焊接结构焊接结构的基础知识
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焊接一点通焊接基础知识常用知识面世知识
注意：
焊接接头分类的原则仅根据焊接接头在容器 所处的位置而不是按焊接接头的结构形式分 类，所以，在设计焊接接头形式时，应由容 器的重要性、设计条件以及施焊条件等确定 焊接结构。这样，同一类别的焊接接头在不 同的容器条件下，就可能有不同的焊接接头 形式。
四、压力容器焊接结构设计的基本原则 1．尽量采用对接接头
1．筒体、封头及其相互间连接的焊接结构 纵、环焊缝必须采用对接接头。 对接接头的坡口形式可分为不开坡口（又称齐边坡口）、V 形坡口、X形坡口、单U形坡口和双U形坡口等数种，应根 据筒体或封头厚度、压力高低、介质特性及操作工况选择 合适的坡口形式。
2. 接管与壳体及补强圈间的焊接结构 一般只能采用角接焊和搭接焊，具体的焊接结构还与容器 的强度和安全性要求有关。有多种接头形式，涉及是否开 坡口、单面焊与双面焊、熔透与不熔透等问题。设计时， 应根据压力高低、介质特性、是否低温、是否需要考虑交 变载荷与疲劳问题等来选择合理的焊接结构。下面介绍常 用的几种结构。
焊接结构学 – 绪论
焊接技术在工业部门中应用的历史并不 长，但其发展却非常迅速。短短的几十 年中，焊接已在许多工业部门的金属结 构中，如建筑钢结构，船体，铁道车辆、 压力容器等几乎全部取代了铆接。此外， 在机械制造业中，以往由整铸整锻方法 生产的大型毛坯改成了焊接结构，目前， 世界主要工业国家生产的焊接结构占到 钢产量的45%。
图4 压力容器焊接接头分类
B类： 壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接 头、长颈法兰与接管连接的接头。但已规定为A、C、 D类的焊接接头除外。
C类： 平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、 接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层 包扎容器层板层纵向接头。
D类： 接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头。但 已规定为A、B类的焊接接头除外。
焊接结构生产基础知识习题
焊接结构生产基础知识一、填空题：1 •内应力是由于_____________ 、______________ 及 ______ 的变化等因素造成物体内部的不均匀性变形而引起的应力。
内应力的主要特点是_____ 2•根据内应力产生的原因不同，可以分为、 ___________________________ 、______________ 和3•根据内应力涉及的范围不同，可以将内应力分为 ____________ 、 __________ 和O4. ______________________________________ 物体在外力或温度等因素的作用下，其和发生变化，这种变化称为物体的变形。
5. _______________________________________________ 根据物体变形的性质不同，可以将变形分为 _____________________________________________ 和_____________ 。
物体单位长度的变形量称为 _________ 。
6. __________________________________________________ 焊接过程中焊件的变形方向与焊后焊件的变形方向 ______________________________________ 。
7. ________________________________________ 焊件在焊后所发生的尺寸缩短现象称为，它分为 _______________________________________ 和_________________ 两种。
8. ______________________________ 按焊接变形的特征，可分为__________ ' __________ 、 _________________________________ 、_________ 和_________ 等五种基本变形形式。
焊接基础知识
2. 焊接符号的组成
焊接符号一般由焊缝符号，指引线，焊缝尺寸符号等 三部分组成。如下图1.2.1
焊缝尺寸符号
一.焊接简述
4.焊接基本术语 (1).连接（焊接）：两个或更多的工件通过焊接而形
成永久性的连接。 (2).堆焊：为增大或恢复焊件的尺寸，或使焊件表面
获得具有特殊性能（耐热，耐腐蚀等）的熔敷金属层 而进行的焊接。 (3).单道焊：只熔敷一条焊道完成整条焊缝或者一个 焊层中只熔敷一条焊道的焊接。 (4).双道焊：熔覆两条焊道完成整条焊缝或者一个焊 层中熔覆两条焊道的焊接。 (5).单面焊：仅在焊件的一面施焊，完成整条焊缝而 进行的焊接. (6).双面焊：在焊件的两面施焊，完成整条焊缝而进 行的焊接.
