機(jī)械制造工藝基礎(chǔ) 壓焊和可焊性和焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)壓焊和可焊性和焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第1頁/共70頁3.3.2壓焊工藝1電阻焊2摩擦焊3超聲波焊4擴(kuò)散焊5爆炸焊第2頁/共70頁

壓力焊的物理本質(zhì)：通過加熱等手段使金屬達(dá)到塑性狀態(tài)，加壓使其產(chǎn)生塑性變形、再結(jié)晶和擴(kuò)散等作用，使兩個(gè)分離表面的原子接近到晶格距離（0.3-0.5nm)，形成金屬鍵，從而獲得不可拆卸接頭的一類焊接方法。壓力焊的兩要素：（1）熱源：使金屬達(dá)到塑性狀態(tài)，提高原子的擴(kuò)散能力。電阻熱、高頻熱、摩擦熱。（2）力：使金屬產(chǎn)生塑性變形和再結(jié)晶。靜壓力、沖擊力和爆炸力。緒論第3頁/共70頁電阻焊是利用電阻熱為熱源，并在壓力下通過塑變和再結(jié)晶而實(shí)現(xiàn)焊接的。1、熱源：當(dāng)電流從兩電極流過焊件時(shí)，因焊件電阻而產(chǎn)生電阻熱：Q=I2Rt,R=Rc+2Rew+2Rw。①接觸電阻Rc+2Rew：因接觸面上存在的微觀凸凹不平、氧化物等不良導(dǎo)體膜，使電流線彎曲變長(zhǎng)，實(shí)際導(dǎo)電面積減小所致。一、電阻焊的原理及過程第4頁/共70頁②影響接觸電阻的因素：工件表面狀態(tài)。表面愈粗糙、氧化愈嚴(yán)重、接觸電阻愈大。電極壓力。壓力愈高、接觸電阻愈小。如再將壓力降低，接觸電阻將不能回到加壓前的數(shù)值。焊前預(yù)熱。焊前預(yù)熱將會(huì)使接觸電阻大大下降。③焊件電阻。第5頁/共70頁2、力：用來調(diào)整電阻大小，改善加熱。產(chǎn)生塑性變形或在壓力下結(jié)晶。同時(shí)細(xì)化晶粒，焊合缺陷等。3、電阻焊過程：預(yù)壓、通電加熱、在壓力下冷卻結(jié)晶或塑性變形和再結(jié)晶。為使焊縫生成在兩板的貼合面附近，接觸面上必須要有一定的接觸電阻。第6頁/共70頁二、電阻點(diǎn)焊：

點(diǎn)焊過程：

電阻點(diǎn)焊是用圓柱電極壓緊工件，通電、保壓獲得焊點(diǎn)的電阻焊方法。通電后，因兩工件間接觸電阻的存在，使貼合面處溫度迅速上升到熔點(diǎn)以上。斷電后，熔核立即開始冷卻結(jié)晶，由于有維持壓力或頂鍛壓力的作用，從而消除了縮孔和縮松等缺陷，產(chǎn)生塑變和再結(jié)晶，細(xì)化晶粒，獲得組織致密的焊點(diǎn)。第7頁/共70頁1、點(diǎn)焊時(shí)的分流：

I=I1+I2I1=K/L工件愈厚、導(dǎo)電性愈好、點(diǎn)距愈小、分流愈嚴(yán)重。

I1I2IL第8頁/共70頁2、點(diǎn)焊時(shí)的熔核偏移：在焊接不同厚度或不同材料時(shí)，因薄板或?qū)嵝院玫牟牧?，吸熱少，而散熱快，?dǎo)致熔核偏向厚板或?qū)岵畹牟牧系默F(xiàn)象。熔核偏移易使焊點(diǎn)減小，導(dǎo)致接頭性能下降?？刹捎锰厥怆姌O和工藝墊。第9頁/共70頁3、點(diǎn)焊工藝參數(shù)：大電流，短時(shí)間稱為強(qiáng)規(guī)范。主要用于薄板和導(dǎo)熱性好的金屬的焊接，也可用于不同厚度或不同材料及多層薄板的點(diǎn)焊。小電流，長(zhǎng)時(shí)間稱為弱規(guī)范。主要用于厚板和易淬火鋼的點(diǎn)焊。

