焊接结构的工艺性
焊接结构生产工艺过程
焊接结构生产工艺过程1. 简介焊接结构是一种将金属零件通过焊接工艺连接在一起的结构形式。
它具有连接牢固、成本低、生产效率高等优点，在工业生产中得到广泛应用。
本文将介绍焊接结构的生产工艺过程，包括焊接前准备、焊接工艺选择、焊接设备和焊接操作等内容。
2. 焊接前准备在进行焊接结构生产之前，需要进行一些必要的准备工作。
2.1 材料选择首先，需要根据焊接结构的要求选择合适的材料。
通常情况下，焊接结构所采用的材料应具有良好的焊接性能和力学性能，能够满足设计要求和使用环境的要求。
2.2 设计和制作焊接接头其次，根据焊接结构的设计要求，进行接头的设计和制作。
接头的设计应考虑到焊接过程中的应力分布和变形情况，合理选择接头形式和尺寸。
2.3 清洁和除锈在进行焊接之前，需要对焊接区域进行清洁和除锈处理，以确保焊接接头的质量。
清洁和除锈可以采用化学清洗、机械碰磨等方法进行。
3. 焊接工艺选择选择合适的焊接工艺对于焊接结构的质量和效率至关重要。
常用的焊接工艺包括手工电弧焊、气体保护焊、氩弧焊等。
3.1 手工电弧焊手工电弧焊是一种常用的焊接工艺，通过电弧产生高温，在焊接区域形成熔融池，然后使用焊条进行填充，形成焊缝。
手工电弧焊适用于焊接结构的小批量生产。
3.2 气体保护焊气体保护焊是一种在焊接过程中使用保护气体包裹焊接区域的焊接工艺，常用的保护气体有氩气、二氧化碳等。
气体保护焊的优点是焊缝质量好、成形美观，适用于对焊接质量要求较高的焊接结构。
3.3 氩弧焊氩弧焊是一种在焊接过程中使用纯氩气保护焊接区域的焊接工艺。
氩弧焊通常用于焊接薄壁结构和对焊接质量要求较高的材料，如不锈钢、铝合金等。
4. 焊接设备焊接设备是焊接结构生产中不可缺少的一部分。
常用的焊接设备有焊接机、焊枪、焊接切割机等。
4.1 焊接机焊接机是焊接结构生产中使用的电源设备，将电能转化为焊接工艺所需的电流和电压。
根据焊接工艺的不同，焊接机可以分为手动焊接机和自动焊接机。
焊件选材原则与结构工艺性
定义： 即对焊接结构件材料的选择。
一、焊件的选材原则
1.在满足使用性能要求的前提下，首先选择 焊接性较好的材料。
优先选用低碳钢、普通低合金钢（价低、工 艺简单、可焊性好）
低合金高强度钢（强度高，焊接性好、加 工性好，减轻材料重量）
一、焊件的选材原则
2.考虑辅助工艺的可行性 中高碳钢、屈服强度σs＞400MPa的合金结 构钢： ωc高，焊接性差，焊前预热，焊后 缓冷，以减小因其塑、韧性不好而产生开 裂的倾向。 考虑实际生产中有无预热和缓冷的条件。
表4.7 焊条电弧焊常用焊缝坡口形式与标注方法
二、焊件的结构工艺性
厚薄板的对接过渡 厚薄差异较大的材料焊接时，截面变化突 然，易产生应力集中，且两者受力不均，易 产生各种焊接缺陷。 斜坡过渡，使对接处的板厚基本一致。对 接接头过渡形式分为单面斜边和双面斜边两 种。附图2
三、焊接方法的选择
考虑因素： 产品的结构尺寸、形状、材料的焊接
性、各种焊接方法的适用范围、焊接接头 的质量，实际的生产条件，技术水平等。 目标：最经济、最方便、生产效率高且焊 接接头质量好
三、焊接种焊接方法 薄板轻型结构，密封要求高：缝焊（eg:汽车
油箱） 若无电阻焊设备，则气焊、CO2气体 保护焊、焊条电弧焊、氩弧焊等 中等厚度工件：埋弧焊、 CO2气体保护焊、 焊条电弧焊等。长直焊缝或环形焊缝：埋弧焊 CO2气体保护焊：适应性很强的高效焊接方法
二、焊件的结构工艺性
定义：指焊接的结构对焊接工艺的适应性。 基本原则：在满足焊件工作要求的前提下，
力求使焊件结构便于焊接操作和有利于减 小焊接应力和变形。 考虑因素：焊缝布置、焊接的接头形式等
二、焊件的结构工艺性
焊缝的选择原则 1.尽量选择平焊。 焊缝类型：平焊、横焊、立焊、仰焊
《焊接结构》课程设计说明、课程内容
《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
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。
焊接件结构工艺性
材料力学性能
考虑材料的强度、韧性、耐腐蚀 性等性能，以满足焊接件的使用
要求。
材料可加工性
考虑材料的可焊性、切割性、弯 曲和矫直等加工性能，以确保焊
接件制造的可行性。
焊接件结构设计优化
减少焊接变形
通过合理的焊缝布置和焊接顺序，降低焊接变形量，提高焊接件 的几何精度。
