第四章焊接结构设计

《电焊工》第四章运条训练教案任课教师：胡国宁教学环节与时间分配教学内容师生活动设计意图导入新课（3分钟）讲授新课（10分钟）巩固练习（17分钟）归纳小结（5分钟）作业安排（5分钟）讲：焊接接头是连接构件的基础，焊接接头的好坏会影响构件的强度。

展示常见的焊接接头。

一、焊接接头形式教师讲解：用焊接方法连接的接头称为焊接接头(简称接头)，焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区。

由于焊件的结构形状、厚度及技术要求不同，其焊接接头的形式及坡口形式也不相同。

常用的坡口形式有I形坡口、V形坡口、X形坡口和U形坡口。

对各种接头的介绍：实物展示1.对接接头两焊件端面相对平行的接头称为对接接头，见图4-1。

对接接头是各种焊接结构中采用最多的一种接头形式。

有两种形式：（1）不开坡口的对接接头（I形坡口的对接接头）钢板厚度在6mm以下的焊件，一般不开坡口，为使焊接时达到一定的熔透深度，留有1~2 mm的根部间隙。

（2）开坡口的对接接头开坡口的主要目的是保证接头根部焊透，以便于清除熔渣，获得优质的焊接接头，而且坡口还可以调节焊缝的熔合比(即母材金属在焊缝中占的比例)。

2.T形接头讲解定义：一焊件之端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头，称为T形接头。

教师展示焊接接头构件，学生专心听讲。

教师实物展示，演示。

学生实操。

引入新课，培养学习兴趣。

3.角接接头讲解定义：两焊件端面间构成大于30小于135夹角的接头，如图4-3所示。

4.搭接接头讲：两焊件部分重叠构成的接头称为搭搓接头如图4-4所示。

二、坡口的选择原则讲：坡口的选择有什么要求？考虑那方面的因素？⑴保证焊件焊透;⑵坡口的形状容易加工;⑶尽可能节省焊接材料,提高生产率;⑷焊接后焊件变形尽可能小。

三、焊缝形式讲解：焊缝是构成焊接接头的主体部分,焊缝按不同的分类方法可有以下几种划分:1.按焊缝的空间位置分类,有平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝四种形式。

2.按焊缝的结构形式分类，有对接焊缝、角焊缝及塞焊缝三种形式。

第四章焊接变形及应力第一节焊接变形及应力的基本概念一、焊接变形的概念和分类1、自由变形、外观变形和内部变形当某一金属物体的温度有了改变，或者发生了相变，它的尺寸和形状就要发生变化，如果这种变化没有受到外界的任何阻碍而自由地进行，称为自由变形。

当金属物体在温度变化过程中受到阻碍，使它不能完全自由地变形，只能部分地表现出来，能表现出来的这部分变形，称为外观变形。

未表现出来的那部分变形，称为内部变形。

2、杆件在均匀加热和冷却过程中的变形当金属杆件在加热过程中受到阻碍，其长度不能自由增长，则在杆件中产生内部变形，如果内部变形率的绝对值小于金属屈服时的变形率，说明杆件中受到小于屈服强度的应力。

当杆件温度从T1恢复到T0时，如果允许杆件自由收缩，则杆件将恢复到原来长度L0，杆件中也不存在应力。

假如使杆件温度升得很高，达到T2（T2>T1），使杆件中的内部变形率大于金属屈服的变形率。

在这种情况下，杆件中不但产生达到屈服极限的应力，同时还产生压缩塑性变形。

在杆件温度由T2恢复到T0的过程中，若允许其自由收缩，最后杆件比原来长度缩短，杆件中也不存在内应力。

3、长板条在不均匀温度场作用下的变形和应力在板条中心对称加热时，板条中产生温度应力，中心受压，两边受拉。

同时平板端面向外平移（伸长）。

如果此时不产生塑性变形，当温度恢复到原始状态后，内应力消失，平板端面亦恢复到原来的位置。

如果此时产生塑性变形，当温度恢复到原始状态时，还会出现由于不均匀塑性变形引起的残余应力，同时板条端面向内平移（缩短），即为残余变形。

4、焊接引起的应力和变形焊接应力和变形与上述不均匀温度场引起的应力和变形的基本规律是一致的，但是焊接更为复杂。

加热过程产生一定的外边变形，板的两端受拉应力，中间受压应力；冷却过程产生一定的外边变形，板的两端受压应力，中间受拉应力。

二、焊接残余变形的概念和研究的意义1、焊接残余变形时焊接后残存于结构中的变形。

焊接残余变形是焊接结构生产中经常出现的问题。

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。