點(diǎn)焊應(yīng)用1、2第10頁/共70頁縫焊是連續(xù)的點(diǎn)焊過程，它是用連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的盤狀電極代替了柱狀電極，焊后獲得相互重疊的連續(xù)焊縫?？p焊分流嚴(yán)重，通常采用強(qiáng)規(guī)范焊接，焊接電流比點(diǎn)焊大1.5-2倍?？p焊主要用于低壓容器，如汽車、摩托車的油箱、氣體靜化器等的焊接。三、電阻縫焊：第11頁/共70頁對(duì)焊是利用電阻熱將工件斷面對(duì)接焊接的一種電阻焊方法。（1）電阻對(duì)焊：先將工件夾緊并加壓，然后通電使接觸面溫度達(dá)到塑性溫度(950-1000℃)在壓力下塑變和再結(jié)晶形成固態(tài)焊接接頭。四、對(duì)焊：第12頁/共70頁（2）閃光對(duì)焊：先通電，后接觸，形成閃光。閃光一方面排除了氧化物和雜質(zhì)，另一方面使對(duì)口處的溫度迅速升高。閃光對(duì)焊主要用于鋼軌、錨鏈、管子、車輪等的焊接，也可用于異種金屬的焊接。因接頭中無過熱區(qū)和鑄態(tài)組織，所以性能高。第13頁/共70頁摩擦焊是利用焊件接觸面相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中相互摩擦所產(chǎn)生的熱，使端部達(dá)到塑性狀態(tài)，然后迅速頂鍛，完成焊接的一種壓焊方法

。摩擦焊第14頁/共70頁1）接頭的焊接質(zhì)量好、穩(wěn)定，其廢品率是閃光對(duì)焊的1%左右。適于焊接異種鋼和異種金屬，如碳素結(jié)構(gòu)鋼-高速鋼、銅-不銹鋼、鋁-銅、鋁-鋼等。2）焊件尺寸精度高，可以實(shí)現(xiàn)直接裝配焊接。焊接生產(chǎn)率高，是閃光焊的4～5倍。與閃光對(duì)焊比較，節(jié)省電能80%～90%左右

摩擦焊優(yōu)點(diǎn)第15頁/共70頁摩擦焊主要應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)工業(yè)中的焊接結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品以及圓柄刀具。摩擦焊應(yīng)用第16頁/共70頁將兩工件壓緊在一起并置于真空或保護(hù)氣氛中加熱，使兩焊件表面微觀凸凹不平處產(chǎn)生塑性變形達(dá)到緊密接觸，經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的保溫和原子擴(kuò)散而形成固態(tài)冶金連接的壓焊方法稱為擴(kuò)散焊。擴(kuò)散焊分固態(tài)擴(kuò)散焊和瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊兩類。

擴(kuò)散焊第17頁/共70頁焊接過程中沒有液相生成，始終保持固態(tài)接觸的擴(kuò)散焊方法稱為固態(tài)擴(kuò)散焊。

固態(tài)擴(kuò)散焊第18頁/共70頁在壓力和溫度的共作用下，使工件表面的凸起部分產(chǎn)生塑性變形，使接觸面積從1%增大到75%，為原子間的擴(kuò)散作好準(zhǔn)備的過程稱為變形-接觸階段

。因界面產(chǎn)生較大的晶格畸變、位錯(cuò)和空位，使界面處原子處于高度激活狀態(tài)，而很快擴(kuò)散形成金屬鍵，并經(jīng)過回復(fù)和再結(jié)晶產(chǎn)生晶界的推移，形成固態(tài)冶金結(jié)合的過程稱為擴(kuò)散-界面推移階段。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間保溫?cái)U(kuò)散，消除孔洞，界面晶粒長(zhǎng)大，原始界面消失的過程稱為界面和孔洞消失階段