优化接头形式
根据材料特性和使用要求，选择合适的接头形式，如对接、角接、 搭接等，以提高焊接质量和效率。
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船舶焊接件的结构应便于焊接 操作，减少焊接难度和焊接变 形。
船舶焊接件的结构应有利于提 高焊接质量和效率，减少焊缝 数量和长度。
案例三：压力容器焊接件结构工艺性分析
压力容器焊接件的结构应满足压 力容器的强度、刚度和稳定性要 求，保证压力容器的安全性和可
靠性。
压力容器焊接件的结构应便于焊 接操作，减少焊接难度和焊接变
提高焊接人员技能水平
培训教育
定期开展焊接技能培训 和教育活动，提高焊接 人员的技能水平。
技能认证
实行焊接人员技能认证 制度，确保焊接人员具 备相应的技能水平。
激励机制
建立有效的激励机制， 鼓励焊接人员不断提高 技能水平和工作效率。
05 焊接件结构工艺性案例分 析
案例一：汽车底盘焊接件结构工艺性分析
04 焊接件结构工艺性改进措 施
优化焊接工艺流程
减少焊接工序
通过优化工艺流程，减少不必要的焊接工序，降低生产成本和提高 生产效率。
标准化焊接工艺
制定标准化的焊接工艺流程，确保焊接质量稳定，提高焊接件的可 靠性。
引入先进的焊接工艺
不断探索和采用先进的焊接工艺，如激光焊接、电子束焊接等，提高 焊接质量和效率。
焊接结构工艺性审查
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。
焊接结构的装配工艺
焊接结构的装配工艺焊接结构的设计、选材、制造、检验和使用都应遵循相关标准和技术条件的要求。
成品的质量不但取决于零、部件的制作精度，而且还取决于装配和焊接的质量。
装配是按规定的技术要求，将零件或部件进行配合和连接，使之成为成品或半成品的工艺过程。
焊接结构生产的装配工艺是将组成结构的已加工好的零、部件按图样规定的相互位置加以固定成组件、部件或结构的过程。
装配是焊接前很重要的工序，装配质量和装配顺序直接影响到焊接工艺、产品质量和劳动生产率，而零件备料质量不佳，则将直接影响装配—焊接质量。
所以说，装配是焊接结构的质量保证，是产品形状和尺寸的基础、是焊接操作和焊接质量的条件。
装配—焊接工艺充分体现焊接生产的特点，它是两个不相同又是密不可分的工序，装配—焊接工艺是焊接结构生产过程的核心，直接关系到产品质量和劳动生产率。
因此，生产中应该选择最合理的装配—焊接工艺。
装配—焊接工艺复杂而且种类繁多，必须根据产品结构、生产规模和装配—焊接技术的发展选择合适于生产的装配—焊接工艺。
1装配中的定位装配过程中定位是关键，也是整个焊接结构的装配基础。
在装配过程中把待装零、部件在空间的位置或零、部件间的相互位置确定下来的过程称为定位；一般是先根据构件特点和工艺要求选择它的定位基准，然后是考虑它的定位方法。
常用的定位方法有划线定位、销轴定位、挡铁定位和样板定位等。
确定位置和尺寸的依据叫基准。
基准可以是点、线或面。
按用途分有设计基准和工艺基准。
工艺基准又分定位基准、装配基准和测量基准。
定位基准按定位原理分为主要定位基准、导向定位基准和止推定位基准。
而零件和装配平台(或转胎)相接触的面称为装配基准面。
按生产实践的经验，常以产品图样上或工艺规程中已经规定好的定位孔或定位面作基准；若图样上没有规定，则尽量选择图样用以标注各零、部件位置尺寸的基准作为定位基准，如边线、中心线等；当零件或部件的表面上既有平面又有曲面时，优先选择平面作为主要定位基准面，而且在零部件几个平面中，选择最大的平面作为主要定位基准面为好。
焊接结构的装配与焊接工艺
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。
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。
（一）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。
（二）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。
二、装配的基本条件在金属结构装配中，将零件装配成部件的过程称为部件装配；将零件或部件总装成产品则称为总装配。
无论何种装配方案都需要对零件进行定位、夹紧和测量，这就是装配的三个基本条件。
1．定位定位就是确定零件在空间的位置或零件间的相对位置。