钎焊——利用熔点比焊件低的釺焊材料与焊件共同加热至釺料熔化 （但焊件不熔化），填充到焊件的连接处，釺料冷凝后使工件焊合。 如烙铁焊、火焰焊等。适用于金属、非金属、异种材料之间的钎焊。
电弧焊
熔化极
焊条电弧焊（E，111） 埋弧焊（UP，12） 氩弧焊（MIG，131) CO2气体保护焊（MAG,135） 药芯焊丝电弧焊（MF，114）
熔焊
非熔化极
钨极惰性气体保护焊（Ar）焊(TIG,141) 钨极氢原子焊(WHG)
钨极等离子弧焊(WP,15)
焊
氧-氢焊接
接
气焊
氧-乙炔焊（G，311）
ห้องสมุดไป่ตู้
空气-乙炔焊
电子束焊（EB，51） 电渣焊(RES,72) 激光焊(LA,52) 铝热焊
锻焊
压焊 冷压焊
摩擦焊(FR,42) 扩散焊
电阻焊(R,2)
一.焊接简述
1.焊接的定义： 被焊工件的材质（同种或异种），通过加热
焊接结构的基础知识
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1.1 焊接接头的基本知识
锯齿缝搭接接头如图1一7所示，这是单面搭接接头的一种形式。直 缝单面搭接接头的强度和刚度比双面搭接低得多，所以只能用在受力 很小的次要部位。对背面不能施焊的接头采用锯齿形焊缝搭接，有提 高强度和刚度的作用。在背面施焊很困难时，这种接头是比较合理的。
3. T形(十字)接头 T形(十字)接头是将一件端面与另一件端面构成直角或近似直
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1.1 焊接接头的基本知识
的角焊缝是截面为直角等腰的，一般可用腰长K来表不其大小，通常 称K为焊脚尺寸。
角焊缝是一种应用最广泛的焊缝，与对接焊缝相比较，在力 学性能方面具有许多特点。以角焊缝构成的各种接头，其几何形状都 有急剧的变化，力线的传递比对接焊缝复杂，焊缝的根部与趾部的应 力集中，一般都比对接焊缝大。例如图1-13所示的十字接头，其力线 的传递就是挠曲不直的，在八点和月点都有较大的应力集中。正面角 焊缝的破断面往往与受力方向成200~300，但进行强度计算时，仍以 与受力方向成25。的最小截面为计算断面，按切应力计算强度。试验 证明，正面角焊缝的强度比侧面角焊缝高2000—3000;侧面角焊缝沿焊 缝长度上的是随焊脚尺寸K的增加而成正比增加的。单位面积的强度当K=20 mm 时比KX10 mm时约降低2000，但其屈服强度并不降低，如图1一14所示。 正面角焊缝的强度与其断面形状有关，如图1一15所示。其强度随0角
1.对接焊缝 对接焊缝的焊接边缘可分为卷边、平对或加工成V形、X形、K形和U 形等坡口(图1—11}。各种坡口尺寸可根据国家统一标准(GB985-1980 和GB986—7 980或根据具体情况而定。
对接焊缝开坡口的根本目的是为了确保接头的质量及其经济性。 坡口形式的选择主要取决于板材厚度、焊接方法和工艺过程。一般来 说，必须考虑以下几个问题。
1.1 焊接接头的基本知识
锯齿缝搭接接头如图1一7所示，这是单面搭接接头的一种形式。直 缝单面搭接接头的强度和刚度比双面搭接低得多，所以只能用在受力 很小的次要部位。对背面不能施焊的接头采用锯齿形焊缝搭接，有提 高强度和刚度的作用。在背面施焊很困难时，这种接头是比较合理的。
3. T形(十字)接头 T形(十字)接头是将一件端面与另一件端面构成直角或近似直
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1.1 焊接接头的基本知识
的角焊缝是截面为直角等腰的，一般可用腰长K来表不其大小，通常 称K为焊脚尺寸。
角焊缝是一种应用最广泛的焊缝，与对接焊缝相比较，在力 学性能方面具有许多特点。以角焊缝构成的各种接头，其几何形状都 有急剧的变化，力线的传递比对接焊缝复杂，焊缝的根部与趾部的应 力集中，一般都比对接焊缝大。例如图1-13所示的十字接头，其力线 的传递就是挠曲不直的，在八点和月点都有较大的应力集中。正面角 焊缝的破断面往往与受力方向成200~300，但进行强度计算时，仍以 与受力方向成25。的最小截面为计算断面，按切应力计算强度。试验 证明，正面角焊缝的强度比侧面角焊缝高2000—3000;侧面角焊缝沿焊 缝长度上的是随焊脚尺寸K的增加而成正比增加的。单位面积的强度当K=20 mm 时比KX10 mm时约降低2000，但其屈服强度并不降低，如图1一14所示。 正面角焊缝的强度与其断面形状有关，如图1一15所示。其强度随0角