擴(kuò)散焊中的變形接觸第19頁/共70頁液相生成：在一定溫度下，利用中間夾層材料與兩焊件接觸處形成低熔點(diǎn)共晶液相，填充接頭間隙。等溫凝固：液相中使熔點(diǎn)降低的元素大量擴(kuò)散至焊件母材中，而焊件母材中某些元素向液相中溶解，使液相的熔點(diǎn)逐漸升高而凝固形成接頭。均勻化：保溫?cái)U(kuò)散使接頭成分均勻化。

液相擴(kuò)散焊第20頁/共70頁

擴(kuò)散焊特點(diǎn)：焊接溫度低（0.4～0.8倍的焊件熔點(diǎn)），可焊熔化焊難焊接的材料，如高溫合金及復(fù)合材料?？珊附Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高的焊件。焊縫可與母材成分和性能相同，無熱影響區(qū)。

擴(kuò)散焊應(yīng)用：擴(kuò)散焊主要用于高溫合金蝸輪葉片和超音速飛機(jī)中鈦合金構(gòu)件的焊接；鈦-陶瓷靜電加速管的焊接；異種鋼的焊接；高溫合金、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、復(fù)合材料、金屬與陶瓷等的焊接。擴(kuò)散焊特點(diǎn)及應(yīng)用第21頁/共70頁

爆炸焊是利用炸藥爆炸時(shí)產(chǎn)生的高壓（700MPa）和高溫（3000℃）及高速（500～1000m/s）沖擊波作用在覆板上，使其與基板猛烈撞擊，接觸處產(chǎn)生射流清除表面的氧化物等雜質(zhì)，并在高壓下形成固態(tài)接頭的焊接方法。

爆炸焊第22頁/共70頁釬焊

釬焊是將熔點(diǎn)比焊件低的釬料加熱熔化后滲入固態(tài)焊件間的間隙內(nèi)，將焊件連接起來的焊接方法。根據(jù)釬料的熔點(diǎn)不同釬焊可分為硬釬焊和軟釬焊。1硬釬焊釬料熔點(diǎn)高于450℃，接頭強(qiáng)度較高(＞200MPa)，主要用于受力較大或工作溫度較高的工件。常用的釬料有銅基、銀基和鎳基合金等。熔劑為硼砂、硼酸、氯化物和氟化物的各種組成物。主要用于受力較大的鋼材、銅合金構(gòu)件的焊接和刀具、工具的焊接。第23頁/共70頁2軟釬焊釬料低于450℃，接頭強(qiáng)度低(≤100MPA)，主要用于受力較小或工作溫度較低的工件。常用的釬料是錫鉛合金(焊錫)。熔劑是松香、氯化鋅或氯化銨溶液。軟釬焊廣泛用于受力不大的鋼結(jié)構(gòu)、銅合金構(gòu)件和儀表、導(dǎo)電元件的焊接。第24頁/共70頁

釬焊的加熱方式有烙鐵加熱、火焰加熱、電阻加熱、爐內(nèi)加熱和鹽浴加熱等，其中烙鐵加熱溫度低，只適合軟釬焊。常見釬焊的接頭形式如圖4-21。

第25頁/共70頁釬焊的特點(diǎn)是：①工件加熱溫度較低，組織和性能變化很小，變形也小。接頭光滑平整，工件尺寸精確。②可焊接性能差異很大的異種金屬,對(duì)工件厚度無限制。③對(duì)工件整體加熱時(shí)，可同時(shí)釬焊由多條焊縫組成的復(fù)雜形狀構(gòu)件，生產(chǎn)率高。④釬焊設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)投資費(fèi)用少。⑤釬焊接頭一般為搭接，接頭間隙為0.05-0.2mm.⑥釬焊焊劑用來消除表面氧化膜和防止釬料的氧化。第26頁/共70頁3.4

