第一篇：焊接結構生產總結

焊接結構生產總結

一，填空題

1，內應力是由于溫度，金相組織以及化學成分的變化等因素造成的物體內部的不均勻性變形引起的。

內應力的主要特點：在物體內部內應力是自稱平橫的形成的一個平衡力系。

2、殘余應力可分為：熱應力、相變應力、塑變應力。

3、物體的變形可按拘束條件分為：自由變形、和非自由變形。物體單位長度的變形量：變形率。

4焊接殘余應力除了對結構強度、加工尺寸精度、以及結構穩定性的影響外。

5、整體熱處理消除殘余應力的效果取決于：加熱溫度，保溫時間，加熱和冷卻速度，加熱方法和加熱范圍。一般可以消除60%-90%。

6、對于重要的動焊件可采用削平余髙或增加過度圓弧的措施來降低應力集。

二，簡答題

1，焊接應力與焊接變形產生的原因：（1）焊件的不均勻加熱；（2）焊縫金屬的收縮；（3）金屬組織的變化（4）焊件的剛性與拘束。

2,減小焊接殘余應力的影響：1，設計措施1）盡量減少結構上的焊縫的數量和焊縫的尺寸2）避免焊縫過分集中3）采用剛度較小的接頭形式2，工藝措施 1）采用合理的裝配順序和方向2）預熱法3）冷焊法4）降低焊縫的拘束度5）加熱“減應區”法。

3，消除殘余應力的方法：（1）熱處理利用材料在高溫下的屈服點下降和蠕變現象來達到松弛焊接殘余應力的目的（2）機械拉伸采用不同的方式在構件上施加一定的拉應力，使焊縫及其附近產生拉伸塑性變形，與焊接時焊縫及其附近的壓縮塑性變形相互抵消一部分，達到松弛焊接殘余應力的目的。（3）溫差拉伸采用局部加熱形成的溫差來拉伸壓縮塑性變形區（4）錘擊焊縫使焊縫金屬產生延伸變形，能抵消一部分壓縮塑性變形（5）振動法利用有偏心輪和變速電動機組成的激振器，是結構發生共振所產生的循環應力來降低內應力。

4，焊接變形：收縮變形，角變形，彎曲變形，波浪邊形，扭曲變形；

5，控制焊接變形的措施：1 設計措施（1）選擇合理的焊縫形狀和尺寸（2）減少焊縫的數量（3）合理安排焊縫位置2.工藝措施（1）留余量法（2）反變形法（3）剛性固定法

（4）選擇合理的裝

配焊接順序（5）合理地選擇焊接方法和焊接工藝參數（6）熱平衡法（7）散熱法

6，矯正焊接變形的方法：（1）手工矯正法主要用于彎曲變形和薄板的波浪邊形（2）機械矯正法一般用于塑性較好的材料（3）火焰加熱矯正法 主要用于彎曲變形，角變形，波浪邊形，也可以用于矯正扭曲變形1）點狀加熱2）線狀加熱3）三角形加熱；

7，影響焊接接頭性能的因素：焊接熱循環引起的組織變化，焊接材料引起的化學成的變化，焊后熱處理所引起的組織變化以及矯正變形引起的加工硬化；

8，破口的選擇通常考慮的因素：1）可焊到性或便于施焊2）降低焊接下料的消耗量3）坡口易于加工4）減少控制焊接變形

9，焊縫代號可以表示：焊縫的位置，焊縫橫截面形狀以及破口尺寸，焊縫表面形狀特征，焊縫某些表面特征或其他要求；

10，應力集中：指接頭局部區域的最大應力較平均應力高的表現。產生的原因：1)焊縫中有工藝缺陷2）焊縫外形不合理3)焊接接頭設計不合理。

11，T形接頭焊縫向母材金屬過度較急劇，接頭在外力作用下線扭曲很大，造成應力集中分

布極不均勻，在角焊縫的根部和過度處，易產生很大的應力集中。

12，工作焊縫：焊縫與焊件串聯，它承擔桌傳遞全部載荷的作用，及焊縫一旦斷裂，結構就立即失效。聯系焊縫：焊縫與焊件并聯，它僅傳遞很小的載荷，主要起焊件之間相互聯系的作用，焊縫一旦斷裂，結構不會立即失效。

13，影響焊接結構疲勞性能的因素:1,應力集中和表面狀態的影響2，焊接殘余應力的影響，3焊接缺陷的影響；

14，提高焊接結構疲勞強度的措施：1，降低應力集中 1）采用合理的結構形式，（1）盡量不要搭接接頭；（2）盡量避免偏心受載的設計（3）避免三向焊縫空間交匯，焊縫盡量不要設計在焊縫集中區域，盡量不要再主要受啦構件上設置橫向焊縫；（5）只能單面施焊的對接焊縫，再重要結構上不允許在背面放置永久性的墊板；避免采用斷續焊縫，因為每段焊縫的始末有較高的應力集中；2)正確的焊縫 形狀和良好的焊縫內外質量 2，調整殘余應力3，改善材料的組織和性能4，特殊保護措施；

15，影響金屬脆斷的主要因素：1.（1）材料狀態的影響（2）應力狀態的影響（3）溫度的影響（4）加載速度的影響2.預防焊接結構脆性斷裂的措施（1）正確選用材料1）要求母材應具有一定的止裂性能2）隨著鋼材強度的提高，斷裂韌性和工藝性一般都有所下降（2）采用合理的焊接結構設計1）盡量減少結構或焊接接頭部位的應力集中2）在滿足結構使用條件下，盡量減少結構的剛度，以降低應力集中和附加應力3）不應通過降低許用應力值來減少脆性的危險性，因為這樣的結果將使厚度過分增大，從而提高鋼材的脆性轉變溫度，降低其韌性值，反而易引起脆性斷裂4）對于附件或不受力焊縫的設計，應與主要腕力焊縫一樣給予足夠重視，防止這些接頭部位產生脆性裂紋，以致擴展到主要的受力元件中，使結構破壞5）減少和消除焊接殘余拉伸應力的不利影響。

16，鋼材變形的原因：1，鋼材在軋制過程中一起的變形；2鋼材在運輸和不正確的堆放產生的變形，3鋼材在下料中引起的變形；

17，鋼材的矯正方法：1，手工矯正2，機械矯正3，火焰矯正4，高頻熱點矯正； 18，型鋼承掌直機主要用于矯正角鋼，槽鋼，工字鋼等，也可以用于進行彎曲成形；

19，將零件的表面攤開在一個平面的過程成為展開放樣，常見可展開表面有平面立體，柱面，和錐面；不可展開平面有球面和正圓柱螺旋面等；

20，提高材料利用率的方法：集中號料法，長短搭配，零碎拼爭法，排樣套料法；

21，鋼材的矯正方法的選擇1，對剛性較大的鋼結構產生的彎曲變形不宜采用冷矯正，應在與焊接部位對稱的位置采用火焰矯正法2，火焰矯正時，嚴格控制加熱溫度，避免因鋼材組織變化而產生較大的熱應力。3，盡量避免在結構危險截面的受拉區進行火焰矯正；

22、（1）、劃線是根據設計圖樣的圖性和尺寸，準確的按1：1比例在待下料的剛才表面上劃出加工界線的過程劃線的基本規則。1）垂線必須用作圖法 2）用劃針或石筆劃線時，應緊抵鋼直尺或樣板的邊沿3）圓規在鋼板上劃圓、圓弧或分量尺寸時，應先打上樣沖眼，以防圓規尖滑動4）平面劃線應遵循先畫基準線，后按由外向內，從上到下，從左到右的順序劃線的原則。平面劃線和立體劃線兩種（2）、放樣根據構件的圖樣，按1：1比例或一定比例在放樣臺或平臺上劃出所需圖形的的過程。放樣方法1.實尺放樣，2.展開放樣3.光學放樣。（3）下料用各種方法將毛坯或工件從原材料上分離下來的工序1.手工下料1）克切；2）鋸割；3）砂輪切割；4）氣割。2.機械下料（1）剪切（2）熱切割（3）沖裁。

2.展開放樣？進行展開放樣時如何對厚板件進行處理的？1概念：把各種立體的零件表面攤平的幾何作圖過程稱為展開放樣。

2、1）計算彎曲展開長，板厚較小時可直接按標注的直徑或半徑計算展開長，板厚較大時必須考慮板厚對展開長度高度以及相關構件的接口尺寸的影響2）可展曲面的展開放樣：1平行線展開法 2 放射線展開法 3 三角形展開法。23，一般的剪床：平口剪床，斜口剪床，龍門剪床，圓盤剪床；

24，減小回彈的主要因素：（1）將凸模角度減去一個回彈角，使板料彎曲程度增大，板料回彈后恰好等于所需要的角度。（2）采取矯正彎曲，在彎曲終了時進行矯正，即減小了凸模的接觸面積或增大彎曲部件的壓力。（3）減小凸模與凹模的間隙（4）采用拉彎工藝（5）在必要時，如果條件允許可以采用加熱彎曲。

25，沖裁間隙的大小對沖裁件質量，模具壽命，沖裁力的影響很大；

26，爆炸成型原理：是將爆炸物質放在一特質的裝置中，點燃爆炸后，利用所產生的化學能在極端的時間內轉化為周圍介質中的高壓沖擊波，使坯料在很高的速度下變形和貼膜，從而達到成型的目的；

27，裝配是將焊件按產品圖樣和技術要求，采用適當工藝方法連接成部件或整個產品的工藝過程。裝配的基本條件：1）定位2）夾緊3）測量

28，定位基準：在結構裝配過程中，必須根據一些指定的點線面來確定零件或部件在結構中的位置，這些為依據的點線面稱為定位基準。

29，定位基準的選擇：（1）裝配定位基準盡量與設計基準重合（2）統一構件上與其他構件有鏈接或配合關系的各個零件，盡量采用統一的定位基準（3）應選擇精度高，又不易變形的零件表面或邊棱在定位基準（4）所選擇的定位基準應變于裝配中的零件定位和測量； 30，在焊接結構生產中常見的測量項目;線性尺寸，平行度，垂直度，同軸度，角度； 31，零件的定位方法：（1）劃線定位（2）銷軸定位（3）檔鐵定位（4）樣板定位

32，定位方法按定位方式不同可分為：劃線定位裝配，工裝定位裝配，安裝配地點不同可分為：固定是裝配，焊件移動式裝配 ；

33，T形梁的裝配：（1）劃線定位裝配（2）胎夾具裝配箱型梁的裝配：（1）劃線裝配（2）胎夾具裝配

34，預熱，后熱，焊后熱處理的目的：預熱：是減緩焊接接頭加熱似的溫度梯度以及冷卻速度從而減少或避免產生脆硬組織，有利于氫的溢出，可防止冷裂紋的產生； 后熱：利用預熱裝置進行加熱到300-500度并保溫1-2h后空冷的工藝措施，目的是防止焊接區擴散氫的聚集，避免延遲裂紋的產生。焊后熱處理：1）消除火或降低焊接殘余應力，2）消除焊接熱影響區的淬硬組織，提高焊接接頭的塑性和韌性；3）促使殘余氫的逸出4）對于有些鋼材，可以使斷裂韌度提高5）提高結構的幾何的穩定性6）增強構件抵抗應力腐蝕的能力。35，預熱溫度的高低，應根據淬硬傾向的大小，冷卻條件和結構剛度等因素，通過焊接實驗來確定；

