厚為 16 mm對(duì)接接頭施焊時(shí)，一般可不開(kāi)坡口 (即

10、I形坡口)直接焊成。 當(dāng)板厚增大時(shí)，為了保證焊透，接頭處應(yīng)根據(jù)工件厚度預(yù)先加工出各種形式的坡口。坡口角度(jiod)和裝配尺寸按標(biāo)準(zhǔn)選用。 兩個(gè)焊接件的厚度相同時(shí)，常用的坡口形式及角度(jiod)可按前文所述接頭形式選用。第21頁(yè)/共28頁(yè)第二十二頁(yè)，共28頁(yè)。2坡口形式 Y形坡口和帶鈍邊 U形坡口用于單面焊，其焊接性較好。但焊后角變形較大，焊條消耗量也大些。 雙 Y形坡口雙面施焊，受熱均勻，變形較小，焊條消耗量較少。但有時(shí)受結(jié)構(gòu)形狀限制。 帶鈍邊 U形坡口根部較寬，允許焊條深入，容易焊透。而且坡口角度小，焊條消耗量較小。但因坡口形狀復(fù)雜(fz)，一般只在重要的受動(dòng)載的厚板結(jié)構(gòu)中采用。 帶鈍邊

11、雙單邊 V形坡口主要用于 T形接頭和角接接頭的焊接結(jié)構(gòu)中。第22頁(yè)/共28頁(yè)第二十三頁(yè)，共28頁(yè)。3接頭過(guò)渡形式 設(shè)計(jì)(shj)焊接構(gòu)件最好采用相等厚度的金屬材料，以便獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。 當(dāng)兩塊厚度相差較大的金屬材料進(jìn)行焊接時(shí)，接頭處會(huì)造成應(yīng)力集中。 而且接頭兩邊受熱不勻易產(chǎn)生焊不透等缺陷。 第23頁(yè)/共28頁(yè)第二十四頁(yè)，共28頁(yè)。 不同厚度(hud)金屬材料對(duì)接時(shí)，允許的厚度(hud)差如表4-9所示。如果1-超過(guò)表中規(guī)定值，或者雙面超過(guò) 2(1-)時(shí)，應(yīng)在較厚板料上加工出單面或雙面斜邊的過(guò)渡形式，如圖 446所示。 第24頁(yè)/共28頁(yè)第二十五頁(yè)，共28頁(yè)。 鋼板厚度(hud)不同的角接與T形接頭受力焊縫，可考慮采取圖4-47所示的過(guò)渡形式。第25頁(yè)/共28頁(yè)第二十六頁(yè)，共28頁(yè)。4其它焊接方法的接頭與坡口形式 埋弧焊的接頭形式與焊條電弧焊基本(jbn)相同。但由于埋弧焊選用的電流大、熔深大，所以板厚小于12 mm時(shí)可不開(kāi)坡口(即I形坡口)單面焊接。 板厚小于24 mm時(shí)，可不開(kāi)坡口雙面焊接。 焊更厚的工件時(shí)，必須開(kāi)坡口。 坡口形式與尺寸按GB 98688埋弧焊焊縫坡口的基