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一文了解焊接件結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則

時間:2018-12-20 16:11:24來源:非標(biāo)機械設(shè)計學(xué)習(xí)分享

導(dǎo)語:?焊接是不可拆的連接。把需要連接的兩個金屬零件在連接的地方局部加熱并填充熔化金屬,或用加壓等方法使之熔合在一起,其焊接熔合處即焊縫。

焊接是不可拆的連接。把需要連接的兩個金屬零件在連接的地方局部加熱并填充熔化金屬,或用加壓等方法使之熔合在一起,其焊接熔合處即焊縫。

1焊接結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(質(zhì)量輕,連接可靠,工藝過程和設(shè)備簡單等優(yōu)點)

1)和鑄造結(jié)構(gòu)相比,焊接結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕,結(jié)構(gòu)設(shè)計自由度大,因不需制模,故制造周期短、成本低,小批量時這一優(yōu)點更突出;

2)和鉚接、螺栓結(jié)構(gòu)相比,這種結(jié)構(gòu)無間隙,便于防腐,另外,因不需附件,故也有結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕的優(yōu)點。

焊接結(jié)構(gòu)對焊接質(zhì)量要求很高,保證焊接質(zhì)量是采用焊接結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。

2保證或提高焊接質(zhì)量的三種途徑

1)材料:材料選擇最重要的一條是可焊性,碳鋼中的碳的質(zhì)量分數(shù)少于0.22%,其可焊性能良好;

2)工藝:工藝包括前處理、后處理和焊接工藝,其中焊接技能是決定因素。

3)結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu)影響因素主要是焊縫受載形式、大小、是否有利于焊接工藝的施行等。

3焊接件結(jié)構(gòu)設(shè)計準(zhǔn)則

1)幾何連續(xù)性準(zhǔn)則:

焊縫及其影響區(qū)的強度特別是其動載荷強度一般比周圍材料的強度要低,往往還有內(nèi)應(yīng)力,因此應(yīng)盡量將焊縫設(shè)置于應(yīng)力水平較低的區(qū)域。

例如:避免在幾何形狀突變處設(shè)置焊縫(因為這里應(yīng)力集中);

焊縫欲連接的兩側(cè)有時不能保證幾何形狀的連續(xù)性,常見的是板厚不同。對此要在結(jié)構(gòu)設(shè)計時留有過渡結(jié)構(gòu),從而減輕幾何形狀的突變性。

工程應(yīng)用實例:

(1)不同板厚焊接時,留有過渡結(jié)構(gòu),減輕幾何形狀的突變性;

(2)壓力容器焊接時(曲率突變點,應(yīng)力集中嚴重,也是高應(yīng)力區(qū),不宜設(shè)置焊縫),將封頭在離焊接處一定距離的區(qū)域彎曲,從而使焊縫處不再有曲率突變;

(3)焊接不同厚度管時,盡量將焊縫錯開,避免圓周焊縫。

2)避免焊縫重疊準(zhǔn)則:

復(fù)雜結(jié)構(gòu)的焊接常會遇到多條焊縫交叉重疊的問題,焊縫交匯處剛性大,結(jié)構(gòu)翹曲嚴重,從而加大焊縫內(nèi)應(yīng)力。結(jié)構(gòu)多次過熱,材料性能下降,易發(fā)生裂紋。這些都會引起焊接結(jié)構(gòu)承載性能的下降,因此焊縫的交叉重疊應(yīng)予避免。

防止焊縫的交叉重疊的結(jié)構(gòu)措施有三種:

(1)加輔助結(jié)構(gòu);

(2)切除部分;

(3)焊縫錯開。

3)焊縫根部優(yōu)先受壓準(zhǔn)則:

在焊接構(gòu)件遭受彎曲作用,即構(gòu)件一面受拉,另一面受壓時,應(yīng)將焊縫根部置于受壓一面。因為焊縫根部易產(chǎn)生缺口作用,承拉載荷能力比之承壓載荷能力差,對于載荷方向變化的焊接構(gòu)件可采用雙面焊。

4)避免鉚接式結(jié)構(gòu)準(zhǔn)則:

工程實際中不少焊接結(jié)構(gòu)是模仿鉚接結(jié)構(gòu)得來的,這種結(jié)構(gòu)通常采用襯板、搭接等形式,貌似加強了承載能力,實則不然。

5)避免尖角準(zhǔn)則:

尖角處焊接定位苦難,焊接質(zhì)量不易保證,而且熱熔體太小,尖角易被熔化,這種焊接結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用。

6)便利焊接工藝準(zhǔn)則:

焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要滿足結(jié)構(gòu)本身功能的要求,還必須滿足焊接工藝的要求,焊接工藝不僅指焊接本身,還包括前、后處理和檢測。

(1)要有足夠大的操作空間;

(2)焊接要方便定位;

(3)焊接件要方便檢測;

(4)點焊需要有足夠大的平臺,避免電極與旁邊的板材粘結(jié)。

7)對接焊優(yōu)先準(zhǔn)則:

焊縫形式多樣,其中對接焊縫強度最高,在載荷較大的情況下,特別在動載荷作用下優(yōu)先采用,但不是在任何情況下下對接焊都優(yōu)先,比如角焊縫雖然強度不及對接焊縫高,但它不需前處理,節(jié)省成本,在載荷不大時可優(yōu)先采用。

8)焊接區(qū)柔性準(zhǔn)則:

焊接過程中,焊接區(qū)受高溫作用,構(gòu)件產(chǎn)生熱變形,兩構(gòu)件在這種狀態(tài)下被連為一體,當(dāng)焊接熱量消逝時,由于引起的熱變形因自由變形受到新的限制而不能完全消除,從而產(chǎn)生殘余變形,引起內(nèi)應(yīng)力。消除這種內(nèi)應(yīng)力的常用方法是將焊接好的構(gòu)件進行熱處理。采用熱處理工藝固然可有效地減低或消除內(nèi)應(yīng)力,提高焊接質(zhì)量,但同時也提高了構(gòu)件的制造成本,構(gòu)件較大時,熱處理還較困難。通過有目的的結(jié)構(gòu)設(shè)計也可以減少內(nèi)應(yīng)力。

焊接區(qū)內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的根本原因是結(jié)構(gòu)自由變形受到一定的限制,焊接區(qū)周圍的剛性越大,這種限制越大,因此在可能的情況下,應(yīng)盡量減少焊接區(qū)周圍構(gòu)件的剛性,這樣從根本上減少了內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。

9)焊接量最少準(zhǔn)則:

最好的焊接結(jié)構(gòu)是焊接量最少的結(jié)構(gòu),應(yīng)盡可能減少焊縫個數(shù)和焊接量。焊縫的機械性能原則上比之母材差,焊接量大,意味著過熱影響區(qū)大,結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和熱變形大,從而提高了熱處理和結(jié)構(gòu)校正的要求。

焊接件結(jié)構(gòu),焊接

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