焊接件结构工艺性

焊接结构工艺性焊接结构工艺性——设计的焊接结构在满足使用性能要求的前提下，力求做到制造方便，生产率高，成本低、焊接质量好。

焊接结构工艺性主要包括以下几个方面：一、焊接结构材料的选择（一）焊件材料选择原则：焊接结构件在选材时，总的原则是在满足使用要求的前提下，选用焊接性能好的材料。

如低碳钢和低合金钢具有良好的的焊接性能，设计焊接结构件时应该尽量选用这一类材料。

另外，选择焊接结构件材料时还应该注意以下几个问题：①对不同部位选用不同强度和性能的材料时，要考虑其焊接性的差异，对焊接性较差的材料可采用焊前预热和焊后热处理等工艺措施。

②对焊接性能尚不明确的新材料，必须预先进行焊接性试验，根据试验结果制定焊接工艺方案，采取相应的工艺措施。

③焊接结构件应该尽量采用工字钢、槽钢、角钢和钢管等型材。

这样可以减少焊缝数量，简化焊接工艺，提高结构件的强度和刚度。

④形状复杂的结构件可以采用铸——焊、锻——焊、冲压——焊接等复合工艺制造。

（二）常用金属材料的焊接性能1、碳素结构钢和低合金结构钢的焊接性能1）低碳钢：焊接性能优良，可采用任何一种焊接方法进行焊接。

2）中碳钢：焊接性能中等，焊缝易产生热裂，热影响区易产生脆硬组织甚至冷裂。

3）高碳钢：焊接性能差。

因此，不应该选择高碳钢制造焊接结构件。

4）低合金结构钢：强度级别低的低合金结构钢焊接性好。

强度级别高的低合金结构钢焊接性较差。

焊接前应该预热，并应对焊接件和焊接材料严格清理和烘干，选用低氢型焊条，采用合理的焊接顺序。

2、铸铁的焊接性能：焊接性能差。

铸铁不宜作焊接结构材料，只进行修复性补焊。

3、常用有色金属及其合金的焊接性能（1）铜及铜合金：焊接性能比低碳钢差。

容易产生焊不透现象（导热系数大），焊接变形大（热膨胀系数大）。

（2）铝及铝合金：焊接性能比低碳钢差，与铜及铜合金的焊接性能相当。

极易氧化，使焊缝产生夹渣，容易形成氢气孔，热裂纹。

焊接材料的选用（对于焊条的选用）1）按等强度原则选择：如果焊接接头有等强度要求，应该选择焊条的抗拉强度等级等于或稍高于母材的抗拉强度等级。

第四节焊接件的结构工艺性结构工艺性：指在一定的生产规模条件下，如何选择零件加工和装配的最佳工艺方案，因而焊接件的结构工艺性是焊接结构设计和生产中一个比较重要的问题，是经济原则在焊接结构生产中的具体体现。

在焊接结构的生产制造中，除考虑使用性能之外，还应考虑制造时焊接工艺的特点及要求，才能保证在较高的生产率和较低的成本下，获得符合设计要求的产品质量。

焊接件的结构工艺性应考虑到各条焊缝的可焊到性、焊缝质量的保证，焊接工作量、焊接变形的控制、材料的合理应用、焊后热处理等因素，具体主要表现在焊缝的布置、焊接接头和坡口形式等几个方面。

一、焊缝布置焊缝位置对焊接接头的质量、焊接应力和变形以及焊接生产率均有较大影响，因此在布置焊缝时，应考虑以下几个方面。

1．焊缝位置应便于施焊，有利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3-32所示。

其中施焊操作最方便、焊接质量最容易保证的是平焊缝，因此在布置焊缝时应尽量使焊缝能在水平位置进行焊接。

图3-32 焊缝的空间位置a)平焊 b)横焊 c)立焊 d)仰焊除焊缝空间位置外，还应考虑各种焊接方法所需要的施焊操作空间。

图3-33所示为考虑手工电弧焊施焊空间时，对焊缝的布置要求；图3-34所示为考虑点焊或缝焊施焊空间（电极位置）时的焊缝布置要求。

图3-33 手工电弧焊对操作空间的要求a）合理 b）不合理图3-34 电阻点焊和缝焊时的焊缝布置a）合理 b）不合理另外，还应注意焊接过程中对熔化金属的保护情况。

气体保护焊时，要考虑气体的保护作用，如图3-35所示。

埋弧焊时，要考虑接头处有利于熔渣形成封闭空间，如图3-36所示。

图3-35 气体保护电弧焊时的焊缝布置a）合理 b）不合理图3-36 埋弧焊时的焊缝布置a）合理 b）不合理2．焊缝布置应有利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主要有以下途径：（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。

