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,且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形式。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。
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11-39 所示为考虑手工电弧焊施焊空间时,对焊缝的布置要求; 图11-40 所示为考虑点焊或缝焊施焊空间(电极位置)时,对焊缝的布置要求。
图11-39 手工电弧焊对操作空间的要求
(a)合理; (b)不合理
图11-40 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。采用气体保护焊时,要考虑气体的保护作用,如图11-41 所示; 采用埋弧焊时,要考虑接头处有利于熔渣形成封闭空间,如图11-42 所示。
图11-41 采用气体保护电弧焊时的焊缝布置
(a)合理; (b)不合理
图11-42 采用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。这样不仅能减小焊接应力和变形,还能减少焊接材料消耗,提高生产率。如图11-43 所示的箱体构件,如采用型材或冲压件[图11-43 (b)] 焊接,可较板材[图11-43 (a)] 减少两条焊缝。
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图11-43 减少焊缝数量
(2)尽可能分散布置焊缝
如图11-44 所示,焊缝集中分布容易使接头过热、材料的力学性能降低。两条焊缝的间距一般要求大于3 倍或5 倍的板厚。
(3)尽可能对称分布焊缝
如图11-45 所示,焊缝的对称布置可以使各条焊缝的焊接变形相抵消,对减小梁柱结构的焊接变形有明显的效果。
图11-44 分散布置焊缝
(a)不合理; (b)合理
图11-45 对称分布焊缝
(a)不合理; (b)合理
3.焊缝应尽量避开最大应力和应力集中部位
如图11-46 所示,焊缝应尽量避开最大应力和应力集中部位,以防止焊接应力与外加应力相互叠加,造成过大的应力而开裂。不可避免时,应附加刚性支撑,以减小焊缝承受的应力。
4.焊缝应尽量避开机械加工面
一般情况下,焊接工序应在机械加工工序之前完成,以防止焊接损坏机械加工表面。此时焊缝的布置也应尽量避开需要加工的表面,因为焊缝的机械加工性能不好,且焊接残余应力会影响加工精度。如果焊接结构上某一部位的加工精度要求较高,而且又必须在机械加工完成之后进行焊接工序,则应将焊缝布置在远离加工面处,以避免焊接应力和变形对已加工表面精度的影响,如图11-47 所示。
图11-46 焊缝避开最大应力集中部位
(a)不合理; (b)合理
图11-47 焊缝远离机械加工表面
(a)不合理; (b)合理
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