36，焊接結構的焊后熱處理是采用正火，回火等處理手段對焊件進行的熱處理，其目的是為了改善焊接接頭的韌度，疲勞強度，提高結構的幾何穩定性；

37，為了提高產品的工藝性，工廠對所有新設計的產品和改進設計的產品以及外來產品的圖樣，在首次生產前進行焊接姐俄溝工藝審查；目的：保證結構設計的合理性，工藝的可行性，結構使用的可靠性和經濟性；

38，焊接結構工藝審查的步驟：1，產品結構圖樣的審查包裹新產品設計圖樣，繼承性設計圖樣和按照事物測繪的圖樣等； 2，產品結構技術要求審查

39，接結構工藝性分析的內容：

一、從減小焊接應力與變形的角度分析結構的合理性。1）盡可能的減少結構上的焊縫 的數量和填充金屬的量，2）盡可能的選用對稱的構件截面和焊縫的位置，3）盡可能的減小焊縫截面尺寸，4）采用合理的裝配焊接順序，5）盡量避免各條焊縫相交；

二、從降低應力集中的角度分析結構的合理性。1）盡量避免焊縫過于集中，2）盡量采用合理的接頭形式，3）盡量避免構件截面的突變；

三、從焊接生產工藝性角度分析結構的合理性。1）盡量是結構具有良好的可焊到性，2）保證接頭具有良好的可探到性，3）盡量選用焊接性好的材料拉制造焊接結構；

四、從焊接生產經濟性角度分析結構的合理性，1）使用材料一定要合理，2)盡量減少生產勞動量；3）盡量減少輔助工時；4）盡量利用型

鋼和標準件 5）有利于采用采用先進技術的焊接方法；

40，焊接齒輪可能受到的歷：齒輪自身轉動時產生的離心力，有傳動軸傳來的傳動力矩或外界作用的圓周力，由于工作部分結構形狀和所處的工作條件不同而引起的軸向力和徑向力，由于各種原因一起的振動和沖擊力。

41，工序是工藝工程的最基本的部分，是生產計劃的基本單元，工序劃分的主要依據是加工工藝工程中工作地點是否改變和加工是否連續；

42，在一個工序內焊件，設備，工具，和工藝均保持不變的條件下所完成的那部分動作稱為工部；

43，擬定工藝路線要完成下列內容：選擇加工法，安排加工順序和確定各工序所使用的設備； 44，工藝過程分析應遵循”在保證技術條件的前提下，取得最大經濟效益的原則；

45，焊接結構的技術條件，一般可歸納為獲得優質的焊接接頭和獲得準確的外形尺寸兩個方面；

46，從采用先進工藝的可能性進行工藝分析:1)采用先的工藝方法 2）實現焊接生產過程的機械化與自動化3)改進產品結構創造先進的工藝過程；

47，工藝規程的主要內容：工藝過程卡，加工工藝卡，繪制簡圖；

48，編工藝規程的步驟：1）技術準備2）產品的工藝過程分析3）擬定工藝路線4）編寫工藝規程；

第二篇：焊接結構教案

第三編 焊接結構 第十三章

焊接應力與變形

本章主要討論焊接應力與變形的基本概念及其產生原因；焊接應力的分布規律；焊接過程中如何降低焊接應力和焊后如何消除焊接殘余應力；焊接變形的種類，焊接過程中如何控制焊接變形和焊后的矯正措施。

第一節 焊接應力和變形的形成過程

一、應力與變形的基本知識

1．應力

物體在單位截面上表現的內力稱為應力。根據引起內力的原因不同，應力可分為：工作應力：物體由于外力作用在其單位截面上出現的內力。

內應力：物體在無外力作用下而存在于內部的應力。內應力按其產生的原因不同分為熱應力、裝配應力、相變應力和殘余應力。

2．變形

物體在外力或溫度等因素的作用下，其內部原子的相對位置發生改變，其宏觀表現為形狀和尺寸的變化，這種變化稱為物體的變形。

按變形性質可分為：彈性變形和塑性變形；

按變形的拘束條件可分為：自由變形和非自由變形。

二、研究焊接應力與變形的基本假定

（1）平截面假定

（2）金屬性能不變的假定

（3）金屬屈服點的假定

三、焊接應力與變形的產生原因

影響焊接應力與變形的因素很多，如焊件受熱不均勻、焊縫金屬的收縮、金相組織的變化及焊件剛性與拘束的影響等，其最根本的原因是焊件受熱不均勻。

為便于了解焊接應力與變形產生的基本原因，首先對均勻加熱時產生的應力與變形進行討論。

1．均勻加熱時引起應力與變形的原因

（1）不受約束的桿件，均勻加熱

屬于自由變形，無殘余應力，無殘余變形。

（2）受約束的桿件在均勻加熱時的應力與變形

如果加熱溫度較低，材料的變形在彈性范圍內，根據虎克定律，應力與應變符合線性關系，當溫度恢復到原始溫度時，桿件自由收縮到原來的長度，壓應力全部消失，即不存在殘余應力與殘余變形。

如果加熱溫度比較高，達到或超過材料屈服點溫度時，桿件的壓縮變形量增大，產生塑性變形，此時的內部變形率由彈性變形率和塑性變形率兩部分組成。當溫度恢復到原始溫度時，彈性變形部分恢復，塑性變形部分不能恢復。① 若桿件能自由收縮，則由于壓縮塑性變形的出現，桿件將比原來長度縮短，出現縮短的殘余變形，但無殘余應力存在。② 如果桿件不能自由收縮，則不存在外觀的殘余變形，但桿件中會產生殘余拉應力。

2．不均勻加熱時引起的應力與變形

（1）長板條中心加熱引起的應力與變形

（2）長板條一側加熱引起的應力與變形 綜上所述：

① 金屬不均勻受熱時，只要加熱溫度高于屈服點溫度，加熱時產生壓縮塑性變形，焊后就會產生殘余應力與殘余變形；

② 焊接過程中的變形與焊接殘余變形方向相反；

③ 焊接加熱時，焊縫附近產生壓縮塑性變形，冷卻后收縮，如果收縮充分，則變形大，應力小；否則變形小，應力大。

④ 焊接瞬時及殘余應力分布不均勻，焊縫及其附近區域通常為殘余拉應力。

第二節 焊接殘余應力

一、焊接殘余應力的分類

1．根據應力性質劃分：拉應力、壓應力

2．根據引起應力的原因劃分：熱應力、組織應力、拘束應力

3．根據應力作用方向劃分：縱向應力、橫向應力、厚度方向應力

4．根據應力在焊接結構中的存在情況劃分：單向應力、兩向應力、三向應力

5．根據內應力的發生和分布范圍劃分：第一類應力、第二類應力、第三類應力

二、焊接殘余應力的分布規律

1．縱向應力бx的分布

бx在焊件橫截面上的分布規律為：焊縫及其附近區域為殘余拉應力，一般可達材料的屈服強度，隨著離焊縫距離的增加，拉應力急劇下降并轉為壓應力。

бx在焊件縱截面上的分布規律為：在焊件縱截面端頭，бx=0，越靠近縱截面的中間，бx越大，逐漸趨近于бs。如圖2-9所示。

圖2-11為板邊堆焊時，бx在焊縫橫截面上的分布。

T形接頭的бx分布與立板和水平板尺寸有很大關系，δ/h越小，接近于板邊堆焊的情況；δ/h越大，接近于等寬板對接的情況。

2．橫向應力бy的分布

бy =бy′+бy″

бy′：焊縫及其塑性變形區的縱向收縮引起的橫向應力；

бy″：焊縫及其塑性變形區的橫向收縮不均勻、不同時引起的橫向應力。

3．特殊情況下的焊接殘余應力

① 厚板中的焊接殘余應力

② 拘束狀態下焊接殘余應力

③ 封閉焊縫中的殘余應力

④ 焊接梁柱中的殘余應力

⑤ 焊接管道中的殘余應力

三、焊接殘余應力對焊接結構的影響

1．對結構強度的影響

只要材料具有足夠的塑性，焊接殘余應力的存在并不影響結構的靜載強度。

對脆性材料制造的焊接結構，由于材料不能進行塑性變形，隨著外力的增加，構件不可能產生應力均勻化，所以在加載過程中應力峰值不斷增加。當應力峰值達到材料的強度極限時，局部發生破壞，而最后導致構件整體破壞。所以焊接殘余應力對脆性材料的靜載強度有較大的影響。

2．對構件加工尺寸精度的影響 3．對梁柱結構穩定性的影響

四、減小焊接殘余應力的措施

一般來說，可以從設計和工藝兩方面著手：

1．設計措施

① 盡可能減少焊縫數量；

② 合理布置焊縫；

③ 采用剛性較小的接頭形式。

2．工藝措施

（1）采用合理的裝配和焊接順序及方向

① 鋼板拼接焊縫的焊接；

② 同時存在收縮量大和收縮量小的焊縫時，應先焊收縮量大的焊縫；

③ 對工作時受力較大的焊縫應先焊；

④平面交叉焊縫的焊接。

（2）縮小焊接區與結構整體之間的溫差

（預熱法、冷焊法）

（3）加熱“減應區”法

（4）降低接頭局部的拘束度

（5）錘擊焊縫

五、消除焊接殘余應力的方法

1．熱處理法

熱處理法是利用材料在高溫下屈服點下降和蠕變現象來達到松馳焊接殘余應力的目的，同時熱處理還可以改善接頭的性能。

（1）整體熱處理

整體爐內熱處理、整體腔內熱處理

整體加熱熱處理消除殘余應力的效果取決于熱處理溫度、保溫時間、加熱和冷卻速度、加熱方法和加熱范圍。保溫時間根據板厚確定，一般按每毫米板厚1~2 min計算，但最短不小于30 min，最長不超過3h。

碳鋼及中、低合金鋼：加熱溫度為580~680℃；

鑄鐵：加熱溫度為600~650℃。

（2）局部熱處理

局部熱處理只能降低殘余應力峰值，不能完全消除殘余應力。加熱方法有電阻爐加熱、火焰加熱、感應加熱、遠紅外加熱等，消除應力效果與加熱區的范圍、溫度分布有關。

2．加載法

加載法就是通過不同方式在構件上施加一定的拉伸應力，使焊縫及其附近產生拉伸塑性變形，與焊接時在焊縫及其附近所產生的壓縮塑性變形相互抵消一部分，達到松馳應力的目的。

（1）機械拉伸法

（2）溫差拉伸法

（3）振動法

六、焊接殘余應力的測定

目前，測定焊接殘余應力的方法主要可歸結為兩類，即機械方法和物理方法。

1．機械方法

利用機械加工將試件切開或切去一部分，測定由此而釋放的彈性應變來推算構件中原有的殘余應力。包括切條法、鉆孔法和套孔法。

2．物理方法

是非破壞性測定焊接殘余應力的方法，常用的有磁性法、超聲波法和X射線衍射法。

（1）磁性法是利用鐵磁材料在磁場中磁化后的磁致伸縮效應來測量殘余應力的。（2）X射線衍射法是根據測定金屬晶體晶格常數在應力的作用下發生變化來測定殘余應力的無損測量方法。