1.对接焊缝 对接焊缝的焊接边缘可分为卷边、平对或加工成V形、X形、K形和U 形等坡口(图1—11}。各种坡口尺寸可根据国家统一标准(GB985-1980 和GB986—7 980或根据具体情况而定。
对接焊缝开坡口的根本目的是为了确保接头的质量及其经济性。 坡口形式的选择主要取决于板材厚度、焊接方法和工艺过程。一般来 说，必须考虑以下几个问题。
焊接基础知识
熔焊工艺基础
改善焊接头组织与性能的措施
正确选择线能量 ➢ 线能量——由焊接电源输入给单位长度焊缝的能量值。 它与焊接速度、焊接电流和电压有关。
焊缝的合金化处理
焊件预热和焊后热处理
熔焊工艺基础
弧焊电源及其特性
焊接电弧——指由焊接电源供给的，具有一定电压的两电极间或 电极与焊件间，在气体介质中产生强烈而持久的放电现象。 ➢ 特点：低电压（10—50V） 大电流（几安-几千安） 温度高（5000—30000k）
焊接
熔焊工艺基础
熔焊的冶金原理 焊接接头的组织与性能 改善焊接头组织与性能的措施
熔焊工艺பைடு நூலகம்础
熔焊的冶金原理
在焊接过程中，金属母材和焊条被加热熔化形成熔池，当金属至高温冷 却，要发生冶金化学反应，与一般冶炼比较有以下特点： ➢ 熔池的温度高 ➢ 熔池的体积小，凝固速度快，造成化学成分不均匀易产生气孔、夹 杂等缺陷。 ➢ 氮和氢在高温是熔于金属液与铁形成化合物，造成焊缝脆性。 ➢ 焊缝金属的塑性、韧性低。
焊接材料 ➢ 焊条——由金属焊芯和涂于焊心外部的药皮（涂料）两部分组成。 ➢ 钛钙型焊条（酸性焊条） 特点：溶渣流动性好、易脱渣、电弧稳定、飞溅小、焊波整齐 应用：适用全位置焊接，交、直流及正、反接均可使用 ➢ 低氢焊条（碱性焊条） 特点：溶渣流动性好，工艺要求一般，采用短电弧，焊接时要求焊条必须干燥。 应用：可全位置焊接，电源为直流反接。
生机械化和劳动条件较好等。 不足——焊接位置受限（只能平焊），可见度差，不
适于薄板件焊接。 应用——中厚板、多种材料、多种产品焊接。 种类——自动埋弧焊（全机械）、半自动埋弧焊（手
送焊丝）
埋弧焊
焊接材料、工艺及设备
焊接材料 ➢ 焊丝——作用相当焊条芯 ➢ 焊剂——相当药皮
焊接结构图的识读
焊接符号的意义
不同的焊接符号代表不同的焊接工艺和要，如角焊、对接 焊、搭接焊等。了解和掌握焊接符号的意义是正确识读焊接 结构图的基础。
焊接符号的标注原则与方法
标注原则
焊接符号的标注应遵循简明扼要、清晰易懂的原则，方便施工人员进行理解和 操作。
标注方法
标注方法包括基本标注和补充标注两种。基本标注用于表示焊接工艺和形式， 补充标注用于表示质量要求和其他特殊要求。
特点
具有直观性、详细性和规范性， 能够清晰地表达焊接结构的形状 、尺寸和焊接工艺要求。
焊接结构图的种类与用途
种类
包括全焊接结构图、部分焊接结构图 、简略焊接结构图等。
用途
主要用于指导焊接施工、检验和验收 ，同时也是焊接工艺评定和焊接质量 管理的依据。
焊接结构图的基本要素
焊接接头
包括对接、角接、搭接、T形连 接等，表示不同焊接接头的方 式和特点。
焊接结构图的绘制流程与规范
分析图纸
建立模型
首先需要对图纸进行分析，了解焊接结构 的形状、尺寸、材料等信息，为后续的绘 制工作做好准备。
根据分析结果，使用CAD软件建立焊接结 构的三维模型，并确保模型的准确性。
标注尺寸
检查与修改
在模型建立完成后，需要对各个部件的尺 寸进行标注，以便后续的加工和装配。
04 焊接结构图的应用与实例 分析
焊接结构图在工程设计中的应用
1
焊接结构图是工程设计中常用的图纸之一，用于 表示焊接结构的形状、尺寸、焊接方法、焊接材 料等信息。
2
在工程设计中，焊接结构图主要用于设计钢结构、 压力容器、管道等结构，是施工前进行详细规划 和设计的重要依据。
3
焊接结构图在设计过程中需要考虑结构的稳定性、 强度、刚度等因素，以确保结构的可靠性和安全 性。
不同的焊接符号代表不同的焊接工艺和要，如角焊、对接 焊、搭接焊等。了解和掌握焊接符号的意义是正确识读焊接 结构图的基础。
焊接符号的标注原则与方法
标注原则
焊接符号的标注应遵循简明扼要、清晰易懂的原则，方便施工人员进行理解和 操作。
标注方法
标注方法包括基本标注和补充标注两种。基本标注用于表示焊接工艺和形式， 补充标注用于表示质量要求和其他特殊要求。
特点
具有直观性、详细性和规范性， 能够清晰地表达焊接结构的形状 、尺寸和焊接工艺要求。
焊接结构图的种类与用途
种类
包括全焊接结构图、部分焊接结构图 、简略焊接结构图等。