第四章焊接结构工艺性审查为了提高设计产品的工艺性，工厂应对所有新设计的产品和改进设计的产品以及外来产品图样，在首次生产前均需进行结构工艺性审查。

本章主要介绍结构工艺性审查的目的、步骤、内容及结构工艺性分析。

第一节焊接结构工艺性审查的目的与步骤一、结构工艺性审查概念及审查的目的焊接结构的工艺性，是指所设计的焊接结构在具体的生产条件下能否经济地制造出来并采用最有效的工艺方法的可靠性。

焊接结构工艺性审查，是在满足产品设计使用要求的前提下分析其结构形式能否适应具体的生产工艺。

焊接结构是否经济合理，还与该产品的生产批量及生产厂家的设备条件有关。

如图4-2所示的三种管子弯头结构形式，每种形式的工艺性都只是适应一定的生产条件。

可见，审查焊接结构的工艺性主要目的是：保证产品结构设计的合理性，工艺的可行性，结构使用的可靠性和经济性。

二、焊接结构工艺性审查的步骤1．产品结构图审查对图样的基本要求：绘制的焊接结构图样，应符合机械制图国家标准中的有关规定。

图样应当齐全，除焊接结构的装配图外，还应有必要的部件图和零件图。

由于焊接结构一般都比较大，结构复杂，所以图样应选用适当的比例，也可在同一图中采用不同的比例绘出。

当产品结构较简单时，可在装配图上直接把零件的尺寸标注出来。

图样上的技术要求应该齐全合理，若不能用图形、符号表示时，应在技术要求中加以说明。

2．产品结构技术要求审查焊接结构的技术要求，一般包括使用要求和工艺要求。

使用要求：是指结构的强度、刚度、耐久性，以及在环境介质和温度的相对条件下的几何尺寸与力学性能、物理性能、致密性要求等；工艺要求：是指组成产品结构材料的焊接性及结构合理性、生产的方便性和经济性。

第二节焊接结构工艺性审查的内容一、从满足焊接结构强度的可行性分析结构的合理性1．从焊接接头的强度分析以4-4所示的铆接改为焊接结构为例，说明把铆接接头换成焊接接头，应根据接头承载状态及焊接生产特点，在保证强度和使用寿命的条件下选择合理的接头形式。

Q550低合金板结构件的焊接工艺目前，大型机械设备如煤矿机械设备、重型车辆、工程机械、港口机械等在使用过程中承受动、静载荷，同时有应力腐蚀现象，为保证此类产品有足够的强度及良好的使用性能该类产品大多采用高强板进行加工制作，在产品的制作过程中高强板的焊接质量的决定着制造的产品质量。

下面结合我厂产品制造中Q550低合金高强板使用情况，对Q550板的成份、焊接性能、焊接材料及焊接工艺等方面分析说明。

1 材料的化学成分分析Q550合金钢是在碳钢基础上，为改善钢的性能，在冶炼时加入一些合金元素，提高了钢的强度；细化了晶粒，增加了钢的韧性，改善钢的性能。

2 焊接性能分析钢材焊接性能的好坏主要取决于它的化学组成而其中影响最大的是碳元素，含碳量越高，可焊性越差，按照碳当量推荐的计算公式Q550碳当量：C当量=[C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15]*100%0.18+0.6/6+（0.8+0.3+0.12）/5+（0.8 +0.8）/15=0.63%Q550碳当量大于0.45%，焊接时有较明显的淬硬倾向大，热影响区容易形成硬而脆的马氏体组织，塑性和韧性下降，耐应力腐蚀性能恶化，冷裂纹倾向增加，因此焊接时需要较小的热输入量。

焊接热输入量过高，会导致热影响区性能降低；同时为防止产生裂纹，焊接过程中应严格保持低氢条件，为此焊接材料应严格脱脂，采用CO2气体保护焊，如CO2气体中水分过多，则应进行干燥处理。

3 焊接材料选择在焊接结构件的过程中，保证产品质量的首要条件是合理选择焊接材料及焊接工艺。

熔池金属是由母材金属和焊接材料在高温液态下共同组成的，成分偏析在发生物理反应的熔渣与金属之间产生，由于合金元素的氧化、还原、蒸发等，在热影响区内，会改变金属化学成分、金相组织和力学性能，例如，影响焊缝力学性的气孔是由熔入与析出氧、氮、氢等杂质造成的，并且热裂是由于纹熔池结晶时的成分偏析及结晶方式导致的，这些均在在成分偏析之后的凝固结晶过程中形成。