（3）超聲波法是根據超聲波在有應力的試件和無應力的試件中傳播速度的變化來測定殘余應力的。

第三節 焊接殘余變形

一、焊接殘余變形的種類及其影響因素

按變形對整個焊接結構影響程度分類：局部變形、整體變形

按變形特征分類：收縮變形、彎曲變形、角變形、波浪變形、扭曲變形、錯邊變形

1．收縮變形

焊件焊后其尺寸的縮短稱為收縮變形。它可分為縱向收縮變形和橫向收縮變形。

（1）縱向收縮變形Δx

產生原因：焊縫及其附近區域在焊接高溫的作用下產生縱向的壓縮塑性變形。

焊件在假想力的作用下產生的縱向收縮量可用下式表示：

影響因素：

① 焊縫長度L

② 焊件的截面積A

③ 壓縮變形區的面積Ap

④ 壓縮塑性應變εp（與焊接方向、焊接線能量、焊接工藝有關）

（2）橫向收縮變形Δy

橫向收縮變形的過程比較復雜，影響因素很多，現分述如下：

1）堆焊焊縫及角焊縫的橫向收縮

影響因素：

① 焊接線能量：焊接線能量越大，橫向收縮量越大；

② 板厚：板厚增加，橫向收縮量減小。

③ 沿焊縫長度方向Δy逐漸增大，但到一定長度后趨于穩定，不再增大。

2）對接焊縫的橫向收縮

影響因素：

Δy的大小與板厚、材質、拘束情況、焊接工藝、焊接順序有關。

2．角變形

中厚板對接焊、堆焊、搭接焊及T形接頭焊接中會產生角變形。

原因：熔化金屬在厚度上收縮量不一致而引起的。

（1）平板堆焊的角變形

影響因素：

① 焊接線能量

② 板厚

堆焊引起的角變形沿堆焊焊縫長度方向開始比較小，隨后增加，直至達到穩定。

（2）對接接頭的角變形

影響因素：

①坡口形式

②坡口尺寸

③焊接層數

④焊接順序

（3）T形接頭角變形

T形接頭角變形可以看成是由立板相對于水平板的回轉角變形β′與水平板本身的角變形β″兩部分組成。

減小T形接頭角變形的方法有：

① 采用開坡口，減小立板與水平板之間焊縫夾角，減小β′；

② 通過減小焊腳尺寸以減小焊縫金屬量，降低β″。3．彎曲變形

產生原因：焊縫的中心線與結構截面的中性軸不重合或不對稱，焊縫的收縮沿構件寬度方向分布不均勻引起的。

（1）縱向收縮引起的彎曲變形

（2）橫向收縮引起的彎曲變形

4．波浪變形

波浪變形是一種失穩變形，一般產生于薄板結構中。

產生原因：板中遠離焊縫區的壓縮殘余應力超過了失穩的臨界應力值。

防止措施：

① 能降低焊接殘余壓應力的措施都可以減小波浪變形；

② 提高板的剛度或增大板的拘束度均可減小或防止波浪變形。

5．扭曲變形

產生原因：焊縫的角變形沿焊縫長度方向分布不均勻。

6．錯邊變形

錯邊變形可分為長度方向錯邊和厚度方向錯邊。

產生原因：

① 裝配不良；

② 組成焊件的零件裝配時夾緊不一致；

③ 兩零件的剛度或熱物理性質不一樣；

④ 電弧偏離坡口中心。

以上6種變形是焊接變形的基本形式，其中收縮變形是最基本的變形形式，所有焊件都不可避免地會產生收縮變形，而其它幾種變形在有些焊接結構中容易出現，而在有些焊接結構中不容易出現。

二、焊接變形對焊接結構生產的影響

首先，零部件的焊接變形給裝配帶來困難，進而影響后續焊接質量；

其次，焊接變形增加了結構的制造成本；

另外，焊接變形也會降低焊接接頭性能和承載能力。

三、控制焊接變形的措施

1．設計措施

（1）盡量選用對稱的構件截面和焊縫位置

（2）合理地選擇焊縫長度和焊縫數量

（3）合理選擇焊縫截面尺寸和坡口形式

2．工藝措施

（1）留余量法

主要是用于補償焊件的收縮變形。

（2）反變形法

主要用于控制角變形及彎曲變形。

例：V形坡口單板對接；（圖2-52）

鍋爐集箱；（圖）

工字梁翼板；（圖2-53）

板式起重機主梁，腹板預制上拱度（圖2-54）

（3）剛性固定法

① 焊件固定在剛性平臺上（圖2-55）

② 將焊件組合成剛性更大或對稱的結構（圖2-56）

③ 利用焊接夾具增加結構的剛性和拘束（圖2-57）

④ 利用臨時支撐增加結構的拘束（圖2-58）（4）選擇合理的裝配焊接順序

① 正在施焊的焊縫應盡量靠近結構截面的中性軸。（圖2-54）

② 對于焊縫非對稱布置的結構，裝配焊接時應先焊焊縫少的一側。（圖2-59）

③ 焊縫對稱布置的結構，應由偶數焊工對稱地施焊。（圖2-60）

④ 長焊縫焊接時，應采用合理的分段焊接順序。（圖2-61）

⑤ 相鄰兩條焊縫，為防止產生扭曲變形，應注意焊接方向與順序。（圖2-62）

（5）合理地選擇焊接方法和焊接工藝參數（圖2-63）

（6）熱平衡法（圖2-64）

（7）散熱法（圖2-65）

四、矯正焊接殘余變形的方法

矯正焊接變形的實質是使構件產生新的變形，以抵消焊接殘余變形。矯正的方法一般有機械矯正法和火焰加熱矯正法。

1．機械矯正法

機械矯正法是在機械力的作用下使部分金屬得到延伸，產生拉伸塑性變形，使變形的構件恢復到所要求的形狀。（如圖2-66）

2．火焰加熱矯正法

火焰加熱矯正，是利用火焰加熱時產生的局部壓縮塑性變形使較長的部分在冷卻后縮短來消除變形。

加熱方式：

① 點狀加熱

用于矯正薄件的波浪變形。

② 線狀加熱

用于矯正焊件的角變形及大厚度板的彎曲變形。

③ 三角形加熱 用于矯正剛度大，厚度大的焊件的彎曲變形。

第十四章 焊接接頭強度及計算

本章主要介紹焊接接頭的作用和基本形式；焊接接頭的工作應力分布狀況及其靜載強度計算；影響焊接接頭的疲勞強度因素有提高疲勞強度的措施；焊接接頭脆性斷裂、影響脆性斷裂的因素及防止措施。

第一節 焊接接頭的特點及形式

一、焊接接頭的基本形式

1．電弧焊接頭的基本形式

（1）對接接頭

把同一平面上的兩被焊工件相對焊接起來而形成的接頭。這是一種比較理想的接頭形式，受力狀況好，應力集中小，材料消耗小。

（2）角接接頭

是兩被焊工件端面間構成大于30o、小于150o夾角的接頭。多用于箱形構件上。

（3）T形接頭

是把互相垂直的被焊工件用角焊縫連接起來的接頭，可承受各種方向的力和力矩。

（4）搭接接頭

是把兩被焊工件部分地重疊在一起，以角焊縫連接，或加上塞焊縫、槽焊縫連接起來的接頭。

（5）端接接頭

是兩被焊工件重疊放置或兩被焊工件之間夾角不大于30o在端面進行連接的接頭。

2．電阻焊接頭的基本類型

（1）對接接頭

（2）點焊接頭（3）縫焊接頭

二、電弧焊焊縫的類型

1．按工作特點分

①承載焊縫

②非承載焊縫

③密封焊縫

④定位焊縫

2．按接頭的結構特點分

①對接焊縫 ②角焊縫 ③端接焊縫 ④塞焊縫 ⑤組合焊縫

第二節 焊接接頭的工作應力分布

一、應力集中

1．應力集中概念

在幾何形狀突變處或不連續處應力突然增大的現象稱為應力集中。應力集中程度的大小，常以應力集中系數KT表示：

KT=бmax/бm

2．焊接接頭中產生應力集中的原因

（1）焊縫中的工藝缺陷

如氣孔、夾渣、裂紋和未焊透等。

（2）焊接接頭處幾何形狀的改變

（3）不合理的接頭形式和不合理的焊縫外形

二、電弧焊接頭的工作應力分布

1．對接接頭的工作應力分布

對接接頭的應力集中位于由焊縫向母材過渡的轉角處，KT的大小取決于焊縫寬度c、余高h、焊趾處的θ角及轉角半徑r。在其它因素不變的情況下，余高h增加、焊縫寬度c減少、θ角增加、r減小等都會使KT增加。

2．搭接接頭的工作應力分布

（1）正面角焊縫的工作應力分布

如圖3-5所示，在角焊縫的根部A點和焊趾B點有較大的應力集中，B點的應力集中系數隨角焊縫的斜邊與水平邊的夾角θ而變，減小θ、增大熔深及焊透根部等都可降低應力集中系數。

搭接接頭的正面角焊縫受偏心載荷時，在焊縫上會產生附加彎曲應力，導致彎曲變形，見圖3-6。為了減少彎曲應力，兩條正面角焊縫之間的距離l應不小于其板厚的4倍。

（2）側面角焊縫的工作應力分布

在用側面角焊縫連接的搭接接頭中，其應力分布更加復雜。切應力沿焊縫長度上分布是不均勻的，它與焊縫尺寸、斷面尺寸和外力作用點的位置等因素有關。

外力作用如圖3-7a所示時，其沿側面焊縫長度上切力分布見圖3-8，因為搭接板材不是絕對剛體，在受力時本身產生彈性變形，所以形成兩端切力大，中間切力小的分布狀態。

外力作用如圖3-7 b所示時，兩板各對應點的相對位移從左至右逐漸下降，因而焊縫傳遞的切力以左端為最高，向右逐漸減小。當側面角焊縫長度超過某一長度時，焊縫中間部分的切力就會接近零，因此，采用過長的側面角焊縫是不合理的。一般工藝規定側面角焊縫長度不得大于50K。

（3）聯合角焊縫搭接接頭工作應力分布

如圖3-9b所示，在B—B截面上正應力的分布比較均勻，最大切應力ηmax 降低，所以在B—B截面兩端點的應力集中得到改善。

3．T形接頭的工作應力分布

T形接頭在角焊縫的過渡處和根部都有很大的應力集中，如圖3-10所示。

（1）未開坡口的T形接頭

如圖3-10a所示，焊縫根部應力集中很大，在焊趾截面B—B上應力分布也不均勻，B點的應力集中系數隨角焊縫θ角減小而減小，也隨焊腳尺寸增大而減小；但非承載焊縫在B點的KT隨焊腳尺寸增大而增大。

