焊接结构的工艺性
焊接结构工艺性
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。
焊接结构工艺性
• 气割 • 切削加工（车或刨） • 碳弧气刨等
坡口基本形式 ：I、V、X、U
选择依据：
• 板材厚度 • 坡口加工方法
• 焊接工艺性 • 考虑焊接方法、焊接位置、接头类型、
变形大小、熔透要求、经济性等
焊接材料的选择
优先选择可焊性好的低碳、低合金 钢.
否则就要采取相应的工艺措施
– 焊接的难易与变形程度：焊接易于实现，变 形能够控制
– 焊接成本：经济性
பைடு நூலகம்– 施工条件：技术人员设备等条件
➢熔 焊 ： 对 接 、
搭接、角接、T接、 端接
➢压 焊 ： 对 焊 －
对接、点焊和缝 焊－搭接
➢钎焊：搭接
(2)坡口形式设计
Welding Groove Style Design
目的：
• 使接头根部焊透 • 使焊缝成型美观 • 使焊缝金属达到所需的化学成分。
三、焊件结构工艺性设计实例
低压贮气罐，壁厚8mm，压力1.0MPa，温度为常 温，介质为压缩空气，大批量生产。
选择母材材料：短管选用优质碳素结构钢10， 其它选用塑性和焊接性好的普通碳素结构钢 Q235-A。
设计焊缝位置及焊接接头、坡口形式：
–筒节的纵焊缝和筒节与封头相连处的两条环焊缝均 采用对接Ⅰ形坡口双面焊
2-5 焊接结构工艺设计
一、焊接结构生产工艺过程概述
备料→装配→焊接→焊接变形矫正→质量检验 →表面处理
二、焊接结构工艺设计
1. 焊缝布置Weld Arrangement
焊缝应尽量处于平焊位置
焊缝要布置在便 于施焊的位置
焊缝布置要有利于减少焊接应力与变形
– 尽量减少焊缝数量及长度，缩小不必要的焊 缝截面尺寸
钢结构焊接工艺及要求
钢结构焊接工艺及要求钢结构在现代建筑中扮演着重要的角色，它们被广泛应用于桥梁、大型工厂和高层建筑等领域。
而焊接作为一种常见的连接方法，对于钢结构的质量和安全性起着至关重要的作用。
本文将探讨钢结构焊接工艺及其要求，以期为相关从业人员提供一些参考。
一、焊接工艺1. 电弧焊电弧焊是最常用的钢结构焊接工艺之一。
它利用电弧的高温和能量，使焊条和工件熔化并连接在一起。
电弧焊分为手工电弧焊和自动电弧焊两种形式。
手工电弧焊操作简单，适用于小型和复杂结构的焊接；自动电弧焊则适用于大型结构和高效生产。
2. 气体保护焊气体保护焊是利用惰性气体（如氩气）或活性气体（如二氧化碳）来保护焊缝和熔池的一种焊接工艺。
它适用于焊接薄板和高质量要求的焊接。
气体保护焊可分为TIG焊和MIG/MAG焊两种形式。
TIG焊适用于焊接不锈钢、铝合金等材料；MIG/MAG焊适用于焊接钢结构和大批量生产。
3. 子弧焊子弧焊是一种高效率的焊接工艺，它通过在焊条表面形成一个电弧的小圆弧，使焊条自动熔化并填充焊缝。
子弧焊适用于焊接大型结构和长焊缝，能够提高生产效率和焊接质量。
二、焊接要求1. 焊接材料的选择焊接材料的选择对于焊接质量至关重要。
一般情况下，焊接材料应与被焊接的钢材具有相似的化学成分和机械性能。
此外，焊接材料还应具有良好的可焊性和耐蚀性。
2. 焊接前的准备工作在进行焊接之前，需要对焊接部位进行充分的准备工作。
首先，需要清除焊接表面的油污、锈蚀和杂质，以保证焊缝的质量。
其次，需要对焊接接头进行坡口处理，以提高焊接强度和质量。
3. 焊接参数的控制焊接参数的控制对于焊接质量的稳定性和一致性至关重要。
焊接参数包括焊接电流、电压、焊接速度和电弧长度等。
合理的焊接参数能够保证焊缝的充分熔化和填充，避免焊接缺陷的产生。
4. 焊接质量的检测焊接质量的检测是确保焊接结构安全性的重要步骤。
常用的焊接质量检测方法包括目视检测、超声波检测和X射线检测等。
通过这些检测手段，可以及时发现焊接缺陷，并采取相应的措施进行修补或更换。
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。
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。
钢结构焊接工艺
钢结构焊接工艺钢结构焊接工艺是现代建筑和工程领域中十分重要的一项技术，它能够使钢材得以连接，形成强大的支撑结构。
本文将介绍钢结构焊接工艺的基本原理、常见方法和注意事项，以帮助读者更好地了解和应用这一技术。
一、基本原理钢结构焊接工艺的实质是通过热能和焊接材料的作用，将需要连接的钢材加热至熔化状态，然后将熔化的钢材冷却固化，实现连接的目的。
