焊接结构的工艺性

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。

第五章焊接结构的装配与焊接工艺装配与焊接是焊接结构生产过程中的核心，直接关系到焊接结构的质量和生产效率。

同一种焊接结构，由于其生产批量、生产条件不同，或由于结构形式不同，可有不同的装配方式、不同的焊接工艺、不同的装配—焊接顺序，也就会有不同的工艺过程。

本章重点介绍装配与焊接工艺方法。

第一节焊接结构的装配装配是将焊前加工好的零、部件，采用适当的工艺方法，按生产图样和技术要求连接成部件或整个产品的工艺过程。

装配工序的工作量大，约占整体产品制造工作量的30％~40％，且装配的质量和顺序将直接影响焊接工艺、产品质量和劳动生产率。

所以，提高装配工作的效率和质量，对缩短产品制造周期、降低生产成本、保证产品质量等方面，都具有重要的意义。

一、装配方式的分类装配方式可按结构类型及生产批量、工艺过程、工艺方法及工作地点来分类。

1．按结构类型及生产批量的大小分类（1）单件小批量生产单件小批量生产的结构经常采用划线定位的装配方法。

该方法所用的工具、设备比较简单，一般是在装配台上进行。

划线法装配工作比较繁重，要获得较高的装配精度，要求装配工人必须具有熟练的操作技术。

（2）成批生产成批生产的结构通常在专用的胎架上进行装配。

胎架是一种专用的工艺装备，上面有定位器、夹紧器等，具体结构是根据焊接结构的形状特点设计的。

2．按工艺过程分类（1）由单独的零件逐步组装成结构对结构简单的产品，可以是一次装配完毕后进行焊接；当装配复杂构件时，大多数是装配与焊接交替进行。

（2）由部件组装成结构装配工作是将零件组装成部件后，再由部件组装成整个结构并进行焊接。

3．按装配工作地点分类（1）工件固定式装配装配工作在固定的工作位置上进行，这种装配方法一般用在重型焊接结构或产量不大的情况下。

（2）工件移动式装配工件沿一定的工作地点按工序流程进行装配，在工作地点上设有装配用的胎具和相应的工人。

这种装配方式在产量较大的流水线生产中应用广泛，但有时为了使用某种固定的专用设备，也常采用这种装配方式。

焊接工艺的特点及应用场合焊接工艺是一种将金属或非金属材料通过熔接的方式连接在一起的加工方法。

焊接工艺具有以下特点：1. 热加工过程：焊接是一种热加工工艺，通过加热将焊接件的金属或非金属材料熔化，并在冷却过程中形成连接。

这种热加工过程使得焊接能够在连接处达到较高的强度。

2. 高效节能：焊接具有高效、节能的特点。

相较于其他连接方式，如螺栓连接、铆接等，焊接工艺不需要附加的连接材料，只需利用焊接材料将零部件连接在一起，既节省了材料，又减少了连接过程中的工艺步骤，提高了生产效率。

3. 结构简洁：焊接工艺连接的零部件结构简洁，外形美观。

焊接连接处的强度高，不易被外界力量破坏，因此焊接连接在工程结构和制造中应用广泛。

4. 应用范围广泛：焊接工艺既适用于金属材料的连接，也适用于非金属材料的连接。

在金属结构、建筑、汽车制造、船舶制造、航空航天等领域中，焊接工艺是最常用的连接工艺之一。

5. 工艺复杂度较高：焊接工艺的施工过程相对较为复杂，需要合理控制焊接参数、选用合适的焊接材料以及严格遵循焊接程序，否则会导致焊缝质量不达标。

因此，焊接工艺需要经过专门的培训和实践才能熟练掌握。

焊接工艺的应用场合主要包括以下几个方面：1. 金属结构制造：焊接工艺在金属结构的制造中被广泛应用，如建筑桥梁、厂房、钢结构等。

焊接能够将金属零部件牢固地连接在一起，提高结构的强度和稳定性。

2. 机械制造：焊接工艺在机械制造中应用广泛，如汽车制造、机械设备制造等。

通过焊接，可以将不同材料的零部件连接起来，形成复杂的机械系统。

3. 船舶制造：焊接工艺在船舶制造中具有重要的地位。

船体的焊接是整个船舶制造过程的重要环节，焊接质量的好坏直接关系到船舶的安全性、耐久性和性能。

4. 冶金工业：焊接工艺在冶金工业中被广泛应用，如钢铁冶炼、有色金属冶炼等。

通过焊接可以将金属材料精确无误地连接在一起，实现高效的冶金加工。

5. 航空航天：焊接工艺在航空航天领域中具有重要的应用价值。

《焊接结构》课程设计说明一、课程基本信息课程名称：焊接结构学时：60授课对象：焊接专业学分：2课程性质：专业必修课二、课程定位《焊接结构》是焊接技术专业的一门主干专业课程，主要介绍焊接结构生产及现场管理方面的知识，要求具备一定的管理水平，又有较强的焊接结构现场生产实践性。

本课程采用“项目导向、任务驱动”理论实践一体化的教学方法，不单独开设实验课程，强调围绕企业生产为主，积累经验，学会在生产现场进行独立分析、创新设计各种焊接辅助设备，主要内容包括：引导项目：焊接结构（梁、柱、桁架、支架）的生产与管理，主导项目：焊接接头的质量控制（包括变形与应力控制）；焊接接头的结构设计；焊接结构件的装配、定位、检测、焊接的全过程；焊接工艺的审定；典型案例的分析等。

通过对焊接结构件的生产管理，学会钢结构类、承压类设备的焊接设计、焊接工艺思路与程序，注重焊前准备、焊接过程控制、焊后检测等环节，生产中体现各种准备要素（包括相应文件资料），焊接结构生产的装配与焊接之间的关系，保证学生的实际动手能力三、课程设计1.能力目标（1）熟悉焊接结构课程的主题框架（2）能对焊缝、焊接接头的各种类型进行优势比较（3）熟悉焊接梁、柱、桁架等结构件的生产流程（4）熟悉焊接生产中注意的问题（焊接应力与变形）进行分析与控制（5）熟悉焊接结构件生产的装配、定位、检测要求（6）熟悉焊接工艺性审查的主要内容2、知识目标（1）熟悉各种焊接接头、基本符号、各种焊缝特点的基本知识（2）掌握焊接结构生产的工作流程与步骤（3）掌握控制焊接应力与变形的方法，了解形成的主要原因（4）熟悉焊接结构件装配、定位器的使用3、态度目标（1）具有勤奋学习的态度，良好的职业道德和爱岗敬业精神（2）具有认真、严谨、耐心、细致的工作作风4、工作目标能进行焊接生产项目的管理，利用各种知识形成体系，具备生产中设计简单夹具、定位机构、旋转机构的能力，对各种焊缝、焊接接头的布局能严格按照工艺要求进行合理的装配—焊接的顺序选择，熟悉承压类设备焊缝的代码编号，焊接工艺编码语言，能根据焊接装配图纸掌握焊缝、焊接位置的全局关系。

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。