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焊接结构工艺性审查的注意事项和要点

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:进行工艺性审查时,要考虑是否有利于减少焊接应力集中与变形,是否有利于减少生产劳动量,是否有利于施工方便和改善工人的劳动条件,是否有利于节约材料等。设计焊接结构时应尽量避免焊缝相交。焊缝金属占结构总质量的百分比,也是衡量结构工艺性的重要标志。

焊接结构工艺性审查的注意事项和要点

进行工艺性审查时,要考虑是否有利于减少焊接应力集中与变形,是否有利于减少生产劳动量,是否有利于施工方便和改善工人的劳动条件,是否有利于节约材料等。

1.是否有利于减少焊接应力集中与变形

应力集中不仅降低焊接接头的疲劳强度,也是降低材料塑性、引起结构脆断的主要原因。为了减少应力集中,应尽量使结构中截面变化的地方平缓圆滑。一般应从以下几个方面考虑。

(1)尽量减少焊缝数量 减少结构上的焊缝数量和焊缝的填充金属量,是设计焊接结构最重要的原则。对于图2-2所示的框架转角,有两个不同的设计方案。图2-2a设计是用许多小筋板,构成放射形状加固转角,多条焊缝集中在一起,应力集中严重。图2-2b设计是用少数筋板构成屋顶状加固转角,不仅提高了框架转角处的刚度和强度,而且大大减少了焊缝数量,减小了焊后变形和应力集中程度。

(2)选用对称的构件 尽可能选用截面对称的构件,并使焊缝位置对称,使焊缝位置对称于截面重心,焊后可将弯曲变形控制在很小的范围。

(3)减小焊缝尺寸 在不影响结构的强度及刚度的前提下,尽可能地减小焊缝截面尺寸,或者把连续角焊缝设计成断续角焊缝,减少塑性变形区范围。

(4)优化装配顺序 对于复杂的焊接结构,要合理地划分部件,使各部件的装配焊接易行、总装方便。

(5)避免焊缝相交 相交焊缝会在交点处产生三轴应力,降低材料塑性,并造成严重的应力集中。设计焊接结构时应尽量避免焊缝相交。

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图2-2 框架转角处加强筋布置方案的比较

a)放射形结构 b)屋顶状结构

2.是否有利于减少生产劳动量

在焊接结构生产中,除了在工艺上采取一定的措施外,还必须从设计上保证结构具有良好的工艺性,有利于减少生产劳动量。

(1)合理确定焊缝尺寸 通常按强度原则进行计算,求得工作焊缝的尺寸,但必须考虑焊接结构的特点及焊缝布局等因素。焊缝金属占结构总质量的百分比,也是衡量结构工艺性的重要标志。在强度相等的情况下,焊脚小而长度大的角焊缝,比焊脚大而长度小的焊缝省工省料。图2-3中焊脚为K、长度为2L与焊脚为2K、长度为L的角焊缝强度相等,但前者的焊条消耗量仅为后者的1/2。

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图2-3 等强度的长、短角焊缝

(2)减少其他加工方法 设计焊接结构时,要尽量减少铸、锻、车、铣、刨、磨、钻等其他加工方法。

(3)减少辅助工时 焊接结构中焊缝所在位置,应使焊接设备调整次数最少,焊件翻转次数最少,这样可以将辅助工时降到最低。

(4)尽量利用型钢和标准件 型钢具有各种形状,经过相互结合可以构成刚性很大的各种焊接结构。同一结构如果用型钢来制造,其焊接工作量会比用钢板制造少得多。图2-4所示为一根变截面工字梁结构,图2-4a是用三块钢板组成;图2-4b是用四块钢板组成;如果用工字钢组成,可将工字钢用气割分开(见图2-4c),再组装起来(见图2-4b),就能大大减少焊接工作量。

(5)尽量利用复合结构和继承性强的结构 复合结构可以发挥各种工艺的优点,分别采用铸造、锻造和压制工艺,将复杂的接头简单化,把角焊缝改成对接焊缝。图2-5所示为采用复合结构把T形接头转化为对接接头的应用实例,不仅降低了应力集中,而且改善了工艺性。(www.xing528.com)

在设计新结构时,把原有结构的成熟部分保留下来,称为继承性结构。继承性结构工艺性成熟,可以利用原有的生产工艺及工装设备,生产率高,经济效益好。

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图2-4 变截面工字梁

(6)采用合理先进的焊接方法 埋弧焊的熔深比焊条电弧焊大,有时不需要开坡口,工作效率高。采用二氧化碳氧化保护焊,不仅成本低、变形小,而且不需清渣。在设计焊接结构时,应使接头易于使用上述较先进的焊接方法。图2-6a所示箱形结构可用焊条电弧焊焊接,若做成图2-6b的形式,就可以使用埋弧焊或自动二氧化碳气体保护焊。

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图2-5 采用复合结构的应用实例

a)原设计的板焊结构 b)改进后的复合结构

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图2-6 箱形结构对比

a)焊缝在外角 b)焊缝在内角

3.是否有利于施工方便

(1)尽量使结构具有良好的可焊到性 可焊到性是指结构上每一条焊缝都能很方便地施焊,如厚板对接时,一般应开成X形或双U形坡口。若在构件不能翻转的情况下,就会造成大量的仰焊焊缝,不但劳动条件差,质量也很难保证。这时就必须采用V形或U形坡口来改善其工艺性,如图2-7所示。

(2)尽量有利于焊接自动化 当产品批量大、数量多的时候,必须考虑制造过程的机械化和自动化。原则上减少短焊缝,增加长焊缝,尽量使焊缝排列规则并采用同一种接头形式。例如,采用焊条电弧焊时,图2-8a中的焊缝位置比较合理;当采用自动焊时,则以图2-8b为好。

(3)尽量有利于检测方便 严格检测是保证焊接结构质量的重要措施,设计焊接接头时,必须考虑检测是否方便可行。

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图2-7 焊缝位置

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图2-8 焊缝位置与焊接方法的关系

a)焊条电弧焊焊缝 b)自动焊焊缝

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