（2）開坡口并焊透的T形接頭

如圖3-10b所示，這種接頭的應力集中大大降低。可見，保證焊透是降低T形接頭應力集中的重要措施之一。

第三節 焊接接頭強度計算基礎

一、焊接接頭的設計

1．焊接接頭設計要點

（1）應盡量使接頭形式簡單、結構連續，且不設在最大應力作用截面上。

（2）要特別重視角焊縫的設計。

（3）盡量避免在厚度方向傳遞力。

（4）接頭的設計要便于制造和檢驗。

（5）一般不考慮殘余應力對接頭強度的影響。

2．常見不合理的接頭設計及改進

見表3-3

二、電弧焊接頭靜載強度計算

1．焊接接頭靜載強度計算的幾個假設

2．電弧焊接頭的靜載強度計算

靜載強度計算方法，目前仍采用許用應力法，強度計算時許用應力均為焊縫的許用應力。

焊縫的強度計算一般表達為：

б≤[б′]或η≤[η′]

(1)對接接頭的靜載強度計算

對接接頭強度計算時，不考慮焊縫余高，焊縫長度取實際長度，計算厚度取兩板中較薄者。

全部焊透的對接接頭如圖3-17所示。其各種受力情況的計算公式如下：

1）受拉時

2）受壓時

3）受剪切時

4）受板平面內彎矩

5）受垂直板面彎矩

（2）搭接接頭靜載強度計算

受拉、壓的搭接接頭計算公式如下：

正面焊縫

側面焊縫

聯合焊縫

第十五章 焊接結構的脆性斷裂

第一節 金屬材料或結構的斷裂及其影響因素

一、疲勞破壞

重復應力所引起的裂紋起始和緩慢擴展而產生的結構部件的損傷。焊接結構在交變應力或應變作用下，也會由于裂紋引發擴展而發生疲勞破壞。疲勞破壞一般從應力集中處開始，而焊接結構的疲勞破壞又往往從焊接接頭處產生。

1．影響焊接接頭疲勞強度的因素

（1）應力集中的影響

（2）殘余應力的影響（3）缺陷的影響

2．提高焊接接頭疲勞強度的措施

（1）降低應力集中

1）采用合理的結構形式，減少應力集中，以提高疲勞強度。

2）盡量采用應力集中系數小的焊接接頭，如對接接頭。

3）當采用角焊縫時，應采取綜合措施來提高接頭的疲勞強度。

4）用表面機械加工方法消除焊縫及其附近的各種刻槽，通過降低應力集中程度來提高接頭的疲勞強度。

（2）調整殘余應力場

消除焊接接頭應力集中處的殘余拉應力或使該處產生殘余壓應力，都可以提高疲勞強度。

1）整體處理。包括整體退火或超載預拉伸法。

2）局部處理。采用局部加熱或擠壓可以調節殘余應力場，在應力集中處產生殘余壓應力。

（3）改善材料的力學性能。

（4）特殊保護措施

二、焊接結構的脆性斷裂

在應力不高于結構的設計應力和沒有明顯塑性變形的情況下發生，并瞬時擴展到結構整體的破壞方式。

1．影響金屬脆斷的主要因素

（1）應力狀態的影響

實驗證明，許多材料處于單軸或雙軸拉伸應力下，可呈塑性狀態。當處于三軸拉伸應力時，因不易發生塑性變形而呈脆性。

（2）溫度的影響

對于一定的加載方式，當溫度降至某一臨界值時，將出現塑性到脆性斷裂的轉變，這個溫度稱為脆性轉變溫度。脆性斷裂通常發生在體心立方和密排六方點陣的金屬和合金中，只有在特殊情況下，如應力腐蝕條件下才在面心立方點陣金屬中發生。

（3）加載速度的影響

提高加載速度能促使材料脆性破壞，其作用相當于降低溫度。

（4）材料狀態的影響

1）厚度的影響

①厚板在缺口處容易形成三軸應力，因為沿厚度方向的收縮和變形受到較大的限制，產生三軸應力使材料變脆。

②冶金因素。厚板軋制次數少、終軋溫度高，組織疏松，內外層均勻性差。

2）晶粒度的影響。對于低碳鋼和低合金鋼來說，晶粒度越細，其轉變溫度越低。

3）化學成分的影響。鋼中C、N、O、H、S、P均增加鋼的脆性。Mn、Ni、Cr、V加入適量，有助于減少鋼的脆性。

2．預防焊接結構脆性斷裂的措施

（1）正確選用材料

①在結構工作條件下，焊縫、熱影響區、熔合區的最脆部位應有足夠的抗開裂性能，母材應具有一定的止裂性能。

②材料的選擇可通過缺口韌性試驗或斷裂韌性評定試驗來確定。

（2）采用合理的焊接結構設計

1）盡量減少結構或焊接接頭部位的應力集中。

2）在滿足結構的使用條件下盡量減少結構的剛度，以降低應力集中和附加應力。

3）不應通過降低許用應力值來減少脆性的危險性。

4）對于附件或不受力焊縫的設計，應與主要承力焊縫一樣給予足夠重視。

5）減少和消除焊接殘余拉伸應力的不利影響。在制訂工藝過程中，應當考慮盡量減少焊接殘余應力值，在必要時應考慮消除應力熱處理。第二節 金屬材料和焊接結構斷裂的評定方法

轉變溫度

金屬材料有兩個重要的強度指標，即屈服強度ζs和斷裂強度ζf。溫度降低，ζs上升速率大于ζf上升速率，兩線交點對應溫度Tk稱為韌脆轉變溫度，當T

防止結構產生脆性破壞有兩種設計原則

防止開裂原則：

止裂原則：設計的結構在可能出現的最低溫度下工作，必須能阻止裂紋的自由擴展。

根據斷裂力學理論，能夠止裂的條件是裂紋起源于局部脆化區內，且處于較高的應力場中，當裂紋擴展進入韌性區和低應力場時，該裂紋如果小于失穩斷裂的臨界長度，則該裂紋被阻止。

轉變溫度評定方法(沖擊試驗)(一)沖擊試驗

分為夏比V形缺口沖擊試驗和梅氏U形缺口沖擊試驗。

夏比V形缺口沖擊試驗評定：

1． 能量準則：以沖擊斷裂功αk值降低到某一特定數值時的溫度作為臨界溫度Tk。

斷口形貌準則：按斷口中纖維狀區域與結晶狀區域某一相對面積對應的溫度來確定臨界溫度Tk。

延性準則：按斷口在缺口根部橫向相對收縮變形急劇降低的溫度來作為臨界轉變溫度Tk。轉變溫度評定方法(威爾斯寬板試驗)

在實驗室里再現低應力脆性斷裂的開裂情況，同時又能在板厚、焊接殘余應力、焊接熱循環方面模擬實際結構。

該試驗脆性斷裂有三種情況： 1． 低應力產生裂紋并立即斷裂

2． 低應力產生裂紋擴展一定長度后自行停止

3． 在較高溫度下，要有高達屈服強度的應力才會產生

裂紋，最后產生斷裂。轉變溫度評定方法(落錘試驗)

測定厚度大于16mm鋼板的NDT(無塑性轉變溫度)的試驗方法，可替代大型止裂試驗研究材料的止裂性能，其缺點是試樣尺寸不能反映大型焊接結構的尺寸效應和較大拘束效應，表面堆焊脆性焊道，對熱敏感的合金材料難以使用。

轉變溫度評定方法(動態撕裂試驗)

確定材料斷裂韌性的全范圍的試驗方法，屬于大型沖擊試驗。除了確定NDT溫度之外，還能確定最高塑性斷裂溫度及相應的沖擊功。適用于高強鋼及厚板和特厚板焊接結構。這類鋼與低強度鋼相比，各向異性受鋼中雜質的影響，難以保證穩定的抗脆斷性能；晶粒大小及碳化物金相組織的大小、分布等對顯微裂紋的形成有較大的影響。

轉變溫度評定方法(雙重拉伸)

前述各種方法試件中的脆性裂紋都是在沖擊載荷作用下開裂的，但大多數焊接結構工作在靜載下，所以開裂條件不夠真實。

通過試驗確定止裂應力與溫度的關系。利用一塊耳板在低溫和拉伸負載下將試樣拉斷，使裂紋向有均勻拉伸負載的試件主體擴展。第三節 焊接結構的特點及其對脆斷的影響

設計影響

焊接結構的整體性及大剛度 1． 引起較大的附加應力 2． 對應力集中因素特別敏感

3． 一旦有不穩定脆性裂紋出現，很可能會穿越接頭擴展至整個結構，從而造成整個結構的破壞。不應在高應力集中區布置焊縫。制造影響(應變時效)人工時效：鋼材在剪切、冷作、彎曲成型之后，如果在150~450℃范圍內加熱，材料性能會產生脆化，即產生應變時效。該應變時效較動應變時效的影響弱的多。

動應變時效：材料在熱循環和熱塑性變形循環的作用下，在缺陷處和產生較嚴重的應變集中，具有較大的熱應變量，降低了材料的延性，提高了材料的轉變溫度。

制造影響(接頭金相組織、焊接缺陷)在焊接熱循環的作用下，焊縫及近縫區的組織會發生一系列的變化，使接頭各部位的缺口韌性不同。金相組織變化取決于材料原始組織、化學成分、焊接方法和焊接線能量。過小的線能量，引起淬硬組織，易產生裂紋；過大的線能量，使晶粒粗大，造成韌性降低。焊接缺陷是造成結構產生脆斷的重要因素。其影響程度與缺陷的性質、尺寸、形狀及部位有關，其中裂紋、未焊透等影響最為嚴重。制造影響(角變形、錯邊、殘余應力)產生附加彎曲力矩和新的應力應變集中，在拉伸載荷和附加彎曲力矩的共同作用下，易造成接頭破壞。

平面缺陷―裂紋、分層、未焊透

非平面缺陷―氣孔、夾渣

1)試驗溫度在材料的轉變溫度以上時對脆斷無影響

2)試驗溫度在材料的轉變溫度以下時，和拉伸載荷疊加，造成脆斷的產生。

第四節 預防焊接結構脆性斷裂的措施

設計方面

(一)掌握結構工作條件：最低溫度、介質溫度和工作載荷的性質。(二)減少結構和接頭的應力集中

1． 選擇結構傳力截面及接頭形式要盡量使力線均勻分布，避免截面尺寸突變，防止應力集中。

2． 盡量減小結構剛性，大型結構采用較薄的材料。3． 充分考慮到可焊到性。4． 避免焊縫密集和焊縫相交 正確選用材料

按缺口韌性試驗驗收材料

一般對選定的材料用V形缺口沖擊試驗的結果來驗證其適應性，即所選材料和焊接填充金屬保證在工作溫度下有合格的缺口韌性。

按斷裂韌性和屈服極限之比選擇材料

斷裂韌性尚不足以說明材料的脆-塑性，斷裂韌性(KIC)與材料屈服極限之比才能好好地說明這一問題，因為兩者之比反映了裂紋尖端處在斷裂前塑性區的大小。嚴格制造工藝和質量監督