用途
主要用于指导焊接施工、检验和验收 ，同时也是焊接工艺评定和焊接质量 管理的依据。
焊接结构图的基本要素
焊接接头
包括对接、角接、搭接、T形连 接等，表示不同焊接接头的方 式和特点。
焊接结构图的绘制流程与规范
分析图纸
建立模型
首先需要对图纸进行分析，了解焊接结构 的形状、尺寸、材料等信息，为后续的绘 制工作做好准备。
根据分析结果，使用CAD软件建立焊接结 构的三维模型，并确保模型的准确性。
标注尺寸
检查与修改
在模型建立完成后，需要对各个部件的尺 寸进行标注，以便后续的加工和装配。
04 焊接结构图的应用与实例 分析
焊接结构图在工程设计中的应用
1
焊接结构图是工程设计中常用的图纸之一，用于 表示焊接结构的形状、尺寸、焊接方法、焊接材 料等信息。
2
在工程设计中，焊接结构图主要用于设计钢结构、 压力容器、管道等结构，是施工前进行详细规划 和设计的重要依据。
3
焊接结构图在设计过程中需要考虑结构的稳定性、 强度、刚度等因素，以确保结构的可靠性和安全 性。
《焊接结构识图》课件
根据检验结果，对符合要求的焊接结 构进行验收，对不符合要求的进行返 修或报废处理。
04
焊接结构的缺陷与预防措施
焊接结构的主要缺陷
气孔
在焊接过程中，熔池中的气体在金属冷却凝固之前未能完全逸出，形成的气孔。
夹渣
焊接过程中，焊缝内残留的熔渣或其他杂质。
未焊透
焊接接头根部未完全熔透的现象。
裂纹
焊接过程中，由于热应力、材料缺陷等原因，在焊缝中产生的缝隙。
下安全可靠。
工艺可行性
焊接结构设计应考虑制造工艺 的可行性，包括焊接方法的选 用、焊接顺序的安排、焊缝位 置的确定等。
经济性
焊接结构设计应注重经济性， 尽可能减少焊接工作量，优化 材料利用，降低制造成本。
美观性
焊接结构应尽量保持表面平整 、光滑，减少焊接缺陷和变形
，以达到美观的效果。
02
焊接结构图的识读
焊接工艺的制定与实施
焊接方法的确定
根据焊接要求和材料特性，选择合适的焊接方法 ，如电弧焊、气体保护焊、激光焊等。
焊接操作的实施
按照制定的焊接工艺进行操作，确保焊接质量。
ABCD
焊接参数的设定
根据焊接方法和材料特性，设定合适的焊接参数 ，如电流、电压、焊接速度等。
焊接过程中的监控
在焊接过程中对焊接质量进行实时监控，及时发 现并处理问题。
焊接缺陷的预防措施
选用合适的焊接工艺和材料， 控制焊接参数，如电流、电压
、焊接速度等。
焊前清理焊缝，去除杂质、油 污等。
采取合适的焊接顺序和方向， 减少热应力和收缩应力。
焊后进行质量检测，及时发现 并处理缺陷。
焊接缺陷的修复方法
01
对于气孔和夹渣，可采用打磨、补焊等方法进行修 复。
04
焊接结构的缺陷与预防措施
焊接结构的主要缺陷
气孔
在焊接过程中，熔池中的气体在金属冷却凝固之前未能完全逸出，形成的气孔。
夹渣
焊接过程中，焊缝内残留的熔渣或其他杂质。
未焊透
焊接接头根部未完全熔透的现象。
裂纹
焊接过程中，由于热应力、材料缺陷等原因，在焊缝中产生的缝隙。
下安全可靠。
工艺可行性
焊接结构设计应考虑制造工艺 的可行性，包括焊接方法的选 用、焊接顺序的安排、焊缝位 置的确定等。
经济性
焊接结构设计应注重经济性， 尽可能减少焊接工作量，优化 材料利用，降低制造成本。
美观性
焊接结构应尽量保持表面平整 、光滑，减少焊接缺陷和变形
，以达到美观的效果。
02
焊接结构图的识读
焊接工艺的制定与实施
焊接方法的确定
根据焊接要求和材料特性，选择合适的焊接方法 ，如电弧焊、气体保护焊、激光焊等。
焊接操作的实施
按照制定的焊接工艺进行操作，确保焊接质量。
ABCD
焊接参数的设定
根据焊接方法和材料特性，设定合适的焊接参数 ，如电流、电压、焊接速度等。
焊接过程中的监控
在焊接过程中对焊接质量进行实时监控，及时发 现并处理问题。
焊接缺陷的预防措施
选用合适的焊接工艺和材料， 控制焊接参数，如电流、电压
、焊接速度等。
焊前清理焊缝，去除杂质、油 污等。
采取合适的焊接顺序和方向， 减少热应力和收缩应力。
焊后进行质量检测，及时发现 并处理缺陷。
焊接缺陷的修复方法
01
对于气孔和夹渣，可采用打磨、补焊等方法进行修 复。
第一章 焊接结构基本知识
图1-9 锻压设备机身焊接结构型式
（3）减速器箱体焊接结构