金屬材料的焊接性

3.4.1金屬材料的可焊性1、可焊性的概念：可焊性是指被焊金屬在采用一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式的條件下，獲得優(yōu)質(zhì)接頭的難易程度。①工藝可焊性：焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向。②使用可焊性：焊接接頭在使用中的可靠性。第27頁/共70頁2、估算鋼材可焊性的方法：①碳當(dāng)量：C當(dāng)量=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15C當(dāng)量<0.4%時(shí),可焊性好；C當(dāng)量=0.4-0.6%時(shí),可焊性較好；C當(dāng)量>0.6%時(shí)，可焊性差。第28頁/共70頁第二節(jié)碳鋼的焊接一、低碳鋼的焊接：含碳量不大于0.25%，塑性好，一般沒有淬硬傾向，對(duì)焊接熱過程不敏感，可焊性良好。焊這類鋼時(shí)，不需要采取特殊的工藝措施，通常在焊后也不需要進(jìn)行熱處理（電渣焊除外）。低碳鋼工件用手工電弧焊時(shí)一般采用J422或J427焊條，埋弧自動(dòng)焊時(shí)一般用H08A或H08MnA+焊劑431。二、中、高碳鋼的焊接：中碳鋼：C：0.25~0.6。（1）熱影響區(qū)易產(chǎn)生淬硬組織和冷裂縫：第29頁/共70頁第二節(jié)碳鋼的焊接

中碳鋼屬于易淬火鋼，熱影響區(qū)易出現(xiàn)馬氏體等淬硬組織。如焊件剛性較大或工藝不恰當(dāng)時(shí)，就會(huì)在淬火區(qū)產(chǎn)生冷裂縫。

(2)焊縫金屬熱裂縫傾向較大：

因母材含碳量與硫、磷雜質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于焊條鋼芯，母材熔化后進(jìn)入熔池，使焊縫金屬含碳量增加塑性下降，加上硫、磷低熔點(diǎn)雜質(zhì)的存在，焊縫及熔合區(qū)在相變前就可能因內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。第30頁/共70頁第二節(jié)碳鋼的焊接

因此，焊接中碳鋼構(gòu)件，焊前必須進(jìn)行預(yù)熱，以減小焊接應(yīng)力，同時(shí)減慢熱影響區(qū)的冷卻速度，避免產(chǎn)生淬硬組織。

高碳鋼焊接性能更差，一般只是進(jìn)行修復(fù)。工藝措施更嚴(yán)格。第31頁/共70頁三.鑄鐵的補(bǔ)焊1.鑄鐵的焊接性鑄鐵碳、硅含量高，塑性很差，屬于焊接性很差的材料?；静豢紤]作為焊接結(jié)構(gòu)件,只是對(duì)鑄造生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的一些鑄造缺陷或在使用過程中鑄件產(chǎn)生的局部破損進(jìn)行焊補(bǔ)和修復(fù)。鑄鐵件的焊補(bǔ)和修復(fù)常用手弧焊和氣焊，焊補(bǔ)方法分為熱補(bǔ)焊和冷補(bǔ)焊。

第32頁/共70頁鑄件在焊接時(shí)易產(chǎn)生以下問題：①熔合區(qū)易產(chǎn)生白口組織和淬火組織;②鑄鐵因強(qiáng)度低、塑性差，焊接時(shí)極易產(chǎn)生裂紋;③鑄鐵因碳、硅含量高，焊接時(shí)極易產(chǎn)生CO、CO2和熔渣，易產(chǎn)生氣孔和夾渣缺陷;④鑄鐵熔化后，流動(dòng)性好，只適合平焊.第33頁/共70頁2.熱補(bǔ)焊熱補(bǔ)焊是鑄件焊前預(yù)熱到600℃～700℃，焊后緩冷的方法。熱焊法成本較高，勞動(dòng)條件差，生產(chǎn)率低，一般用于焊補(bǔ)需要切削加工的形狀復(fù)雜的鑄件和重要鑄件,如內(nèi)燃機(jī)缸蓋和氣缸體等。3.冷補(bǔ)焊冷補(bǔ)焊是鑄件不預(yù)熱或預(yù)熱溫度在400℃以下的焊接方法，主要用于焊補(bǔ)質(zhì)量要求不高的鑄件。焊接時(shí)采用細(xì)焊條小電流、短弧分段焊接工藝,焊后隨即輕輕錘擊焊縫以松弛應(yīng)力防止裂紋。第34頁/共70頁第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接焊接結(jié)構(gòu)中，用得最多的是低合金結(jié)構(gòu)鋼。普通低合金鋼在我國(guó)一般按屈服強(qiáng)度分等級(jí)，主要用于制造壓力容器、鍋爐、橋梁、船舶、車輛、起重機(jī)等。普通低合金鋼一般采用手工電弧焊和埋弧自動(dòng)焊，此外，厚板可用電渣焊，也可采用氣體保護(hù)焊，強(qiáng)度級(jí)別較低的可以用CO2氣體保護(hù)焊，屈服強(qiáng)度大于500MPa的高強(qiáng)鋼，宜用富氬混合氣體保護(hù)焊(例如Ar80%+CO220%)。第35頁/共70頁第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接第36頁/共70頁第三節(jié)合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接其焊接特點(diǎn)：（1）熱影響區(qū)的淬硬傾向:

焊接低合金鋼時(shí)，熱影響區(qū)可能產(chǎn)生淬硬組織，淬硬程度與鋼材的化學(xué)成分和強(qiáng)度級(jí)別有關(guān)。碳及合金元素的含量越高，鋼材強(qiáng)度級(jí)別就越高，焊后熱影響區(qū)的淬硬傾向也越大。（2）焊接接頭的裂縫傾向：延遲裂縫強(qiáng)度越高，焊接性能降低。第37頁/共70頁第五節(jié)有色金屬的焊接一、銅及銅合金的焊接銅及銅合金的焊接比低碳鋼困難得多，其原因是：①銅的導(dǎo)熱性很高，因此，焊前工件要預(yù)熱，焊接時(shí)要選用較大電流或火焰。②銅在液態(tài)易氧化，容易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力。

③銅在液態(tài)時(shí)吸氣性強(qiáng)，特別容易吸氫。

④銅的電阻極小，不適于電阻焊接。

⑤銅合金中的合金元素有的比銅更易氧化，使焊接的困難增大。

第38頁/共70頁第五節(jié)有色金屬的焊接銅及銅合金可用氬弧焊、氣焊、碳弧焊、釬焊等方法進(jìn)行焊接。采用氬弧焊是保證紫銅和青銅焊接質(zhì)量的有效方法。

氣焊紫銅及青銅時(shí)應(yīng)采用嚴(yán)格的中性焰。黃銅的焊接，目前最常用的焊接方法仍是氣焊，一般用輕微的氧化焰，采用含硅的焊絲。

第39頁/共70頁第五節(jié)有色金屬的焊接二、鋁及鋁合金的焊接鋁及鋁合金的焊接也比較困難，其焊接特點(diǎn)是：①鋁與氧的親和力很大；②鋁的導(dǎo)熱系數(shù)較大，要求使用大功率或能量集中的熱源，鋁的膨脹系數(shù)也較大，易產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形。③液態(tài)鋁能吸收大量的氫。④鋁在高溫時(shí)強(qiáng)度及塑性很低，因此常需采用墊板。

第40頁/共70頁第五節(jié)有色金屬的焊接目前焊接鋁及鋁合金的常用方法有氬弧焊、氣焊、點(diǎn)焊、縫焊和釬焊。氬弧焊是焊接鋁及鋁合金較好的方法，由于氬氣的保護(hù)作用和氬離子對(duì)氧化膜的陰極破碎作用，焊接時(shí)可不用焊劑，但氬氣純度要求大于99.9%。

第41頁/共70頁第六節(jié)異種金屬的焊接性分析異種金屬焊接通常要比同種金屬的焊接困難，因?yàn)槌私饘俦旧淼奈锢砘瘜W(xué)性能對(duì)焊接有影響外，兩種金屬材料性能的差異會(huì)更大程度上影響它們之間的焊接。1．結(jié)晶化學(xué)性的差異

兩種被焊金屬在冶金上是否相容取決于它們?cè)谝簯B(tài)和固態(tài)時(shí)的互溶性以及在焊接過程中是否會(huì)產(chǎn)生金屬間化合物（脆性相）。因此，在選擇材料搭配時(shí)，首先要滿足互溶性。

第42頁/共70頁第六節(jié)異種金屬的焊接性分析2．物理性能的差異

金屬的物理性能主要是熔化溫度，膨脹系數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)和電阻率等。它們的差異將影響焊接的熱循環(huán)過程和結(jié)晶條件，增加焊接應(yīng)力，降低接頭質(zhì)量，使焊接困難。異種金屬的焊接方法