第八章结构工艺性第一节结构工艺性概述机器由许多零件组成，每一零件结构设计的是否合理直接关系到加工制造难易程度及对使用性能的影响，所以通常工程技术人员在设计整机或零部件时，要从机器的使用、制造等方面全面考虑。

为了评定机器结构的设计质量，通常引用“结构工艺性”概念。

如果所设计的产品（零件）根据一定的生产规模且能保证有较好的使用性能（如寿命长、效率高、安全可靠性、安装及维修方便等）前提下，能用劳动量小、高效率、材料消耗少、较低成本的方法制造出来，那我们说此“零件结构工艺性好”，或“具有结构工艺性”。

另外，如果设计的机器或零件既能保证使用要求，又可用最少的材料制造出来，我们称其为“节材性”。

节材性包括三个要素：1.机器或零件重量轻。

2.制造过程中产生废料少。

3.特殊钢材及稀有、贵重金属用量少。

生产一台机器或一个零件的过程，一般都要经过毛坯制造、切削加工、热处理和装配等过程，所以结构工艺性是个整体概念。

在进行结构设计时必须将各生产过程对零件结构工艺性的要求全面考虑，综合分析，不应顾此失彼，使在不同生产阶段都具有良好的工艺性。

如不能周全的兼顾到各工种时，则应抓住主要矛盾，以求确定出较理想的方案，从而获得较好的结构工艺性。

零部件的结构工艺性与生产规模密切相关，并随着科学技术发展而变化。

生产批量是影响结构工艺性的首要因素，批量大小不同，制造方法不同，结构工艺性不同。

先进制造工艺与新技术的发展与应用是促进零件结构工艺性变化的又一重要因素。

如采用电解、电火花、激光、超声波等加工工艺可使一些较复杂型面、难加工材料、微孔、窄缝等的加工变的较为容易，又如精密铸、锻、精密冲压、挤压、轧制等工艺，可使毛坯精度大大提高，接近于成品。

结构工艺性基本内容包括：a．机器的系列化、通用化、标准化及合理的技术要求；b．毛坯结构工艺性；c．切削加工零件结构工艺性；d．热处理结构工艺性；e．机器结构的装配工艺性第二节机器的“三化”及技术要求合理性机械行业迅速发展对各种机器的质量及品种多样化提出了更多的要求，但这给设计制造和维修带来了一定的难度及复杂化。

飞机结构零件钛合金焊接工艺优化与性能评估飞机结构零件的焊接工艺优化与性能评估引言：钛合金是一种常用于飞机结构零件制造的材料，它具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点，在航空工业中起到重要作用。

然而，钛合金的焊接工艺往往存在一系列问题，如焊缝质量不稳定、残余应力过高等。

因此，优化钛合金的焊接工艺，提高焊接质量和性能，对于保障飞机结构的安全和可靠性至关重要。

一、工艺优化1.选择合适的焊接方法钛合金的焊接方法通常包括惰性气体保护焊、电弧焊、激光焊等。

根据具体的应用场景和零件要求，选择合适的焊接方法至关重要。

例如，当焊接超薄钛合金零件时，激光焊是一种理想的选择，它具有焊缝小、热影响区小的优点，可以避免过热引起的变形和裂纹。

而对于较大尺寸的钛合金零件，例如飞机机身，惰性气体保护焊通常是首选，它能够提供良好的气氛保护，减少氧化物的生成。

2.优化焊接参数焊接参数的优化是提高焊接质量和性能的关键。

首先要确定合适的焊接电流、电压、焊接速度等参数，以保证焊接过程中的热输入和热输出平衡。

其次，需控制好焊接速度和预热温度，防止出现过快或过慢的情况。

此外，还需考虑钛合金的热特性和热传导性，合理设置预加热和喷水冷却等措施，以避免产生过高的残余应力和变形。

二、性能评估1.焊缝评估焊缝评估是对焊接性能的重要评价指标之一。

首先要检查焊缝的几何形状是否合理，是否存在缺陷，如焊孔、气孔、裂纹等。

其次要进行焊缝断口的金相组织分析，观察焊缝边界、晶粒大小和形状等情况。

同时还需进行焊缝的力学性能测试，包括抗拉强度、延伸率等指标，以评估焊缝的强度和塑性。

2.残余应力评估焊接过程中产生的残余应力是飞机结构零件常见的问题之一，它会对零件的稳定性和耐久性产生重要影响。

因此，需要通过合适的测试方法对焊接零件的残余应力进行评估。

常用的方法包括光弹法、X射线衍射法和电子衍射法等。

通过检测应力分布和大小，可以判断焊接零件的应力状态是否合理，是否存在应力集中和应力腐蚀等问题。