焊接件结构基本工艺.doc

焊接件构造工艺性
在焊接构造生产制造中，除考虑使用性能之外，还应考虑制造时焊接工艺特点及规定，才干保证在较高生产率和较低成本下，获得符合设计规定产品质量。
焊接件构造工艺性应考虑到各条焊缝可焊到性、焊缝质量保证，焊接工作量、焊接变形控制、材料合理应用、焊后热解决等因素，详细重要体当前焊缝布置、焊接接头和坡口形式等几种方面。
一、焊缝布置
焊缝位置对焊接接头质量、焊接应力和变形以及焊接生产率均有较大影响，因而在布置焊缝时，应考虑如下几种方面。
1．焊缝位置应便于施焊，有助于保证焊缝质量
焊缝可分为平焊缝、横焊缝、立焊缝和仰焊缝四种型式，如图1所示。其中施焊操作最以便、焊接质量最容易保证是平焊缝，因而在布置焊缝时应尽量使焊缝能在水平位置进行焊接。

图1 焊缝空间位置
a)平焊 b)横焊 c)立焊 d)仰焊
除焊缝空间位置外，还应考虑各种焊接办法所需要施焊操作空间。图2所示为考虑手工电弧焊施焊空间时，对焊缝布置规定；图3所示为考虑点焊或缝焊施焊空间（电极位置）时焊缝布置规定。

图2手工电弧焊对操作空间规定
a）合理 b）不合理

图3 电阻点焊和缝焊时焊缝布置
a）合理 b）不合理
此外，还应注意焊接过程中对熔化金属保护状况。气体保护焊时，要考虑气体保护作用，如图4所示。埋弧焊时，要考虑接头处有助于熔渣形成封闭空间，如图5所示。

图4 气体保护电弧焊时焊缝布置
a）合理 b）不合理

图5 埋弧焊时焊缝布置
a）合理 b）不合理
2．焊缝布置应有助于减少焊接应力和变形
通过合理布置焊缝来减小焊接应力和变形重要有如下途径：
（1）尽量减少焊缝数量 采用型材、管材、冲压件、锻件和铸钢件等作为被焊材料。这样不但能减小焊接应力和变形，还能减少焊接材料消耗，提高生产率。如图6所示箱体构件，如采用型材或冲压件（图6b）焊接，可较板材（图6a）减少两条焊缝。

图6 减少焊缝数量
（2）尽量分散布置焊缝 如图7所示。焊缝集中分布容易使接头过热，材料力学性能减少。两条焊缝间距普通规定不不大于三倍或五倍板厚。 ？

图7分散布置焊缝
a）不合理 b）合理
（3）尽量对称分布焊缝 如图8所示。焊缝对称布置可以使各条焊缝焊接变形相抵销，对减小梁柱构造焊接变形有明显效果。

图8 对称分布焊缝
a）不合理 b）合理
3．焊缝应尽量避开最大应力和应力集中部位
如图9所示。以防止焊接应力与外加应力互相叠加，导致过大应力而开裂。不可避免时，应附加刚性支承，以减小焊缝承受应力。

图9 焊缝避开最大应力集中部位
a）不合理 b）合理
4．焊缝应尽量避开机械加工面
普通状况下，焊接工序应在机械加工工序之前完毕，以防止焊接损坏机械加工表面。此时焊缝布置也应尽量避开需要加工表面，由于焊缝机械加工性能不好且焊接残存应力会影响加工精度。如果焊接构造上某一部位加工精度规定较高，又必要在机械加工完毕之后进行焊接工序时，应将焊缝布置在远离加工面处，以避免焊接应力和变形对已加工表面精度影响，如图10所示。

图10 焊缝远离机械加工表面
a）不合理 b）合理
二、焊接接头型式和坡口型式选取
1．焊接接头型式选取
接头型式：依照GB/T3375-94规定，手工电弧焊焊接碳钢和低合金钢基本焊接接头型式有对接接头、角接接头、搭接接头和T形接头四种，如图11所示。其中对接接头是焊接构造中使用最多一种形式，接头上应力分布比较均匀，焊接质量容易保证，但对焊前准备和装配质量规定相对较高。角接接头便于组装能获得美观外形，但其承载能力较差，普通只起连接作用，不能用来传递工作载荷。搭接接头便于组装，惯用于对焊前准备和装配规定简朴构造，但焊缝受剪切力作用，应力分布不均，承载能力较低，且构造重量大，不经济。T形接头也是一种应用非常广泛接头型式，在船体构造中约有70%焊缝采用T形接头，在机床焊接构造中应用也十分广泛。
在构造设计时，设计者应综合考虑构造形状、使用规定、焊件厚度、变形大小、焊接材料消耗量、坡口加工难易限度等因素，以拟定接头型式和总体构造型式。