• 减速器箱体是安装各传动轴的基础部件，由于减速器工作时各轴传递 转矩时要产生比较大的反作用力，并作用在箱体上，因此要求箱体应 具有足够的刚度，以确保各传动轴相对位置精度。如果箱体刚度不足， 不仅使减速器的传动效率降低，而且还会缩短齿轮的使用寿命。采用 焊接结构箱体能获得较大的强度和刚度，且结构紧凑，重量较轻。 • 减速器箱体结构形式繁多，在小批量生产时，采用焊接减速器箱体较 为合理。焊接减速器箱体一般制成剖分式结构，即把一个箱体分成上 下两个部分，分别加工制造，然后在剖分面处通过螺栓将两个半箱连 成一个整体，如图1—10所示，为一个单壁剖分式减速器箱体焊接结 构。为了增加焊接箱体的刚度，通常在壁板的轴承支座处用垂直筋板 加强，并与箱体的壁板焊接成一个整体。小型焊接箱体的轴承支座用 厚钢板弯制，大型焊接箱体的轴承支座可以采用铸件或锻件。轴承支 座必须有足够的厚度，以保证机械加工时有一定的加工余量。焊接箱 体的下半部分由于承受传动轴的作用力较大并与地面接触，因此必须 采用较厚的钢板制作。
图1-14 球形和圆筒形压力容器
2. 压力容器分类和构造
（1）按工艺用途分类 （2）按壳体的承压方式分类 （3）按设计压力分类
（1）按工艺用途分类
• 反应压力容器 用于完成介质的物理、化学反应。 如反应器、反应釜、分解塔、合成塔和煤气发生 炉等。 • 换热压力容器 用于完成介质的热量交换。如 换热器、冷却塔、冷凝器、蒸发器、加热器等。 • 分离压力容器 用于完成介质的流体压力平衡和 气体净化分离等。如分离器、过滤器、缓冲器、 洗涤器、吸收塔和干燥塔等。 • 储存压力容器 用于盛装生产用的原料气、液体、 液化气体等。如储罐、球罐等。
第1章 焊接结构基本知识
第一章 焊接结构的基础知识
作业时或在特别潮湿的场所作业时，其安全电压不
超过12 V。
(4)焊工的工作服、手套、绝缘鞋应保持干燥。
(5)在潮湿的场地工作时，应选用干燥的木板或橡胶 板等绝缘物作垫板。
(6)焊工在拉、合电源开关或接触带电物体时，必须 单手进行。因为双手操作电源开关或接触带电物体 时，如发生触电，会通过人体心脏形成回路，导致 触电者迅速死亡。
防触电和触电后的急救方法等知识，严格遵守有关 部门规定的安全措施，防止触电事故发生。
(2)遇到焊工触电时，切不可赤手去拉触电者，应先
迅速将电源切断。如果切断电源后触电者呈昏迷状
态，应立即对其施行抢救，直至送到医院。
(3)在光线昏暗的场地或容器内操作和夜间工作时，
使用的工作照明灯的安全电压应不高于36 V，高空
（4）角接接头 是两焊件端部构成大于30°、小于135°夹角 的接头，多用于箱形构件。
（5）端接接头 是两焊件重叠放置或两焊件表面之间的夹角不大 于30º 构成的端部接头
2．电阻焊接头
电阻焊接头是在热（电
阻热）和机械力联合作
用下，通过金。
1）对焊接头用于各种杆件和板件的连接，对
组成的承受横向弯曲的格构式结构。
图
桁架的组成及受力特点
图
桁架的应用举例
（2）桁架的设计
桁架结构设计的主要参数是跨度和高度，这
些参数必须以满足刚度的要求为先决条件。 例如，一般桥梁桁架的跨度较大，其节点间 的尺寸（各杆件的长度）也比其他桁架大得 多，因此要求具有较大的刚度。
（3）桁架的生产
焊接梁是由钢板或型钢焊接成形的结构件，
通常多应用于载荷和跨度都较大的场合，如
焊接结构基本知识(1)
身结构的减震性。
4）尺寸稳定性问题
• 焊接机身中存在较严重的焊接残余应力， 这对焊接结构的尺寸稳定性有影响；
• 特别是切削机床的机身，要求尺寸的稳定 性更高；
• 所以，焊接机身在焊后必须进行消除应力 处理。
5）机械加工问题
• 机床焊接结构焊后需要进行一定的机加工。 • 焊接机身采用的低碳钢可焊性好； • 但机械加工性能不如铸铁和中碳钢； • 所以在研究机身焊接结构工艺性时，还应
该考虑机械加工工艺性问题。
2．减速器箱体焊接结构
• 减速器箱体是安装各传动轴的基础部件； • 由于减速器工作时各轴传递转矩时要产生
比较大的反作用力，并作用在箱体上； • 因此要求箱体应具有足够的刚度，以确保
各传动轴的相对位置精度。
• 采用焊接结构箱体能获得较大的强度和刚 度，且结构紧凑，重量较轻。
焊接结构基本识
能力知识点1 机器零部件焊接结构
1．切削机床的焊接机身
• 切削加工精度较高，因此必须要求机床的机身具有 很高的刚度。
• 过去，由于铸铁价格低，铸件适于成批生产，铸件 减震性能好，所以铸铁机床机身一直占有优势。
• 随着现代工业和新型加工技术的发展，机床机身逐 步改用焊接结构。
• 在单件小批生产的大型、重型及专用机床，大量采 用焊接结构代替铸造结构，经济效果十分明显。
梁的组成形式
• 梁的组成形式很多，常见的组成形式有： • 利用钢板焊成板焊结构梁； • 利用型钢焊接成型钢结构梁； • 利用钢板和型钢焊接成组合梁。 • 梁的组成形式，如图1-7所示。