1．熔焊

異種金屬焊接中應(yīng)用較多的是熔焊方法，采用熔焊最大特點(diǎn)是控制稀釋率和金屬間化合物的產(chǎn)生。

第43頁/共70頁第六節(jié)異種金屬的焊接性分析為了減少稀釋率，降低熔合比或控制不同金屬母材的熔化量，常可選用熱源能量密度較高的電子束焊、激光焊、等離子弧焊等方法。

2．壓焊

當(dāng)焊接異種金屬接頭時(shí)，壓焊具有一定的優(yōu)越性，只要接頭形式允許，采用壓焊往往是比較合理的選擇。不過，大多數(shù)壓焊方法對(duì)接頭形式具有一定要求。

第44頁/共70頁§3.4焊接件的結(jié)構(gòu)工藝性

設(shè)計(jì)焊接件時(shí),不僅要考慮到焊件的使用性能，還要考慮低廉。焊件結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)包括結(jié)構(gòu)材料的選擇、接頭形式、焊縫布置焊件結(jié)構(gòu)的工藝性能，使焊件生產(chǎn)簡(jiǎn)便、質(zhì)量?jī)?yōu)良、成本等方面。一.焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇

1.在滿足焊接件使用性能的前提下，應(yīng)盡量選用焊接性能良好的材料。

低碳鋼和普通低合金鋼的焊接性良好，價(jià)廉，焊接工藝簡(jiǎn)單，易于保證焊接質(zhì)量，應(yīng)優(yōu)先選用。而＞0.5%C的碳鋼和碳當(dāng)量＞0.6%的合金鋼焊接性能不好，應(yīng)盡量避免采用。在選用兩種不同材料進(jìn)行焊接時(shí)，應(yīng)注意它們焊接性的差異。第45頁/共70頁2.

在設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)多采用工字鋼、槽鋼和鋼管等成型材料，對(duì)形狀比較復(fù)雜的部分可以采用鑄鋼、鍛鋼和沖壓件來焊接。這樣可減少焊縫數(shù)量、簡(jiǎn)化焊接工藝，還可以增加結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度和鋼度，如圖4-22。第46頁/共70頁

3.焊接結(jié)構(gòu)件應(yīng)盡量采用同等厚度的材料焊接，有利于避免應(yīng)力集中、接頭兩邊受熱不均而產(chǎn)生焊不透等缺陷。如采用厚度不等的材料焊接時(shí)應(yīng)在較厚的板材上加工出過渡形式，如圖4-23。第47頁/共70頁二.焊接接頭形式1.常見接頭形式

接頭基本形式有對(duì)接接頭、搭接接頭、角接接頭和T形接頭。接頭形式的選擇主要根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀、使用要求和焊接生產(chǎn)工藝而定。2.接頭形式的選用對(duì)接接頭應(yīng)力分布均勻、接頭質(zhì)量容易保證、節(jié)省材料，是使用最多的接頭形式，重要的受力焊縫應(yīng)盡量選用。但焊前準(zhǔn)備和裝配要求較高。搭接接頭不需開坡口、裝配要求不高，常應(yīng)用于受力不大的架結(jié)構(gòu)，但搭接接頭受力時(shí)產(chǎn)生附加彎矩，且金屬消耗量較大，一般應(yīng)避免采用。當(dāng)接頭構(gòu)成直角或一定角度連接時(shí)，則必須采用角接接頭和T形接頭。第48頁/共70頁3.坡口形式、選用及加工要求

當(dāng)焊件厚度較大時(shí)，為保證焊透，接頭處應(yīng)根據(jù)工件厚度加工出各種坡口，如圖4-24(a)、(b)、(c)。

第49頁/共70頁第50頁/共70頁第51頁/共70頁

由上圖可知，常用的坡口形式為I形坡口、V形坡口、X形坡口、U形坡口和K形坡口等。

V形和U形坡口單面焊，焊條容易到位，但焊后變形較大，焊條消耗量也大。X形和雙U形坡口受熱均勻，變形小,焊條消耗較少,但必須雙面施焊，有時(shí)受焊件結(jié)構(gòu)所限制。因此，坡口形式的選擇主要根據(jù)板厚和熔透要求，同時(shí)應(yīng)考慮坡口加工經(jīng)濟(jì)性和焊接工藝性。通常，要求焊透的重要受力焊縫應(yīng)盡量采用雙面焊，以利于保證質(zhì)量。第52頁/共70頁三.焊縫的布置1.焊縫的位置應(yīng)便于操作第53頁/共70頁2.焊縫應(yīng)避開應(yīng)力最大和應(yīng)力集中的部位第54頁/共70頁

