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1、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。,.4.1结构材料的选择结构材料指焊件材料。选择原则：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WC0.25%的碳钢，WC0.2%的低合金钢等。尽量采用廉价材料，以降低成本。尽量选用轧制型材，以减少焊缝、焊接应力。,.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
2、。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：材料的焊接性，低碳钢可采用各种焊接方法。焊件的结构特点；如
3、焊缝的长短、形状，焊件厚度等。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。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
4、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、形接。,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。常用的坡口形式有形，形，形，形，和双形等。,（1）各类坡口的特点：,1）形坡口：易于制备；板厚较大时难于焊透。2）形坡口：较易制备；厚板焊接时费工费料；焊接变形较大。3）形、形及双形坡口：焊接时省工省料；焊接变形小；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：薄板对接一般采用型
5、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，采用形、形等坡口；承载较大或精度要求较高时，宜采用形、形、和双形等坡口。,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。,824,3000,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,A U T S,（续表）,