图1-7 梁的组成形式
• a)板焊结构梁 b)型钢结构梁 c)组合梁
2．焊接柱
• 柱是主要承受压力并将受压载荷传递至基 础的构件；
4）尺寸稳定性问题
• 焊接机身中存在较严重的焊接残余应力， 这对焊接结构的尺寸稳定性有影响；
• 特别是切削机床的机身，要求尺寸的稳定 性更高；
• 所以，焊接机身在焊后必须进行消除应力 处理。
5）机械加工问题
• 机床焊接结构焊后需要进行一定的机加工。 • 焊接机身采用的低碳钢可焊性好； • 但机械加工性能不如铸铁和中碳钢； • 所以在研究机身焊接结构工艺性时，还应
该考虑机械加工工艺性问题。
2．减速器箱体焊接结构
• 减速器箱体是安装各传动轴的基础部件； • 由于减速器工作时各轴传递转矩时要产生
比较大的反作用力，并作用在箱体上； • 因此要求箱体应具有足够的刚度，以确保
各传动轴的相对位置精度。
• 采用焊接结构箱体能获得较大的强度和刚 度，且结构紧凑，重量较轻。
焊接结构基本识
能力知识点1 机器零部件焊接结构
1．切削机床的焊接机身
• 切削加工精度较高，因此必须要求机床的机身具有 很高的刚度。
• 过去，由于铸铁价格低，铸件适于成批生产，铸件 减震性能好，所以铸铁机床机身一直占有优势。
• 随着现代工业和新型加工技术的发展，机床机身逐 步改用焊接结构。
• 在单件小批生产的大型、重型及专用机床，大量采 用焊接结构代替铸造结构，经济效果十分明显。
梁的组成形式
• 梁的组成形式很多，常见的组成形式有： • 利用钢板焊成板焊结构梁； • 利用型钢焊接成型钢结构梁； • 利用钢板和型钢焊接成组合梁。 • 梁的组成形式，如图1-7所示。
图1-7 梁的组成形式
• a)板焊结构梁 b)型钢结构梁 c)组合梁
2．焊接柱
• 柱是主要承受压力并将受压载荷传递至基 础的构件；
焊接结构全套课件
2）焊接结构对于脆性断裂、疲劳破坏、应力腐蚀和蠕变 破坏等都比较敏感,
3）焊接结构中存在残余应力和变形， 4）焊接会改变材料的部分性能，使焊接接头附近变为一 个不均匀体’
5）对于一些高强度的材料，因其焊接性能较差，更容易 产生焊接裂纹等缺陷。
(3)减小焊接不足的措施 1）合理的设计结构，正确的选择材料， 2）采用适宜的焊接设备和制定正确的焊接工艺， 3）良好的焊接技术及严格的质量控制。 2．焊接结构在工业发展中的作用 （1）焊接结构被广泛地应用于工业生产的各个部门。
（2）加强现场教学和参观，加深学生的感性认识，还可 以通过多媒体教学等手段开阔学生的视野，培养学生分析 问题和解决问题的能力。
第一章 焊接结构基本知识
1.1 焊接结构基本构件 1.2 焊接接头的基本知识
第一节 焊接结构基本构件
一、机器零部件焊接结构
1 ．切削机床的焊接机身, 2．减速器箱体焊接结构。
1．焊接接头的组成 焊接接头由焊缝金属、熔合区和热影响区组成，如图1-
11所示。 2．焊接接头的基本形式 （1）对接接头 两板件端面通过焊接形成135°～180°夹角， （2）搭接接头 两板件部分重叠起来进行焊接所形成的接
头, （3）T形（十字）接头 将一个焊件的端面与另一焊件的表
面构成直角或近似直角，用角焊缝连接起来的接头，
2．焊缝金属的收缩 当焊缝金属冷却，由液态转为固态时，其体积要收缩。
产生焊接应力变形。
3．金属组织的变化 钢在加热及冷却过程中发生相变，可得到不同的组织，
这些组织的比容各不相同，由此也会造成焊接应力与变形。
4．焊件的刚性和拘束 焊件自身的刚性及受周围的拘束程度越大，焊接变形
越小，焊接应力越大；反之，焊件自身的刚性及受周围的 拘束程度越小，则焊接变形越大，而焊接应力越小
焊接结构学
焊接结构学焊接作为一种重要的连接工艺，在制造业和工程领域得到了广泛应用。
焊接结构学的相关知识涵盖了焊接理论基础、焊接冶金与材料、焊接接头设计与优化、焊接制造工艺与设备、焊接结构的力学行为、焊接结构的无损检测与质量保证以及焊接结构的失效分析与预防等方面。
1.焊接理论基础焊接是通过加热或加压的方式将金属或其他材料连接在一起的过程。
焊接理论基础主要研究焊接的物理和化学过程，包括焊缝的形成机理、金属的加热和冷却原理等。
2.焊接冶金与材料焊接冶金涉及到金属熔化、凝固和结晶的过程，而焊接材料则包括母材、焊丝、焊剂等。
选择合适的焊接材料和冶金工艺对于保证焊接质量和可靠性至关重要。
3.焊接接头设计与优化焊接接头是焊接结构中的关键部分，其设计需考虑连接方式、强度和稳定性等因素。