图11 手弧焊接头及坡口型式
a) 对接接头 不开坡口 Y形坡口 双Y形坡口 U形坡口  双U形坡口
b)角接接头  单边V形坡口  Y形坡口  K形坡口 不开坡口 
c) 丁字接头 不开坡口 单边形坡口  K形坡口  单边双U形坡口
2．焊接坡口型式选取
为保证厚度较大焊件可以焊透，常将焊件接头边沿加工成一定形状坡口。坡口除保证焊透外，还能起到调节母材金属和填充金属比例作用，由此可以调节焊缝性能。坡口型式选取重要依照板厚和采用焊接办法拟定，同步兼顾焊接工作量大小、焊接材料消耗、坡口加工成本和焊接施工条件等，以提高生产率和减少成本。依照GB985-88规定，焊条电弧焊常采用坡口形式有不开坡口（I形坡口）、Y形坡口、双Y形坡口、U形坡口等，如图12所示。

图12  不同厚度钢板对接
手工电弧焊板厚6mm以上对接时普通要开设坡口，对于重要构造，板厚超过3mm就要开设坡口。厚度相似工件常有几种坡口型式可供选取，Y型和U型坡口只需一面焊，可焊到性较好，但焊后角变形大，焊条消耗量也大些。双Y型和双面U型坡口两面施焊，受热均匀，变形较小，焊条消耗量较小，在板厚相似状况下，双Y形坡口比Y形坡口节约焊接材料1/2左右，但必要两面都可焊到，因此有时受到构造形状限制。U型和双面U型坡口根部较宽，容易焊透，且焊条消耗量也较小，但坡口制备成本较高，普通只在重要受动载厚板构造中采用。表1例举了气焊、手工电弧焊和气体保护焊焊缝坡口几种形式和尺寸规定。
表1 气焊、手工电弧焊和气体保护焊焊缝坡口形式和尺寸举例
焊件厚度δ/mm
名 称
焊缝符号
坡口形式与坡口尺寸/mm
焊缝形式
焊缝标注办法
1～3
不开坡口
（I形坡口）

b=0～1.5

3～6

b=0～2.5

3～26
Y形坡口

α=40°～60°；b =0～3；P=1～4

20～60
U形坡口

β＝1°～8°；b=0～3;
P=1～4；R =6～8;

厚薄接头：如果采用两块厚度相差较大金属材料进行焊接，则街头处会导致应力集中，并且接头两边受热不匀医产生焊不透等缺陷。国标中规定，对于不同厚度钢板对接承载接头，当两板厚度差（δ-δ1）不超过表2规定期，焊接接头基本形式和尺寸按厚度较大板拟定，反之则应在厚板上作出单面或双面斜度，有斜度某些长度L≥3（δ-δ1），如图12所示。
表2 不同厚度钢板对接时容许厚度差
较薄板厚度δ1/mm
≥2～5
≥5～9
≥9～12
≥12
容许厚度差（δ-δ1）/mm
1
2
3
4
三、焊接构造工艺图
焊接构造工艺图：使用国标中规定关于焊缝图形符号、画法、标注等表达设计人员关于焊缝设计思想，并能被她人对的理解焊接构造图样。它与普通机器零件工艺图重要区别在于，它必要要表达出对焊缝工艺规定。
1、焊缝图示法和符号表达
⑴．焊缝图示法表达
如图13所示。焊缝正面用细实线短划表达（图13a），或用比轮廓粗2～3倍粗实线表达（图13b），在同一图样中，上述两种办法只能用一种。焊缝端面用粗实线划出焊缝轮廓，必要时用细实线画出坡口形状（图13c）。剖面图上焊缝区应涂黑（图13d）。用图示法表达焊缝还应当有相应标注，或另有阐明（图13e）。

图13 用图示法表达焊缝
⑵．焊缝符号表达
为了使焊接构造图样清晰，并减轻绘图工作量，普通不按图示法画出焊缝，而是采用某些符号对焊缝进行标注，如表1中所示。GB324–88、GB12212–90、GB5185–85中分别对焊缝符号和标注办法作了明确规定。
焊缝符号：①基本符号，用以表白焊缝横截面形状,；②辅助符号，用以表白焊缝表面形状特性，如焊缝表面与否齐平等；③补充符号，用以补充阐明焊缝某些特性，如与否带有垫板等。
焊缝符号通过指引线标注在图样焊缝位置，如图14所示。指引线普通由箭头线和两条基准线（一条为实线、另一条为虚线）构成，箭头指在焊缝处。标注对称焊缝或双面焊缝时，可免除基准线中虚线。必要时，焊缝符号可附带有尺寸符号和数据（如焊缝截面、长度、数量、坡口等）。还可以画焊缝局部放大图，并表白关于尺寸。

图14 焊缝标注办法
a)焊缝 b)焊缝正面标注办法 c)焊缝剖面标注办法
2、焊接构造工艺图
焊接构造工艺图事实上是装配图，但对于简朴焊接构件，普通不单画各构成件零件图，而是在构造图上标出各构成件所有尺寸。对于复杂焊接构件，应单独画出重要构成件零件图，个别小构成件仍附于构造总图上。由板料弯曲成形者，可附有展开图。
在焊接构造工艺图上，应表达出如下内容：
（1）构成件形状及各关于构成件之间互有关系；
（2）各构成件装配尺寸及关于板厚、型材规格等；
（3）焊缝图形符号和尺寸；
（4）焊接工艺规定。