1、第四節 焊接件的結構工藝性結構工藝性：指在一定的生產規模條件下，如何選擇零件加工和裝配的最佳工藝方案，因而焊接件的結構工藝性是焊接結構設計和生產中一個比較重要的問題，是經濟原則在焊接結構生產中的具體體現。在焊接結構的生產制造中，除考慮使用性能之外，還應考慮制造時焊接工藝的特點及要求，才能保證在較高的生產率和較低的成本下，獲得符合設計要求的產品質量。焊接件的結構工藝性應考慮到各條焊縫的可焊到性、焊縫質量的保證，焊接工作量、焊接變形的控制、材料的合理應用、焊后熱處理等因素，具體主要表現在焊縫的布置、焊接接頭和坡口形式等幾個方面。一、焊縫布置焊縫位置對焊接接頭的質量、焊接應力和變形以及焊接生產率均有

2、較大影響，因此在布置焊縫時，應考慮以下幾個方面。1焊縫位置應便于施焊，有利于保證焊縫質量焊縫可分為平焊縫、橫焊縫、立焊縫和仰焊縫四種型式，如圖3-32所示。其中施焊操作最方便、焊接質量最容易保證的是平焊縫，因此在布置焊縫時應盡量使焊縫能在水平位置進行焊接。圖3-32 焊縫的空間位置a)平焊 b)橫焊 c)立焊 d)仰焊除焊縫空間位置外，還應考慮各種焊接方法所需要的施焊操作空間。圖3-33所示為考慮手工電弧焊施焊空間時，對焊縫的布置要求；圖3-34所示為考慮點焊或縫焊施焊空間（電極位置）時的焊縫布置要求。圖3-33 手工電弧焊對操作空間的要求a）合理 b）不合理圖3-34 電阻點焊和縫焊時的焊縫

3、布置a）合理 b）不合理另外，還應注意焊接過程中對熔化金屬的保護情況。氣體保護焊時，要考慮氣體的保護作用，如圖3-35所示。埋弧焊時，要考慮接頭處有利于熔渣形成封閉空間，如圖3-36所示。圖3-35 氣體保護電弧焊時的焊縫布置a）合理 b）不合理圖3-36 埋弧焊時的焊縫布置a）合理 b）不合理2焊縫布置應有利于減少焊接應力和變形通過合理布置焊縫來減小焊接應力和變形主要有以下途徑：（1）盡量減少焊縫數量 采用型材、管材、沖壓件、鍛件和鑄鋼件等作為被焊材料。這樣不僅能減小焊接應力和變形，還能減少焊接材料消耗，提高生產率。如圖3-37所示箱體構件，如采用型材或沖壓件（圖3-37b）焊接，可較板材（

4、圖3-37a）減少兩條焊縫。圖3-37 減少焊縫數量圖3-38 分散布置焊縫a）不合理 b）合理（2）盡可能分散布置焊縫 如圖3-38所示。焊縫集中分布容易使接頭過熱，材料的力學性能降低。兩條焊縫的間距一般要求大于三倍或五倍的板厚。（3）盡可能對稱分布焊縫 如圖3-39所示。焊縫的對稱布置可以使各條焊縫的焊接變形相抵銷，對減小梁柱結構的焊接變形有明顯的效果。圖3-39 對稱分布焊縫a）不合理 b）合理3焊縫應盡量避開最大應力和應力集中部位 如圖3-40所示。以防止焊接應力與外加應力相互疊加，造成過大的應力而開裂。不可避免時，應附加剛性支承，以減小焊縫承受的應力。圖3-40 焊縫避開最大應力集中

5、部位a）不合理 b）合理4焊縫應盡量避開機械加工面 一般情況下，焊接工序應在機械加工工序之前完成，以防止焊接損壞機械加工表面。此時焊縫的布置也應盡量避開需要加工的表面，因為焊縫的機械加工性能不好，且焊接殘余應力會影響加工精度。如果焊接結構上某一部位的加工精度要求較高，又必須在機械加工完成之后進行焊接工序時，應將焊縫布置在遠離加工面處，以避免焊接應力和變形對已加工表面精度的影響，如圖3-41所示。圖3-41 焊縫遠離機械加工表面a）不合理 b）合理二、焊接接頭型式和坡口型式的選擇1焊接接頭型式的選擇接頭型式：根據GB/T3375-94規定，手工電弧焊焊接碳鋼和低合金鋼的基本焊接接頭型式有對接接頭

6、、角接接頭、搭接接頭和T形接頭四種，如圖3-42所示。其中對接接頭是焊接結構中使用最多的一種形式，接頭上應力分布比較均勻，焊接質量容易保證，但對焊前準備和裝配質量要求相對較高。角接接頭便于組裝，能獲得美觀的外形，但其承載能力較差，通常只起連接作用，不能用來傳遞工作載荷。搭接接頭便于組裝，常用于對焊前準備和裝配要求簡單的結構，但焊縫受剪切力作用，應力分布不均，承載能力較低，且結構重量大，不經濟。T形接頭也是一種應用非常廣泛的接頭型式，在船體結構中約有70%的焊縫采用T形接頭，在機床焊接結構中的應用也十分廣泛。在結構設計時，設計者應綜合考慮結構形狀、使用要求、焊件厚度、變形大小、焊接材料的消耗量、