1．嚴格按規定的工藝參數施工，禁止使用過大的線能量 2．較強質量檢驗，及時消除嚴重缺陷

3．盡可能利用焊接工夾具和機械化裝置進行施工

4．對于重要的和危險的結構應通過試驗決定是否需要焊后熱處理

第十六章 焊接接頭和焊接結構的疲勞強度

第一節 疲勞斷裂的基本概念

疲勞斷裂分類

按疲勞破壞的原因分為：腐蝕疲勞；熱疲勞；機械疲勞 按應力大小和應力循環次數分為

1．低周高應變疲勞：作用的應力超過彈性范圍，疲勞循環次數小于104~105 2．高周低應力疲勞：公稱循環應力小于材料的屈服極限，疲勞破壞的應力循環次數大于104~105 疲勞裂紋形成過程

1.疲勞形核：疲勞裂紋首先在應力最高、強度最弱的基體上形成。

2.擴展階段；初始裂紋在交變載荷作用下，當裂紋尖端處在拉伸應力場時，由于裂紋尖端極大的應力集中，使該處晶粒發生滑移，裂紋張開，尖端向前延伸

3.瞬時斷裂階段：當疲勞裂紋擴展到材料的強度極限時，疲勞裂紋達到臨界裂紋尺寸而產生瞬時斷裂。

疲勞斷口可分成三個區域

1.疲勞裂紋源：肉眼可見晶粒的粗滑移。

2．疲勞裂紋擴展區：宏觀有條帶和貝殼狀花紋，每一條輝紋代表一次應力(應變)循環及裂紋逐次向前推進的位置。對于高強鋼來說，很難辨認明顯的疲勞條紋

3.瞬時斷裂區：一般呈粗晶狀斷口或出現放射棱線，外觀與脆性失穩斷裂相似。

第二節 疲勞破壞機理

裂紋亞臨界擴展

裂紋受到一個低于ζc但有足夠大的循環應力時，則初始裂紋會由起始尺寸a0逐漸擴展到臨界尺寸ac，這一過程稱為疲勞裂紋的亞臨界擴展。

可以分為兩種類型來研究裂紋的亞臨界擴展：裂紋在裂紋尖端彈性區的擴展和裂紋在塑性區的擴展。在前一種情況，裂紋長度遠遠超過裂紋尖端塑性區的尺寸，承受低載荷、高循環、低裂紋擴展速率的屬于該情況；當裂紋尺寸遠小于塑性區尺寸，并承受高載荷、低循環、高裂紋擴展速率屬于后者情況。裂紋擴展速率

當外加應力強度因子幅度達到臨界值ΔKth后，裂紋擴展速率急劇上升，此線段幾乎與縱坐標平行；此后，da/dN與ΔK成指數關系變化，斷口平直，與拉應力成900，穿晶斷裂，疲勞輝紋明顯；繼續增加ΔK出現斜率轉折點I，過此點斜率n2斜率，出現切變斜斷口，為解理斷裂和疲勞斷裂的混合型；繼續增加ΔK接近材料的KIC時，到了材料的第Ⅱ轉折點，過此點后，斜率增加，點Ⅱ是裂紋擴展加速轉變點，此區內斷口全為切變斷口。

帕瑞斯表達式

ΔK―應力強度因子幅度(ΔK=Kmax-Kmin)

c、n―由試驗確定的材料、環境、頻率和循環特形等的函數

帕瑞斯表達式不足：沒有考慮平均應力對da/dN影響；沒有考慮當裂紋尖端應力強度因子趨近于其臨界值KIC時，裂紋加速擴展效應

da

dN?????n第三節 疲勞斷裂力學的基本概念

疲勞設計方法分類

1． 許用應力設計法：把各種構件和接頭試驗疲勞強度除以特殊安全系數作為許用應力(疲勞極限、非破壞概率95％的2×106次疲勞強度等)，使設計載荷引起應力最大值不超過其許用應力，從而確定構件斷面尺寸設計方法。

2． 安全壽命設計：傳統疲勞設計方法都是安全壽命設計。所謂安全壽命指在某一環境下，在已知小于疲勞破壞許用應力的最大負載概率時工作的循環次數。由ζ-N曲線獲得ζr，并利用ζmax-ζmin疲勞圖進行設計。

應力應變循環圖(小載荷)

應力應變循環圖(大載荷)

第四節 疲勞強度的常用表示法

在靜強度計算中，所用材料的強度指標是屈服極限ζS和強度極限ζb，靜載強度計算的出發點是名義應力(或稱基本應力)，而疲勞強度計算中，所用材料的強度指標是疲勞極限ζr，計算的出發點是是局部應力(或稱峰值應力)。

將破壞應力與加載循環次數N繪成如圖5-7所示的曲線，曲線上對應的某一循環次數N的破壞應力即為該循環次數條件下的疲勞強度，曲線的水平漸近線代表疲勞極限。

第五節 影響焊接結構疲勞強度的因素

(一)應力集中的影響

當局部峰值應力達到材料屈服極限時，在斷裂前局部材料將產生塑性變形，造成應力重新分布，故實際峰值應力低于理論峰值應力。在這種情況下，應該用有效應力集中系數Kf來估計，其值為光滑試樣的疲勞強度ζp與有效應力集中試樣的疲勞強度ζp’之比

對接接頭焊縫形狀變化不大，因此和角接接頭及十字等相比，應力集中程度要小，接頭疲勞強度最高。

(二)焊接殘余應力的影響

在ζa和ζm表示的疲勞圖中，曲線ACB代表不同平均應力時的極限應力振幅值ζa。當構件中的應力振幅值大于極限振幅值時，將發生疲勞破壞。隨著ζm的增加，極限應力幅值有所下降。

(三)材料表面狀態

材料表面有缺陷易造成疲勞強度降低。疲勞裂紋開始產生于材料表面，尤其在拉伸載荷作用下，表層應力最高。

(四)焊接缺陷的影響

焊接缺陷在焊件中會引起應力集中，在交變載荷作用下，很容易引發疲勞裂紋。缺陷對疲勞強度的影響比對靜載強度的影響大得多。(五)不同強度金屬的影響 強度極限越高，材料對應力集中就越敏感，只有表面拋光的試件其疲勞強度才能隨強度極限的提高而增大。

(六)其他影響因素

1．試樣尺寸的影響：尺寸增大，疲勞極限降低； 2．負載特點：交變彎曲疲勞破壞的壽命最短。3．溫度升高，裂紋擴展速率隨之增高。

第六節 提高焊接接頭疲勞強度的措施

(一)降低應力集中

1.采用合理的結構形式

2．盡量采用應力集中系數小的焊接接頭。3．改善非連續的幾何形狀，緩和應力集中

(二)調整殘余應力場

在易產生裂紋的缺口部位預制殘余壓應力，消除接頭應力集中處的殘余拉應力。

(三)表面強化處理

第三篇：焊接結構課程設計doc44

安徽機電職業技術學院

《焊接結構課程設計說明書》

--------------------------支撐座的設計 姓名：

班級：

系部： 機械工程系

學號：

指導老師：

2012-2013第二學期

第一章

設計支撐座的目的

為了訓練繪圖，對焊接結構制造工藝的熟悉，還有鉚工中的放樣、劃線、下料、裝配、焊接、矯正，檢驗等這些技術方面的練習。初步積累經驗，為了自己以后走上工作崗位打下良好基礎。

支撐座三視圖見上圖。

支撐座的組成：所用板材均為6mm厚的板材。肋板、底板、平板、立板、背板。本次課程設計的支撐座的材料是Q235鋼，材料的合理選用是鋼結構承載能力的根本保證和追求經濟性的前提，Q235鋼塑性好，有一定的強度，用于制造受力不大的零件，對于支撐座的設計Q235鋼的使用性能完全可以勝任的，具有較好的塑性和焊接性能。而且所使用的鋼板為6mm，在鉚工中規定4mm以上厚度的鋼板為厚板，通常在把厚4~25mm的鋼板稱為中板，25mm以上的鋼板稱為厚板。

第二章

板材的矯正

板材的矯正可以分為四種，手工矯正，機械矯正，火焰矯正，高頻火焰矯正。

手工矯正是采用錘擊的方法來進行矯正，由于手工矯正操作靈活簡便，所以對較小變形的鋼材，在缺乏或不便使用矯正設備的場合下可以使用手工矯正。

（一）厚板的手工矯正

厚板的手工矯正通常采用以下兩種方法： ① 直接錘擊凸起處

直接錘擊凸起處的錘擊量要大于材料的屈服極限，這樣才能使凸起處強制壓縮而被矯平。

②錘擊凸起區域的凹面

錘擊凹面可用較小的力量，使材料僅僅在凹面擴展，迫使凸起處受到壓縮。由于厚板的厚度大，其凸起的斷面兩側邊緣可以看做是同心圓的兩個弧，凹面的弧長小于凸面的弧長，因此，矯正時應錘擊凹面，使其表面擴展，再加上鋼板厚度大，打擊力量小，結果凹面的表面擴展并不能導致凸面隨之擴展，從而使厚鋼板得到矯平。

對于厚板的扭曲變形，可沿其扭曲方向和位置，采用反變形的方 法進行矯正。

對于矯正后的厚板料，可用直尺檢查是否平直，若用尺得棱邊以不同的方向貼在板上進行觀察，當其隙縫大小一致時，說明板料已經平直。

手工矯正厚板時，往往與加熱矯正等方法結合進行。

第三章

放樣

放樣是制造金屬結構的第一道工序，它對保證產品質量、縮短生產周期、節約原材料都有著重要的作用。

所謂放樣就是根據產品圖樣，依照產品的結構特點、制造工藝要求等，按一定比例，在放樣平臺上，準確繪制結構的全部或部分投影圖，并進行結構的工藝性處理和必要的計算和展開，最后獲得產品制造所需要的數據、樣桿、樣板、和草圖的工藝過程。

金屬結構的放樣線型放樣、結構放樣、展開放樣三個過程，但是并不是所有的金屬結構放樣都經過這三個過程，有些構件完全是由平板或桿件組成而無需進行展開放樣。

放樣的目的

詳細復核產品圖樣所表現的構件各部分投影關系、尺寸及外部輪廓形狀是否正確和符合設計要求。

在不違背原設計要求的前提下，考慮工藝要求、所用材料、設備能力和加工條件等因素而進行綜合處理。

利用放樣圖，可以確定復雜構件的在縮小比例圖樣中無法表達、而在實際制造中又必須明確的尺寸。

利用放樣圖，結合必要的計算，可以求出構件用料的真是形狀和尺寸，有時還要畫出與之連接的構建的位置線。

利用放樣圖可以設計構件加工或裝配時所需的胎具和模具，滿足制造工藝要求。

為后續工序提供施工依據。

某些構件還可以直接利用放樣圖進行裝配時的定位。即所謂的“地樣裝配”。

放樣程序與放樣過程

放樣的方法有多種，但在長期的生產實踐中形成啦以實尺放樣為主的放樣方法，隨著科學技術的發展，又出現啦比例放樣、計算機放樣等新的工藝，并逐步推廣使用，在目前廣泛應用的還是實尺放樣。