其基本原理可以归纳为以下三个方面：1. 热能传递：焊接过程中，焊接电弧、火焰或激光等热源产生高温，使钢材加热至熔化点，促使焊接材料与母材相融。
2. 材料熔化：焊接材料在高温下熔化并与母材融合，形成焊缝。
3. 冷却固化：焊缝冷却后固化，与母材形成牢固的连接。
二、常见方法钢结构焊接工艺的常见方法包括手工电弧焊、气体保护焊、埋弧焊、激光焊等。
每种方法都具有各自的特点和适用范围。
1. 手工电弧焊：手工电弧焊是最传统、最常用的焊接方法之一。
它使用电弧产生高温，将焊条和母材熔化并连接在一起。
手工电弧焊具有简单、经济的优势，常用于一些简单的焊接工作。
2. 气体保护焊：气体保护焊是利用惰性气体（如氩气）对焊接区域进行保护，防止空气中的氧气和氮气进入焊缝，以减少气孔和缺陷的产生。
气体保护焊适用于焊接质量要求较高的情况。
3. 埋弧焊：埋弧焊是一种自动化焊接方法，由焊枪自动供给焊丝和焊剂。
埋弧焊具有高效、高质量的优势，适用于大型结构的焊接。
4. 激光焊：激光焊是一种高能量密度的焊接方法，利用激光束对焊接材料进行加热。
激光焊具有焊缝窄、热影响区小的优势，常用于对材料要求极高的领域。
三、注意事项在进行钢结构焊接工艺时，需要注意以下几个方面，以确保焊接质量和工作安全：1. 装备检查：焊接前需检查焊接设备和工具的状态，确保其正常运行和安全可靠。
2. 材料准备：选择合适的焊接材料和焊接方法，根据钢材的种类和要求进行预处理和预热，使焊接接头达到理想的质量要求。
3. 焊接环境：选择无风或低风速的环境进行焊接，避免气体和颗粒物进入焊接区域，影响焊接质量。
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。
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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
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。
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。
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 焊主环缝 正火
装配上、下封头 水压试验 气密试验
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。
手 工 电 弧 焊 CO2
埋 弧 焊
保 护 焊
氩 弧 焊
电 渣 焊
点 焊 缝 焊
对 焊
钎 焊
合金材料 低碳钢 中碳钢 低合金钢 不锈钢 铸铁 铝合金 A A B A B B A A A A B C A B A B C C A B A B C D A A A A B A A A A B B D A A B A A A A A A D A A A A A B C
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
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
常用金属材料的焊接性
焊接方 法 气 焊
用于构成直 角或一定角度连 接的接头。
2、坡口形式设计
四、典型工艺设计实例
结构名称：液化气钢瓶 组 材 成：瓶体、瓶嘴 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 性不存在问题。关键技术是结构的成形和 焊接。
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
二、焊缝的布置
1、便于焊接操作
点焊或缝焊 不 合 理 合 理 手工电弧焊
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
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
4、焊缝设置应尽量对称Fra bibliotek（最好能同时施焊）
5、尽量减少焊缝长度和焊缝截面 （减少变形、成本，提高生产率）
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）
3、焊接方法和焊接材料的选择
瓶体环缝：埋弧自动焊（生产率高、焊接质量稳定）
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)