焊接的结构工艺性

焊接结构的设计，除考虑结构的使用性能要求外，还应考虑结构的工艺性能，以力求生产率高，成本低，满足经济性的要求。焊接结构工艺性一般包括焊接结构材料选择，焊缝布置和焊接接头设计等方面内容。 焊接结构材料的选择 随着焊接技术的发展，工业上常用的金属材料一般均可焊接。但材料的焊接性不同，焊后接头质量差别就很大。因此，应尽可能选择焊接性良好的焊接材料制造焊接构件。特别是优先选用低碳钢和普通低合金钢等材料，其价格低廉，工艺简单，易于保证焊接质量。 焊缝布置 焊缝布置一般工艺设计原则如下。
①焊缝布置应尽可能分散，避免过分集中和交叉。焊缝密集和交叉会加大热影响区，使组织恶化，性能下降。两条焊缝间距一般要求大于三倍板厚且不小于100mm。 ②焊缝布置应避开应力集中部位。焊接接头往往是焊接结构的薄弱环节，存在残余应力和焊接缺陷。因此，焊接应避开应力较大部位，尤其是应力集中部位。如焊接钢梁焊缝不应在梁的中间而应当均分；压力容器一般不用平板封头、无折边封头，而应采用蝶形封头和球形封头。 ③焊缝布置应尽可能对称。焊缝对称布置可使焊接变形相互抵消，偏于截面重心一侧，焊后会产生较大的弯曲变形；焊缝对称布置，焊后不会产生明显变形。 ④焊缝布置应便于焊接操作。焊条电弧焊时，要考虑焊条能到达待焊部位。电焊和焊缝时，应考虑电极能方便进入待焊位置。 ⑤尽量减少焊缝长度和数量。减少焊缝长度和数量，可减少焊接加热，减少焊接应力和变形，同时减少焊接材料消耗，降低成本，提高生产效率。 ⑥焊缝应尽量避开机械加工表面。有些焊接结构需要进行机械加工，为保证加工表面精度不受影响，焊缝应避开这些加工表面。 焊接接头设计 (1)接头形式设计
　　焊接碳钢和低合金钢的基本接头形式有对接、搭接、角接和T形接头四种，接头形式的选择是根据结构的形状，强度要求，工件厚度，焊接材料消耗量及其他焊接工艺而决定。 对接接头受力比较均匀，节省材料，但对下料尺寸精度要求高。搭接接头因被焊工件不在同一平面上，受力时接头产生附加弯曲应力，但对下料尺寸精度要求低，因此，锅炉，压力容器等结构的受力焊缝常用对接接头。对于厂房屋架，桥梁，起重机吊臂等结构，对采用搭接接头。角接和T形接头受力都比对接接头复杂，但接头成一定角度或直角连接时，必须采用这类接头。对于薄板气焊或钨极氩弧焊，为避免工件烧穿或为了节省焊丝，常采用卷边设计。 (2)坡口形式设计
　　板厚在6mm以下对接时，可不开坡口。厚板焊接时，为保证焊透，应开制坡口。焊条电弧焊采用的基本坡口形式有I形坡口、V形坡口、X形坡口，U形坡口等四种。坡口的加工方法常有气割，切削加工(刨削和切削等)、碳弧气刨等。 在板厚相等的情况下， X形坡口比V形坡口需要的填充金属少。因此X形坡口焊接所消耗的焊条少，所需焊接工时也少，并且焊后角变形小，x形坡口需要双面焊。 U形坡口根部较宽，允许焊条深入与运条，容易焊透，比V形坡口省焊条，省工时，焊接变形也较小，但因U形坡口形状复杂，需用切削加工准备坡口，成本较高，一般只在重要的受动载的厚板焊接结构中采用。 一般来说，要求焊透的受力焊缝，在焊接工艺可行的情况下能双面焊的都采用双面焊。这样，容易保证焊接质量，容易全部焊透，焊接变形也小。如果被焊的两块金属厚度差别较大，接头两边受热不均匀，容易产生焊不透等缺陷，接头处还会造成应力集中，应在较厚板上单面或双面切薄。 本文参考《焊接材料手册》一书。 相关链接
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