實尺放樣就是采用1:1的比例，根據圖樣的形狀和尺寸，用基本的作圖方法，以產品的實際大小，放到放養臺上的工作。

那下面我就簡單的介紹一下線型放樣。

(1)線型放樣 就是根據結構制造需要，繪制構件整體或局部輪廓的投影基本線型。注意的問題有：

1)根據所要繪圖樣的大小和數量多少，安排好圖樣在放樣臺上的位置。

2)選取放樣畫線基準。

3)首先要畫基準線，其次才能畫其他的線。

4)畫出設計要求必須保證的輪廓線型為主，因工藝需要可能變化的線型可以不畫。

5)必須嚴格遵守正投影規律。

6)對于具有復雜線型的金屬結構，往往采取采用平行于投影面的翻面剖切，畫出一組或幾組線型，來表示結構的完整形狀和尺寸。

7)放樣應該在光線充足的地方，以便于看圖和劃線。(三)放樣時的注意事項： ①放樣開始之前必須看懂圖紙。

②放完樣要進行兩個方面的檢查;一方面檢查是否有遺漏的工件和孔，另一方面檢查各部尺寸。

③如果圖紙看不清或對工作圖有疑問，應先向工程技術人員問清楚，并作出清晰的標注和更正。

④放樣時不得將鋒利的工具如劃針立方在場地上，用完的鋼卷尺要隨時放好。

⑤需要保存的式樣圖，應注意保護存放，不得涂抹和踐踏。⑥樣板、樣桿用完后，應妥善保管，避免銹蝕和丟失。

第四章

劃線(號料)利用樣板、樣桿、號料草圖及放樣得出的數據，在板料和型鋼上劃出零件真實的輪廓和孔口真實形狀，以及與零件相連接構件的位置、加工線等，并注出加工符號，這一過程稱為劃線，也稱號料。劃 線是一項細致而重要的工作，必須按有關的技術要求進行，同時，還要著眼于產品的整個制造工藝過程，充分考慮用料問題，靈活而又準確的在各種板料、型鋼及成形零件上進行劃線。

劃線工具

劃針、圓規、角尺、樣沖和曲線尺等。為了保證劃線質量，必須嚴格遵守下列規則：

垂直線必須用作圖法畫，不能用量角器或直角尺，更不能使用目測法劃線。

用圓規在鋼板上畫圓，圓弧或分量尺寸時，為防止圓規腳尖的滑動，必須先沖出樣沖眼。

注意事項：

校隊鋼材牌號和規則是否與圖紙的要求相符，對于重要產品所用的鋼材，應有合格的質量證明文件，鋼材的化學成分與力學性能應符合圖紙所規定的要求。

劃線前鋼材表面應該平整，如果表面呈波浪形或凸凹不平度過大時，就會影響劃線的準確性，所以事先應加以矯正。

鋼材的表面應該干凈清潔，并檢查表面有無夾灰、麻點、裂紋等缺陷。

劃線工具應定期檢查校正，盡可能采取高效率的工夾具，以提高效率。

熟悉產品圖樣和制造工藝。應該根據制造工藝的要求，合理安排各零件劃線的先后順序以及零件在材料位置上的排布等。

正確使用劃線工具。

劃線后，在零件的加工線、接縫線及孔的中心位置等處，應根據加工需要打上沖眼。

合理用料。利用各種方法，技巧，合理鋪排零件在材料上的位置，最大限度的提高材料的利用率，是劃線的一個重要內容。生產中，常常采用下列方法來達到合理用料的目的：

集中套排 由于零件的材質，規格是不同的，為了做到合理使用原材料，在零件數量較多時，可以將相同牌號的材料且厚度相同的零件集中在一起，統籌安排，長短搭配，這樣就可以充分利用原材料，提高材料的利用率。

余料利用

由于每一張鋼板和每一張型鋼劃線后，經常會出現一些形狀或長度大小不一的余料。將它們集中起來利用，可最大限度的提高材料的利用率。

分塊排料法

生產中為了提高材料的利用率，在工藝許可的條件下，常用以小拼整的方法。

目前合理用料的工作已有計算機來完成也就是計算機排樣，并且與數控切割等先進技術下料方法進行配合。

劃線是對加工提供直接依據。為了保證產品質量，對劃線偏差加以控制。

第五章

下料工藝過程

下料是將零件或毛坯從原材料上分離下來的工序。在焊接結構制造中常用的下料方法有機械切割和熱切割兩大類。機械切割是指材料在常溫下利用切割設備進行切割的方法，熱切割是利用氧乙炔焰、等離子弧進行切割的方法。

一、機械切割 ㈠鋸割

鋸割主要用于管子、型鋼、圓鋼等的下料 ⑴手工鋸割 一般用弓形鋸也可采用手工電鋸 ⑵機械鋸割 弓鋸床、帶鋸床、圓盤鋸床等。㈡砂輪鋸割

根據砂輪磨削特性，采用高速旋轉的薄片砂輪進行切割。㈢剪切

利用剪板機將材料剪成一定外形尺寸的毛料。以作為后續沖壓、邊緣加工和焊接等工序的備料。

剪切設備 斜口剪床、平口剪床、圓盤剪床、振動剪床、龍門剪床、聯合沖剪機。

(四)沖裁

沖裁是沖壓工序的一種。利用沖模將板料以封閉的輪廓與坯料分離的一種沖壓方法，稱為沖裁。

沖裁是下料的方法之一。板材的沖裁分類有兩種：若沖裁的目的 是為了制取一定外形輪廓的工件，即被沖下的為所需要的部分，而剩余的為廢料，這種沖裁稱為落料。反之，若沖裁的目的是為了加工一形狀和外形尺寸的內孔，沖下的為廢料，剩余的為所需部分，這種沖裁稱為沖孔。

二、熱切割

(一)氣體火焰切割(氣割)⒈ 氣割原理

氣割的實質是金屬在氧中的燃燒過程。它利用可燃氣體和氧氣混合燃燒形成的預熱火焰，將被切割金屬材料加熱到其燃燒溫度，由于很多金屬材料能在氧氣中燃燒并放出大量的熱，被加熱到燃點的金屬材料在高速噴射的氧氣流作用下，就會發生劇烈燃燒，產生氧化物，放出熱量，同時氧化物熔渣被氧氣流從切口處吹掉，使金屬分割下來達到切割的目的。

氣割過程包括三部：①火焰預熱——使金屬表面達到燃點；②噴氧燃燒——氧化、放熱；③吹除熔渣——金屬分離。

氣割的特點：設備簡單、使用方便；生產效率高；成本低、適用范圍廣；可以切割各種形狀的金屬零件，厚度可達1000mm；主要切割碳鋼、低合金鋼；可用于毛坯；亦可用于開坡口或割孔。

⒉氣割使用氣體

氣割使用氣體分為兩類，即助燃氣體和可燃氣體。助燃氣體是氧氣，可燃氣體是乙炔氣或石油氣等。氣體火焰是助燃氣體和可燃氣體混合而成，形成火焰的溫度可達3150℃以上最適宜焊接和氣割。

純氧本身不能燃燒，但在高溫下非常活潑，當溫度不變而壓力增大時，氧氣可與油類發生劇烈化學反應而自然，產生強烈爆炸，所以要嚴防氧氣瓶與油脂接觸。

乙炔氣又稱石油氣，為不飽和的碳氫化合物，是一種可燃氣體。乙炔溫度超過300℃或壓力超過0.15Mpa時，遇火就會爆炸。當空氣中乙炔的體積分數為2.2%~81%時，遇到明火常壓下也會爆炸，所以焊接和氣割現場要特別注意通風。

氣割常用的可燃氣體為乙炔氣。⒊實現氣割的條件

金屬材料的燃點必須低于熔點。低燃點是金屬進行氣割的基本條件，否則，氣割是金屬將在燃燒前現行熔化，使之變為熔割過程，不僅各口寬，極不整齊，而且易粘結，達不到切割質量要求。

燃燒生成的金屬氧化物的熔點，應低于金屬本身的熔點，同時流動性要好，否則，就會在割口表面形成固態氧化物，阻礙氧流與下層金屬的接觸，使切割過程不能正常進行。

金屬燃燒時，能放出大量的熱，而且金屬本身的導熱性能要差，以保證下層金屬有足夠的預熱溫度，使切割過程能連續進行。

金屬中阻礙氣割過程進行和提高鋼淬硬性的雜質要少。⒋氣割設備及工具 ⑴氧氣瓶

氧氣瓶是儲存和運送高壓氧氣的容器。氧氣瓶體上部裝有瓶閥，通過旋轉手輪可開關瓶閥并能控制氧氣的進出流量，瓶帽旋在瓶頭 上，以保護瓶閥。

氧氣瓶外表應涂成天藍色，并用黑漆表明“氧氣”字樣 ⑵乙炔瓶

是一種儲存和運送乙炔的壓力容器，是用優質碳素結構鋼或低合金結構鋼經軋制而成的圓柱形無縫瓶體，外表為白色，并用紅漆標注“乙炔”字樣，在使用乙炔時必須嚴格遵守安全操作規程。⑶氧氣減壓器

是用來調節氧氣工作壓力的裝置。氣割時所需氧氣的壓力有一定的規范，要使氧氣瓶中的高壓氧氣轉變為氣割需要的穩定的低壓氧氣，就要用它來調節。

⑷橡膠軟管

氧氣和乙炔氣是通過橡膠軟管輸送到割據中去的，氧氣的膠管工作壓力為1.5MPa,孔徑是φ8mm；乙炔膠管工作壓力為0.5MPa,孔徑為φ10mm.為了便于識辨氧氣管采用黑色，乙炔膠管為紅色，氧氣膠管與乙炔膠管的強度不同，不能混用或相互代替。

⑸割炬

割炬的作用是使乙炔氣和氧氣以一定的比例和方式混合，形成具有一定熱量和形狀的預熱火焰，并在預熱火焰的中心噴射切割氧氣進行切割。

第六章

裝配——焊接工藝

裝配-焊接是焊接結構生產中的核心，直接關系到焊接結構的質量和生產效率。同一種焊接結構，由于其生產批量、生產條件不同，或由于結構形式不同，可有不同的裝配方式、不同的焊接工藝、不同的裝配——焊接順序，及會有不同的工藝過程。

6.1

焊接裝配的基礎知識

裝配在焊接結構制造過程中，將組成結構的各個零件按照一定的位置、尺寸關系和精度要求組合起來的工序。在焊接結構制造中，焊接的裝配是決定焊接質量的關鍵工序，而焊件的裝配質量又取決于零件下料和成形的尺寸精度。裝配在焊接結構制造工藝中占有很重要的地位，這不僅是由于裝配工作的質量好壞直接影響著產品的最終質量，而且還因為裝配工序的工作量大，約占整個產品制造的30﹪~40﹪。所以，提高裝配工作的效率和質量，在縮短產品制造工期、降低生產成本、保證產品質量等方面，都具有重要的意義。

