机械加工基础：焊接结构设计教学教材.ppt

Fundamental of Mechanical Machining Technology;二、其它焊接方法;第一节 焊接结构件材料的选择; 强度等级低的低合金结构钢： 焊接性与低碳钢基本相同， 钢材价格也不贵， 强度能显著提高， 条件允许时应优先选用。 强度等级较高的低合金结构钢： 焊接性能虽然差些，但只要采取合适的焊接材料与工艺，也能获得满意的焊接接头。 设计强度要求高的重要结构可以选用。;镇静钢 脱氧完全，组织致密，质量较高，可选作重要的焊接结构。 沸腾钢 焊接时易产生裂纹。厚板焊接时还可能出现层状撕裂。不宜用作承受动载荷或严寒下工作的重要焊接结构件以及盛装易燃、有毒介质的压力容器。 异种金属的焊接 必须特别注意它们的焊接性及其差异。 一般要求接头强度不低于被焊钢材中的强度较低者，并应在设计中对焊接工艺提出要求。;; 设计焊接结构时，应多采用工字钢、槽钢、角钢和钢管等型材，以降低结构重量，减少焊缝数量、简化焊接工艺，增加结构件的强度和刚性。;第二节 焊接接头的工艺设计;(3) 焊缝应尽量避开最大应力断面和应力集中位置 对于受力较大、结构较复杂的焊接构件，在最大应力断面和应力集中位置不应该布置焊缝。; (4) 焊缝应尽量避开机械加工表面。有些焊接结构是一些零件，需要进行机械加工，其焊缝位置的设计应尽可能距离已加工表面远一些。; (5) 焊缝位置应便于焊接操作布置焊缝时，要考虑到有足够的操作空间。 ; 埋弧焊结构要考虑接头处在施焊中存放焊剂和熔池保持问题。;点焊与缝焊应考虑电极伸入方便。; 焊缝应尽量放在平焊位置，应尽可能避免仰焊焊缝，减少横焊焊缝。 良好的焊接结构设计，还应尽量使全部焊接部件，至少是主要部件能在焊接前一次装配点固，以简化装配焊接过程，节省场地面积，减少焊接变形，提高生产效率。;二、接头形式的选择与设计 接头形式应根据结构形状、强度要求、工件厚度、焊后变形大小、焊条消耗量、坡口加工难易程度、焊接方法等因素综合考虑决定。 1．接头形式; 对接接头受力比较均匀，是最常用的接头形式，重要的受力焊缝应尽量选用。 ;角接接头与T形接头受力情况都较对接接头复杂，但接头成直角或一定角度连接时，必须采用这种接头形式。; 搭接接头因两工件不在同一平面，受力时将产生附加弯矩，而且金属消耗量也大，一般应避免采用。但搭接接头不需开坡口，装配时尺寸要求不高，对某些受力不大的平面联接与空间构架，采用搭接接头可节省工时。 ;2．坡口形式 焊条电弧焊对板厚为 1～6 mm对接接头施焊时，一般可不开坡口 (即I形坡口)直接焊成。 当板厚增大时，为了保证焊透，接头处应根据工件厚度预先加工出各种形式的坡口。坡口角度和装配尺寸按标准选用。 两个焊接件的厚度相同时，可选用常用的坡口形式及角度。; Y形坡口和带钝边 U形坡口用于单面焊，其焊接性较好。但焊后角变形较大，焊条消耗量也大些。 双Y形坡口双面施焊，受热均匀，变形较小，焊条消耗量较少。但有时受结构形状限制。 带钝边U形坡口根部较宽，允许焊条深入，容易焊透。而且坡口角度小，焊条消耗量较小。但因坡口形状复杂，一般只在重要的受动载的厚板结构中采用。 带钝边双单边V形坡口主要用于 T形接头和角接接头的焊接结构中。;3．接头过渡形式 设计焊接构件最好采用相等厚度的金属材料，以便获得优质的焊接接头。 当两块厚度相差较大的金属材料进行焊接时，接头处会造成应力集中。接头两边受热不匀易产生焊不透等缺陷。 ; 不同厚度金属材料对接时，允许的厚度差如表4-9所示。如果δ1-δ超过表中规定值，或者双面超过 2(δ1-δ)时，应在较厚板料上加工出单面或双面斜边的过渡形式。 ; 钢板厚度不同的角接与T形接头受力焊缝，可考虑采取过渡形式。;4．其它焊接方法的接头与坡口形式 埋弧焊的接头形式与焊条电弧焊基本相同。但由于埋弧焊选用的电流大、熔深大，所以板厚小于12 mm时可不开坡口(即I形坡口)单面焊接。 板厚小于24 mm时，可不开坡口双面焊接。 焊更厚的工件时，必须开坡口。