7、坡口加工的難易程度等因素，以確定接頭型式和總體結構型式。圖3-42 手弧焊接頭及坡口型式a) 對接接頭 不開坡口 Y形坡口 雙Y形坡口 U形坡口 雙U形坡口b)角接接頭 單邊V形坡口 Y形坡口 K形坡口 不開坡口c) 丁字接頭 不開坡口 單邊Y形坡口 K形坡口 單邊雙U形坡口2焊接坡口型式的選擇 為保證厚度較大的焊件能夠焊透，常將焊件接頭邊緣加工成一定形狀的坡口。坡口除保證焊透外，還能起到調節母材金屬和填充金屬比例的作用，由此可以調整焊縫的性能。坡口型式的選擇主要根據板厚和采用的焊接方法確定，同時兼顧焊接工作量大小、焊接材料消耗、坡口加工成本和焊接施工條件等，以提高生產率和降低成本。根據GB9

8、85-88規定，焊條電弧焊常采用的坡口形式有不開坡口（I形坡口）、Y形坡口、雙Y形坡口、U形坡口等，如圖3-43所示。圖343 不同厚度鋼板的對接手工電弧焊板厚6mm以上對接時，一般要開設坡口，對于重要結構，板厚超過3mm就要開設坡口。厚度相同的工件常有幾種坡口型式可供選擇，Y型和U型坡口只需一面焊，可焊到性較好，但焊后角變形大，焊條消耗量也大些。雙Y型和雙面U型坡口兩面施焊，受熱均勻，變形較小，焊條消耗量較小，在板厚相同的情況下，雙Y形坡口比Y形坡口節省焊接材料1/2左右，但必須兩面都可焊到，所以有時受到結構形狀限制。U型和雙面U型坡口根部較寬，容易焊透，且焊條消耗量也較小，但坡口制備成本較

9、高，一般只在重要的受動載的厚板結構中采用。表3-11例舉了氣焊、手工電弧焊和氣體保護焊焊縫坡口幾種形式和尺寸的規定。表3-11 氣焊、手工電弧焊和氣體保護焊焊縫坡口形式和尺寸舉例焊件厚度/mm名 稱焊縫符號坡口形式與坡口尺寸/mm焊縫形式焊縫標注方法13不開坡口（I形坡口）b=01.536b=02.5326Y形坡口=4060;b =03;P=142060U形坡口18;b=03;P=14; R =68;厚薄接頭：如果采用兩塊厚度相差較大的金屬材料進行焊接，則街頭處會造成應力集中，而且接頭兩邊受熱不勻醫產生焊不透等缺陷。國家標準中規定，對于不同厚度鋼板對接的承載接頭，當兩板厚度差（-1）不超過表3

10、-12的規定時，焊接接頭的基本形式和尺寸按厚度較大的板確定，反之則應在厚板上作出單面或雙面斜度，有斜度部分的長度L3（-1），如圖3-43所示。表3-12 不同厚度鋼板對接時允許的厚度差較薄板的厚度1/mm255991212允許厚度差（-1）/mm1234三、焊接結構工藝圖焊接結構工藝圖：使用國家標準中規定的有關焊縫的圖形符號、畫法、標注等表達設計人員關于焊縫的設計思想，并能被他人正確理解的焊接結構圖樣。它與一般機器零件工藝圖的主要區別在于，它必須要表達出對焊縫的工藝要求。（一）焊縫的圖示法和符號表示1焊縫的圖示法表示 如圖3-44所示。焊縫正面用細實線短劃表示（圖3-44a），或用比輪廓粗2

11、3倍的粗實線表示（圖3-44b），在同一圖樣中，上述兩種方法只能用一種。焊縫端面用粗實線劃出焊縫的輪廓，必要時用細實線畫出坡口形狀（圖3-44c）。剖面圖上焊縫區應涂黑（圖3-44d）。用圖示法表示的焊縫還應該有相應的標注，或另有說明（圖3-44e）。圖3-44 用圖示法表示焊縫2焊縫的符號表示 為了使焊接結構圖樣清晰，并減輕繪圖工作量，一般不按圖示法畫出焊縫，而是采用一些符號對焊縫進行標注，如表3-11中所示。GB32488、GB1221290、GB518585中分別對焊縫符號和標注方法作了明確規定。焊縫符號：基本符號，用以表明焊縫橫截面的形狀,；輔助符號，用以表明焊縫表面形狀特征，如焊縫表面是否齊平等；補充符號，用以補充說明焊縫的某些特征，如是否帶有墊板等。焊縫符號通過指引線標注在圖樣的焊縫位置，如圖3-45所示。指引線一般由箭頭線和兩條基準線（一條為實線、另一條為虛線）組成，箭頭指在焊縫處。標注對稱焊縫或雙面焊縫時，可免去基準線中的虛線。必要時，焊縫符號可附帶有尺寸符號和數據（如焊縫截面、長度、數量、坡口等）。還可以畫焊縫的局部放大圖，并表明有關尺寸。圖3-45 焊縫標注方法a)焊縫 b)焊縫正面標注方法 c)焊縫剖面標注方法（二）焊接結構工藝圖焊接結構工藝圖實際上是裝配圖，但對于簡單的焊接構件，一