图6-1所示为在平台上装配工字梁。
2．夹紧夹紧就是借助通用或专用夹具的外力将已定位的零件加以固定的过程。
3．测量测量是指在装配过程中，对零件间的相对位置和各部件尺寸进行一系列的技术测量，从而鉴定定位的正确性和夹紧力的效果，以便调整。
上述三个基本条件是相辅相成的，定位是整个装配工序的关键，定位后不进行夹紧就难以保证和保持定位的可靠与准确；夹紧是在定位的基础上的夹紧，如果没有定位，夹紧就失去了意义；测量是为了保证装配的质量，但在有些情况下可以不进行测量（如一些胎夹具装配，定位元件定位装配等）。
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7
6、焊缝应尽量设置在平焊位置 7、焊缝应避开加工部位
气体保护焊
埋 弧 焊
合理
不合理
不合理
合理
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8
三、接头设计
1、接头形式设计
接头基本形式：
受力简单、均匀，节省 材料；下料尺寸精度要求较 高；用于锅炉、压力容器受 力焊缝的焊接。
第五节 焊接结构工艺性
焊接结构材料的选择 焊缝的布置 接头设计 典型工艺设计实例
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1
一、焊接结构材料的选用
焊接结构选材原则： 在满足焊接件使用性能的前提下，应
尽量选用焊接性好的材料。如低碳钢、低 合金钢。
影响焊接性的因素：
金属材料本身性质 焊接方法、焊接材料、焊接工艺
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2
常用金属材料的焊接性
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14
性不存在问题。关键技术是结构的成形和 焊接。
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11
1、确定焊缝位置
焊缝多，工作量大，轴向焊 缝处于拉应力最高位置
合理
2、焊接接头设计
瓶体与瓶嘴的焊缝：角焊缝 （不开坡口）
瓶体主环缝：衬环对接或缩口对接 （V型坡口）
瓶体环缝：埋弧自动焊（生产率高、焊接质量稳定）
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3
二、焊缝的布置
1、便于焊接操作
点焊或缝焊
理不 合 理
合
手工电弧焊
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4
2、焊缝要避开应力较大和应力集中部位
无折边 封头
碟形 封头
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5
3、焊缝应避免密集交叉
压力容器设计规定，不能采用十字焊缝， 而且焊缝与焊缝间要有一定距离
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6
4、焊缝设置应尽量对称 （最好能同时施焊）
对接接头、搭接接头、角接接头、T形接头
受力复杂，接头产 生附加弯矩；下料尺寸 精度要求低；应用于受 力不大的行架结构。
用于构成直 角或一定角度连 接的接头。
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9
2、坡口形式设计
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四、典型工艺设计实例
结构名称：液化气钢瓶 组 成：瓶体、瓶嘴 材 料：20钢（或16Mn) 壁 厚：3mm 生产类型：大量生产 设计要点：瓶体要耐压，必须绝对安全。材料的焊接
焊接材料采用H08A、H08MnA,配合HJ431
瓶嘴焊缝：手工电弧焊
焊条采用E4303(20钢)，E5015(16Mn)
4、主要工艺过程
落料
拉深 再结晶退火 冲孔 除锈
装焊衬环、瓶嘴
装配上、下封头
焊主环缝
正火
水压试验
气密试验
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5、瓶体焊接结构工艺图
焊接结构工艺图内容：
构成件的形状及其相互关系； 各构成件的装配尺寸及板厚、型材规格； 焊缝的符号和尺寸； 焊接工艺的要求。