3.焊縫布置應(yīng)盡可能分散焊縫的交叉和密集使接頭部位嚴(yán)重過熱，組織惡化，性能下降，而且會(huì)產(chǎn)生變形和裂紋(圖4-27)。第55頁/共70頁4.焊縫位置應(yīng)盡可能對(duì)稱，以便減少變形第56頁/共70頁5.焊縫位置應(yīng)遠(yuǎn)離加工表面

第57頁/共70頁結(jié)構(gòu)名稱：中壓容器材料：16MnR（原材料尺寸為1200×5000mm2）件厚：筒身12mm；封頭14mm；入孔圈20mm；管接頭7mm生產(chǎn)數(shù)量：小批生產(chǎn)

中壓容器外形圖典型焊件的工藝設(shè)計(jì)第58頁/共70頁

筒身用鋼板冷卷，分為三節(jié)，為避免焊縫密集，筒身縱焊縫可相互錯(cuò)開180°，封頭應(yīng)采用熱壓成型，與筒身連接處應(yīng)有30mm～50mm的直段，使焊縫躲開轉(zhuǎn)角應(yīng)力集中位置。人孔圈如卷板機(jī)功率有限，可加熱卷制，其工藝圖如下圖。工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)第59頁/共70頁序號(hào)焊縫名稱焊接方法選擇與焊接工藝接頭型式焊接樣1筒身縱縫1、2、3

因容器質(zhì)量要求高，又小批生產(chǎn)，采用埋弧焊雙面焊，先內(nèi)后外。因材料為16MnR應(yīng)在室內(nèi)焊接（以下同）。H08MnA焊絲,431焊劑,結(jié)507焊條.2筒身環(huán)縫

4、5、6、7

采用埋弧焊，順序焊4、5、6焊縫先內(nèi)后外。7裝配后先在內(nèi)部用手弧焊封底，再用自動(dòng)焊焊外環(huán)縫。

同上3管接頭焊接

管壁為7mm，角焊縫插和式裝配采用手弧焊，雙面焊。

結(jié)507焊條4入孔圈縱縫

板厚20mm，焊縫短（100mm）選用手弧焊，平焊位置，V型坡口

結(jié)507焊條5入孔圈焊接

處于立焊位置的圓角焊縫，采用手弧焊。單面坡口雙面焊，焊透。

結(jié)507焊條第60頁/共70頁3.5焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.5.1焊件材料的選擇1、盡量選用可焊性好的材料：（1）C<0.25%的低碳鋼或CE<0.4%的低合金鋼。（2）盡量選用鎮(zhèn)靜鋼。2、異種金屬焊接時(shí)焊縫應(yīng)與低強(qiáng)度金屬等強(qiáng)度，而工藝應(yīng)按高強(qiáng)度金屬設(shè)計(jì)。3、盡量采用工字鋼、槽鋼、角鋼和鋼管等型材。第61頁/共70頁第62頁/共70頁3.5.2焊接方法的選擇1、單件生產(chǎn)鋼結(jié)構(gòu)件時(shí)：（1）板厚在3-10mm,強(qiáng)度較低，且焊縫較短應(yīng)選用手弧焊。（2）板厚在10mm以上，焊縫為長(zhǎng)直焊縫或環(huán)焊縫應(yīng)選用埋弧焊。（3）板厚小于3mm，焊縫較短應(yīng)選用CO2焊。2、大批量生產(chǎn)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)：（1）板厚小于3mm,無密封要求應(yīng)選用電阻點(diǎn)焊。有密封要求應(yīng)選用縫焊。第63頁/共70頁3.5.2焊接方法的選擇（2）板厚在3-10mm，焊縫短應(yīng)用CO2