一、裝配的基本條件

在金屬結構裝配中，將零件裝成部件的過程稱為部件裝配，簡稱部裝；將零件或部件裝配成最終產品的過程成為總裝。通常裝配后的部件或整體結構直接送入焊接工序，但有些產品要先進行部件裝配-焊接，經矯正變形后在進行總裝。無論何種裝配方案都要滿足裝配的基本條件。

裝配的基本條件不是組成結構件的零件，在裝配前應該達到的尺 寸精度、熱處理狀態等，而是指零件在裝配過程中應遵循的基本準則，只有遵循這些準則才能裝配出合格的焊接結構。

焊接結構的裝配，必須具備三個基本條件：定位、夾緊和測量。裝配的三個基本條件是相輔相成的，定位是整個裝配工序的關鍵，定位后不進行夾緊，正確定位的零件就不能保持其正確性，在隨后的裝配和焊接過程中位置會發生變化；夾緊是在定位基礎上的夾緊，如果沒有定位夾緊就失去了意義；而沒有測量，則無法判斷定位和夾緊的正確性，難以保證構件的裝配質量。但在有些情況下可以不進行測量。

零件的正確定位尺寸，不一定與產品設計圖上的定位尺寸一致，有時是采用生產工藝的角度，考慮焊接變形后的工藝尺寸。

二、零件的定位

⒈定位基準及其選擇

⑴定位基準 在結構在結構裝配過程中，必須根據一些指定的點、線、面，來確定零件和部件在結構中的位置，這些作為依據的點、線、面，稱為定位基準。

⑵定位基準的選擇

合理的選擇定位基準，對于保證裝配質量，安排零部件裝配順序和提高裝配效率均有重要影響。定位基準選擇時，應著重考慮一下幾點：

裝配定位基準盡量與設計基準重合，這樣可以減少基準不重合所帶來的誤差。

同一構件和其它構件有連接或配合關系的各個部件，應盡量采用同一定位基準，這樣能保證構件安裝時與其他構件的正確連接和配合。

應選擇精度較高，又不易變形的零件表面或邊棱作為定位基準，這樣能夠避免由于基準面、線的變形造成的定位誤差。

所選擇的定位基準應便于裝配中的零件定位和測量。

在確定定位基準時應綜合生產成本、生產批量、零件精度要求和疲勞強度等因素。例如以已裝配零件做基準，可以大大簡化工裝的設計和制造過程，但零件的位置、尺寸一定會受已裝配零件的裝配精度和尺寸的影響。如果前一零件尺寸精度或裝配精度低，則后一零件裝配精度也低。

在實際裝配中，有時定位基準的選擇要完全符合上述所有的原則是不可能的。因此，應根據具體情況進行分析，選出最有利的定位基準。

⒉零件的定位方法

在焊接生產中，應根據零件的具體情況，選取零件的定位方法。根據定位方法的不同可以分為如下幾種：

⑴劃線定位

劃線定位是利用在零件表面或裝配臺表面劃出工件的中心線、接合線、輪廓線等作為定位線，來確定零件間的互相位置，通常用于簡單的簡單的單件小批量裝配或總裝時的部分較小的零件的裝配。

⑵樣板定位

利用小塊鋼板或小塊型鋼作為、檔鐵，取材方便，也可以用經機械加工后的擋鐵提高精度。擋鐵的安置要保證構件重點部位（點、線、面）的尺寸精度，也要便于零件間的裝拆。常用于鋼板與鋼板之間的角度裝配和容器上的各種管口的安裝。

⑶定位元件定位與胎夾具定位就不一一介紹了。

三、裝配中的定位焊

定位焊是用來固定各焊接零件之間的相互位置，以保證整個結構件得到正確的幾何形狀和尺寸。定位焊有時也叫點固焊。定位焊所用的焊條應和焊接時所用焊條相同，以保證焊接質量。

進行定位焊的注意事項：

定位焊縫的引弧和熄弧處應圓弧過渡，否則在焊正式焊縫時在該處易造成未焊透、夾雜的缺陷。

定位焊縫有未焊透、夾渣、裂紋、氣孔等焊接缺陷時，應鏟掉并重新焊接，不允許留在焊縫中。

需預熱的焊件，定位焊時也應預熱，預熱溫度與正式焊接時相同。由于定位焊為斷續焊，工件溫度較低，熱量不足而容易產生未焊透，故定位焊接電流應比焊接正式焊縫時打10％~15％。

定位焊的尺寸要按要求選用，對保證焊件尺寸起重要作用的部位，可適當的增加定位焊縫的尺寸和數量。

在焊縫交叉處和焊縫方向急劇變化處不要進行定位焊，而應該離開50mm左右。

對于強行裝配的結構，定位焊縫承受較大外力，應根據具體情況 適當加大定位焊縫長度，間距適當縮小。

必要時采用堿性低氫焊條，而且特別注意定位焊后應盡快焊接，避免中途停頓和時間間隔過長。

定位焊所使用的焊條牌號和正式焊接所用的焊條相同，直徑可略細些，常用φ3.2mm和φ4mm的焊條。

四、裝配中的測量

測量是檢驗定位質量的一個工序，裝配中的測量包括；正確。合理的選擇測量基準，準確完成零件定位所需要的測量項目。在焊接結構中常見的測量項目有；線性尺寸、平行度、垂直度、同軸度及角度等。當然了這些測量都是很重要的，如果沒有這些測量那就很難保證裝配后的焊接結構有的準確性以及質量的要求等。

測量所用的工具有鋼直尺、水平尺、90°角尺等。

五、裝配前的準備

裝配前的準備工作是裝配工藝的重要組成部分。充分細致的準備工作，是高質量高效率的完成裝配工作的有力保證。準備工作通常包括一下幾個方面：

熟悉產品圖樣和工藝規程。要清楚各部件之間的關系和連接方法，并根據工藝規程選擇好裝配基準和裝配方法。

裝配現場和裝配設備的選擇。裝配所需要的操作空間要對周圍進行清理，使之達到場地平整、清潔、人行道通暢。

裝配的工具準備，如焊機，氣割設備，砂輪機等都必須安置在規定的場所。

零、部件的預檢和除銹。對零部件的表面進行去毛刺，除銹等清理工作。對于已經切割好的零件也要進行檢查。

適當的劃分部件，可以提高生產效率，還可以減小焊接變形。1.焊接結構的裝配特點；

1)產品的零件由于精度低，裝配時需要進行調整。

2)產品的連接大多采用焊接結構，采用的是不可以拆的連接方式。返修困難，因此裝配時應該嚴格要求。

3)裝配時有大量的焊接工作，應該掌握焊接的盈利和變形。在裝配時應該采取措施，防止焊接后變形。

⒉裝配——焊接順序的類形： ①整裝整焊②分部件裝配③隨裝隨焊 ⒊裝配的質量檢驗;裝配質量的好壞將直接影響產品的質量，所以產品裝好后應進行檢查是否符合技術要求。

裝配質量的檢驗，包括裝配過程中的檢驗和完工產品的檢驗，主要內容有：

按圖樣檢查產品各零、部件的裝配位置和主要尺寸是否正確。檢查產品各連接部位的連接形式是否正確，并根據技術條件、規范和圖樣來檢查。

檢查產品結構件上為連接、加固各零、部件所做的定位焊是不是符合要求，要使這種結構在焊接后不產生內應力。

檢查產品連接部位焊縫處的金屬表面，不允許有油，鐵銹，以免 焊接后造成不可避免的焊接缺陷。

檢查產品的表面質量，對于剛才上的裂紋，起層、砂眼等等應該根據技術要求酌情處理。

裝配質量的檢驗方法，主要是運用測量技術和各種量具，儀器進行檢查，有些檢驗項目，比如表面質量，也常用外觀檢驗的方法。

第七章

焊接工藝制定

7.1 焊接方法的選擇

在支撐座的制造中，生產中常用的焊接方法有很多，但是我們選擇的是焊條電弧焊，使用焊條電弧焊應該考慮其生產效率，但是由于是課程設計而且做的是支撐座生產成本也不是很高。由于工件材料是Q235，板厚均為6mm,屬于中厚板，選用手工電弧焊，其特點為：

⑴焊接結構簡單，成本低。

⑵工藝靈活，對焊接場所沒有什么特殊的要求。⑶可以在任何位置焊接 ⑷對各種鋼材的適應性強

⑸焊條的品種齊全，可以達到和母材同樣的強度 ⑹焊縫金屬的力學性能好，特別是低溫韌性特別好 ⑺操作方便，容易控制焊接變形

7.2

焊接工藝參數的選擇

⒈焊接電流的選擇

選擇焊接電流時，應該根據板材的厚度、焊條直徑、接頭形式、焊接位置等綜合因素考慮。如果焊接電流過小會使電弧不穩，造成為焊透，夾渣以及焊縫成形不良等焊接缺陷。反之，焊接電流過大容易產生咬邊、焊穿，增加工件變形和金屬飛濺，也會使焊接接頭的組織由于過熱而發生變化。所以焊接時要合理選擇電流。

⒉電弧電壓的選擇和速度的選擇

焊條電弧焊的電弧電壓主要由電弧長度決定：電弧長度越大,電弧電壓越高；電弧長度越短，電弧電壓越低。在焊接過程中，應盡量使用短弧焊接。立焊。仰焊時弧長應比平焊更短些，以利于熔滴過渡。防止熔化金屬不滴。堿性焊條焊接時應比酸性焊條焊接弧長短些，以利于電弧的穩定和防止氣孔。

焊接過程中，焊接速度應該均勻適當，既要保證焊透又要保證不焊穿，同時還要使焊縫寬度和余高符合設計要求。如果焊接過快；，融化能量不夠，易造成未融合，焊縫成形不良等缺陷；如果焊速過慢，使高溫停留時間增長，熱影響區寬度增加，焊接焊頭的晶粒變粗，力學性能降低，同時使工件變形量增大。當焊接較薄工件時，易形成燒穿。

⒊焊條直徑的選擇

焊條直徑一般根據工件厚度選擇，還要考慮接頭形式和焊接位置平焊位置焊接所選用的焊條直徑應該比其他位置大些，立焊橫焊仰焊應選用較細的焊條，一般不超過4.0毫米。T型接頭，搭接接頭都應選用較大直徑的焊條。

⒋焊接區域的清理

它是指焊前對焊件表面的油、銹、漆和水等污染的清理，用堿性焊條焊接時，清理要求嚴格和徹底，否則容易產生氣孔和延遲裂紋。酸性焊條焊接時，對于銹不敏感，若銹蝕較輕，而且對于焊縫質量的要求不高時，可以不清理。清理時可以根據被清污的種類和條件，分別選用鋼絲刷，砂輪打磨等機械處理方法，必要時候也可以用化學方法處理，還可以用氧乙炔焰烘烤等。

⒌焊接順序

在各部位點牢后在進行焊接一般先焊肋板焊縫，以增強結構的剛度，保證零件在裝配位置的穩定性。先焊利縫，在焊水平的，對于長焊縫應該采取分段焊，以減少應力集中，避免所帶來的傷害。在結構中一些突變的地方一定要改成圓滑過渡，減少應力突變。