优化焊接接头设计可以提高焊接结构的承载能力，避免应力集中和薄弱环节的产生。
4.焊接制造工艺与设备焊接制造工艺包括焊接电流、电压、速度等参数的设定，以及坡口制备、定位、施焊等步骤的实施。
焊接设备包括手工电弧焊机、气体保护焊机、激光焊机等。
选择适当的焊接工艺和设备对于提高焊接质量和效率至关重要。
5.焊接结构的力学行为焊接结构的力学行为涉及到变形、残余应力、疲劳强度等方面。
力学行为的研究有助于了解焊接结构的性能，并为结构设计和优化提供依据。
6.焊接结构的无损检测与质量保证无损检测方法如射线检测、超声波检测等可用于检测焊接结构中的缺陷和损伤。
质量保证措施包括工艺控制、质量检验等环节，以确保焊接结构的完整性和安全性。
7.焊接结构的失效分析与预防焊接结构在服役过程中可能出现失效情况，如腐蚀、磨损和变形等。
失效分析可以对失效原因进行诊断，提出预防措施，从而延长焊接结构的使用寿命。
总之，焊接结构学涉及多个领域和过程，从理论基础到失效分析，每个环节都关系到焊接结构的性能和可靠性。
不断深入研究和改进焊接技术，有助于提高制造产业的发展水平，为社会和经济发展带来更多机遇和价值。
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(5)端接接头 端接接头是两焊件重叠放置或两焊件表面之间构 成不大于30°夹角的端部接头，见表1-1-1中l9，这 种接头不是主要的受力焊缝，常用于焊接结构间不受 力的连接，多用于密封。
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2．电阻焊接头
电阻焊
电阻焊接头是在热(电阻热)和机
械压力联合作用下，通过金属原子间
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2．按接头形式分类的焊缝形式
(1)对接焊缝ຫໍສະໝຸດ 对接焊缝是在焊件的坡口面间或一焊件的坡口面
与另一焊件表面间进行焊接形成的焊缝。对接焊缝一
般情况下是指对接接头的焊缝，但有时根据结构要求，
T形(十字)接头也可形成对接焊缝。
根据板材厚度、焊接方法和工艺过程的不同，对
接焊缝坡口形式的选择应考虑以下几个方面：
能不同于母材金属；热影响区是受焊接热循环影响，
但没有熔化，固态母材金属的组织和性能发生变化的
区域。可见，焊接接头是一个成分、组织和性能等具
有202多1/3/样2 性的不均匀体。
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图1-1-1 焊接接头的组成 1-焊缝金属 2-熔合区 3-热影响区 4-母材金属
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影响焊接接头性能的主要因素如图1-1-2所示，可 归纳为力学和材质两个方面。力学方面，如接头形状 的改变(角变形和错边等)、焊接缺陷(如未焊透、裂纹、 气孔、夹渣等)、残余应力和残余变形等都是产生应力 集中的根源；材质方面，主要是指焊接热循环所 引起的组织变化、焊后热处理和焊接残余变形的矫正 等。焊接接头因焊缝的形状和布局不同，将会产生不 同程度的应力集中。
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1．按工作性质分类 (1)工作焊缝 工作焊缝是指在焊接结构中起传递全部载荷作用 的焊缝。焊缝一旦断裂，结构就会立即失效，如图l1-5a所示，对这种焊缝必须进行强度计算。
图1-1-5 焊缝形式
a)工作焊缝
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(2)联系焊缝 联系焊缝是指焊接结构中不直接承受载荷只起连 接作用的焊缝。它是将两个或两个以上的焊件连成一 个整体，以保持其相对位置，对此类焊缝通常不做强 度计算，如图1-1-5b所示。
的结合形成的熔核、焊缝或对接接头。
如图l-1-3所示为电阻焊原理图，将焊
件压紧在两电极之间，施加电极压力
后，电阻焊变压器向焊接区通以强大
的焊接电流，在电阻热的作用下，使
两焊件接触点达到连接的目的。电阻
焊生产效率高，接头性能安全可靠，
广泛应用于航空航天、电子、汽车、
家202用1/3/电2 器等行业。
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1．电弧焊接头 电弧焊接头的基本形式见表1-1-1。 (1)对接接头 对接接头是两焊件表面构成l35°～l80°夹角的 接头，见表1-1-1中1～6。对接接头受力状况良好， 应力集中程度较轻，材料消耗少，能承受较大的静载 荷和动载荷，是应用最多的比较理想的接头形式，但 对接板边缘加工及装配要求较高。
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(3)搭接接头 搭接接头是把两焊件部分重叠形成的接头，见表 1-1-1中l3～14。搭接接头的应力分布不均匀，疲劳强 度较低，不是理想的接头形式。但由于其焊接准备和 装配工作简单，在结构中仍然得到广泛的应用。
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(4)角接接头 角接接头是两焊件端部构成30°～l35°夹角的接 头，见表1-l-l中l5～18，多用于箱形构件。
第一节 焊接接头的基本知识
一、焊接接头的组成
焊接熔焊接头由焊缝金属、熔合区、热影响区和
母材金属组成，如图l-1-l所示。焊缝金属是焊接时
填充的金属材料与母材金属熔化结晶所形成的结合部
分，其组织和性能不同于母材金属，化学成分也不同
于母材金属；熔合区是焊缝金属与母材金属交接的过
渡区，母材金属处于半熔化状态，熔合区的组织和性
(3)缝焊接头
摩擦焊接技术工艺
缝焊接头是指由滚动圆盘电极与焊件作相对运动
形成的密封接头，如图1-1-d所示。缝焊接头具有水
密性和气密性好的特点，所以特别适用于薄壁容器
(壁厚6≤2 mm)的焊接。
图1-1-4 电阻焊接头形式
2021d/3)/2缝焊接头
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三、电弧焊焊缝的基本形式
焊件经焊接后所形成的结合部分称为焊缝，焊 缝是构成焊接接头的主体部分，可按工作性质或接 头形式进行分类。
(1)对焊接头 用于各种杆件和板件的连接，对焊的连接面一 般垂直于构件的中心线，且尽可能具有相同的结构 形式和面积，若采用特殊的夹紧装置也可互成一定角 度。图l-1-4a所示是轮圈对焊接头；图1-1-4b所示是 锚链对焊接头。
图1-1-4 电阻焊接头形式
2a02)1轮/3/2圈对焊接头
b)锚链对焊接头
1)相同厚度的焊接接头，采用X形坡口比V形坡口
能节省较多的焊接材料、电能和工时，从而降低焊接
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(2)T形(十字)接头 T形(十字)接头是一工件的端面与另一工件表面 构成直角或近似直角的接头，见表1-1-l中7～12。这 种接头有多种类型(焊透或不焊透、开坡口或不开坡 口)，可承受各种方向的力和力矩。 1)开坡口的T形(十字)接头是否能焊透要看坡口 的形状和尺寸。这类接头适用于承受动载荷的结构。 2)不开坡口的T形(十字)接头通常是不焊透的。
图1-1-5 焊缝形式
b)联系焊缝
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(3)密封焊缝 密封焊缝是结构上主要用于防止液体、气体渗漏 的焊缝，密封焊缝可以同时既是工作焊缝又是联系焊 缝。
(4)定位焊缝
定位焊缝是为装配和固定焊件的位置而进行焊接
形成的短焊缝。定位焊缝所用的焊接材料、对焊工的
操作要求等均与其他焊缝完全一样。
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(2)点焊接头 通常用于两板或三板的搭接，如图1-1-4c所示。 搭接板的板厚取决于材料的种类和点焊机的功率，搭 接板厚度相差的倍数一般应小于3倍。三板搭接时， 最厚板应置于中间位置，点焊接头特别适用于冲压构 件的连接。
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图1-1-4 电阻焊接头形式 c)三板搭接的点焊接头 13
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图1-1-2 影响焊接接头性能的主要因素
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二、焊接接头的基本形式
决定焊接接头形式的因素有焊接方法、焊接位置、 焊接条件、焊接结构的形式和几何尺寸等，其中，焊 接方法是决定焊接接头形式的主要依据，电弧焊和电 阻焊是两种常用的焊接方法。
2021/3手/2 弧焊机
电阻焊