⒍確定焊接順序 ⑴背板與底板之間的焊接(2)肋板與底板之間的焊接(3)背板與肋板之間的焊接(4)肋板與平板之間的焊接(5)平板與背板之間的焊接(6)立板與平板之間的焊接

7.3 焊接工藝卡的內容

⑴合理的選擇焊接方法和焊接設備以及焊接材料

⑵合理的選擇焊接工藝參數 ⑶合理的選擇焊接材料 ⑷合理的選擇焊接工藝參數 ⑸選擇或設計合理的工藝裝備 ⑹合理的選擇控制焊縫質量 焊接工藝制定的原則 ⑴技術上的可行性 ⑵經濟上的合理性 ⑶良好的勞動條件

本次的課程設計我們的支撐座雖然結構形式和技術要求是完全相同的焊接結構，但是我們六個組的工藝過程是不一樣的，而且大家做出來的產品也是不一樣的，大家做的尺寸多少多有點誤差的，但是由于各組的焊接順序不同，做成的產品產生的應力也是不同的，我們在焊接之前都是采取先整體點固好然后在焊接的方法。

第八章

課程設計總結

⒈通過支撐座的焊接結構的課程設計的學習，不僅僅鞏固了現學的專業知識，也學到了書本中沒有學到的知識。

⒉通過課程設計綜合運用《焊接結構制造及工藝實施》和《鉚工》課程和相關課程的學習起到了鞏固，深化，融會貫通和擴展焊接方面有關的知識。

⒊重要的是通過這次焊接結構課程設計，是我們掌握了焊接結構的設計思想

⒋通過焊接結構課程設計的實踐學習，培養了和分析解決問題的能力，同時也使自己掌握了焊接各方面的有關知識。

⒌通過這次焊接結構課程設計，提高了有關自己的設計能力，如思考能力、繪圖能力還有氣割能力、焊接角焊縫的能力。

⒍同時也掌握了團隊合作的重要性，我們這次分工明確，大家都有自己的活干，使這次的產品有條不紊的進行。而且在這次比賽中獲得了良好的成績，這都與團隊合作是分不開的。

謝謝老師在這次課程設計中的幫助，及時幫我們解決難題，才使得我們的課程設計圓滿的完成。

第四篇：焊接結構課程設計教學大綱2002

《焊接結構課程設計》教學大綱

（Design of Welding Structure）

課程編號：0601A014

學時/學分： 3周/6分

一、大綱說明

本大綱根據材料成型及控制專業2002年教學計劃制訂

（一）適用專業：材料成型及控制專業焊接方向

（二）課程設計性質：專業必修課

（三）主要先修課程和后續課程

1.先修課程：焊接結構、材料力學、機械制圖原理 2.后續課程：暫無

二、課程設計目的及基本要求

1.目的：理論聯系實際，掌握一般焊接結構件強度設計的基本方法 2.基本要求：完成一般焊接結構件整體設計過程

三、課程設計內容及安排

1.設計內容：壓力容器和起重機結構設計

2.安排：前期準備1周：分析課程設計題目，查閱相關資料，撰寫設計說明書；

中期繪圖1周：運用AutoCAD軟件進行計算機繪圖；

后期答辯1周：修改說明書和圖紙。

四、指導方式

指導教師對設計題目、要求和設計環節充分講解后，以學生獨立分析設計為主，指導教師隨時給予輔導。

五、課程設計考核方法及成績評定

1.考核方法：設計期間表現20%，圖紙及說明書成績40%，答辯表現40% 2.成績評定：優良制

六、課程設計教材及主要參考資料

１.田錫唐.焊接結構.機械工業出版社

２.中國機械工程學會焊接學會.焊接手冊,第三卷焊接結構.機械工業出版社 ３.陳允中譯.壓力容器設計手冊.中國石化出版社 ４.張質文等.起重機設計手冊.中國鐵道出版社

制 定 人： 教研室主任： 教 學 院 長：

第五篇：哈工大焊接生產實習總結

生產實習總結報告

專 業 焊接技術與工程 學

號 1142910210 學 生 郭龍濤

一、哈爾濱電機廠實習報告

1、哈電簡介

哈爾濱電機廠有限責任公司始建于1951年,國度一級企業,原名哈爾濱電機廠,1994年10月改組為股份制企業。經過50多年的發展,現已成為我國生產大、中型發電設備、大中型交直流電機及組成一套控制設備的重點骨干企業。哈電的產品遍布全國各地,生產的水輪發電機約占國產水電機組總裝機容量的1/2,汽輪發電機約占國產汽輪發電機總裝機容量的1/3。哈電領有自立研發、預設、打造能力。哈電的主導產品有：水輪泵、水輪發電機、汽輪發電機、電站主機組成一套的控制設備和大中型交直流電機共6大類。

哈電曾創造了我國發電設備打造史上的多個“第一”,如自立開發成功打造了新中國第一臺水輪發電機組；成功開發的葛洲壩125兆瓦水輪發電機組榮獲國度科技進步特等獎和第一枚國度級質量金牌獎；成功打造了第一臺國產單機容量最大的600兆瓦汽輪發電機；成功打造了我國最高水頭混流式水輪發電機組；成功打造了轉輪直徑居海內首位(直徑8.3米)的水輪發電機組；成功打造了我國最大的寶鋼2050熱連軋機組成一套電機,各項指標均達到世界先進水平。

改革開放以來,哈電人捉住種種機遇,踴躍探索與國外企業合作的途徑和方式方法,從最初的來料加工、來圖打造,到聯合預設,共同投標,合作生產,與國外大企業大公司平起平坐,直至今天獨立在國際市場承攬大型項目,走出了一條由量變到質變的外向型經濟的成功之路。至今,哈電已與德國西門子公司、美國西屋公司、日即日立公司、法國阿爾斯通公司、瑞士ABB公司和挪威GE公司等1二個國度30多家企業建立了合作關系,產品行銷加拿大、美國、巴基斯坦、日本、伊朗等1六個國度,為國外26座電站裝備了107臺機組。截止2000年底,累計創匯24857萬美圓。

2、實習收獲 2.1 焊接界說

焊接是一種連接金屬或熱范性塑料的打造或雕塑過程。焊接過程中,工件和焊料熔化形成熔化地區范圍,熔池冷卻凝固后便形成材料之間的連接。這一過程中,通常還需要施加壓力。焊接的能量來歷有很多種,包括氣體焰、電弧、激光、電子束、摩擦和超聲波等。19世紀末葉之前,唯一的焊接工藝是鐵匠沿用了數百年的金屬鍛焊。最早的現代焊接技術出此刻19世紀末葉,先是弧焊和氧燃氣焊,稍后出現了電阻焊。20世紀早期,跟著首屆和第二次世界大戰開戰,對軍用器材廉價可靠的連接方法需求極大,故促進了焊接技術的發展。今天,跟著焊接機器人在工業應用中的廣泛應用,研究人員仍在深入研究焊接的本質,繼續開發新的焊接方法,以進一步提高焊接質量。

2.2 焊接分類與方法

金屬的焊接,按其工藝過程的獨特的地方分有熔焊,壓焊和釬焊三大類.熔焊是在焊接過程中將工件接口加熱至熔化狀態,不加壓力完成焊接的方法。熔焊時,熱源將待焊兩工件接口處迅速加熱熔化,形成熔池。熔池隨熱源向前移動,冷卻后形成持續焊縫而將兩工件連接成為一體。

在熔焊過程中,如果大氣與高溫的熔池直接接觸,大氣中的氧就會氧化金屬和各種合金元素。大氣中的氮、水蒸汽等進入熔池,還會在隨后冷卻過程中在焊縫中形成氣孔、夾渣、裂紋等缺陷,惡化焊縫的質量和性能。

為了提高焊接質量,人們研究出了各種保護方法。例如,氣體保護電弧焊就是用氬、二氧化碳等氣體隔絕大氣,以保護焊接時的電弧和熔池率；又如鋼材焊接時,在焊條藥皮中加入對氧親切感大的鈦鐵粉進行脫氧,就可以保護焊條中有益元素錳、硅等免于氧化而進入熔池,冷卻后獲得優質焊縫。

壓焊是在加壓條件下,使兩工件在固態下實現原子間結合,又稱固態焊接。常用的壓焊工藝是電阻對焊,當電流通過兩工件的連接端時,該處因電阻很大而溫度上升,當加熱至范性狀態時,在軸向壓力作用下連接成為一體。

釬焊是使用比工件熔點低的金屬材料作釬料,將工件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于工件熔點的溫度,哄騙液態釬料潤濕工件,填充接口間隙并與工件實現原子間的彼此廓張,從而實現焊接的方法。

對接接頭焊縫的橫截面形狀,決定于被焊接體在焊接前的厚度和兩接邊的坡口形式。焊接較厚的鋼板時,為了焊透而在接邊處開出各種形狀的坡口,以便較容易地送入焊條或焊絲。坡口形式有單面施焊的坡口和兩面施焊的坡口。選擇坡口形式時,除保證焊透外還應考慮施焊利便,填充金屬量少,焊接變形小和坡口加工費用低等因素。

厚度不同的兩塊鋼板對接時,為避免截面急劇變化導致嚴重的應力集中,常把較厚的板邊逐漸削薄,達到兩接邊處等厚。對接接頭的靜強度和疲勞強度比其它接頭高。在交變、沖擊載荷下或在低溫高壓容器中工作的聯接,常優先采用對接接頭的焊接。搭接接頭的焊前籌辦工作簡單,裝配利便,焊接變形和殘余應力較小,因而在工地安裝接頭和不重要的結構上時常采用。一般來說,搭接接頭不適于在交變載荷、腐蝕介質、高溫或低溫等條件下工作。

采用丁字接頭和角接頭通常是由于結構上的需要。丁字接頭上未焊透的角焊縫工作獨特的地方與搭接接頭的角焊縫相仿。當焊縫與外力方向鉛直時便成為正面角焊縫,這時焊縫外貌形狀會導致不同程度的應力集中；焊透的角焊縫受力情況與對接接頭相仿。

角接頭承載能力低,一般不但獨使用,只有在焊透時,或在內外均有角焊縫時才有所改善,多用于封閉形結構的拐角處。

2.3 汽輪發電機

用汽輪機驅動的發電機。由鍋爐孕育發生的過熱蒸汽進入汽輪機內膨脹做功,使葉片轉動而帶動發電機發電,做功后的廢汽經凝汽器、循環水泵、固結水泵、給水加熱裝置等送回鍋爐循環使用。

汽輪發電機是與汽輪機組成一套的發電機。其轉速一般是3000轉/分(頻率為50赫)或3600轉/分(頻率為60赫)。高速汽輪發電機為了減少因離心力而孕育發生的機械應力以及降低風磨耗,轉子直徑一般較小,長度較大(即細長轉子)。這種細長轉子使大型高速汽輪發電機的轉子尺寸受到限定。20世紀70年代以后,汽輪發電機的最大容量達130~150萬功率單位。

2.4 水輪發電機

用水輪泵作為原動機的發電機。水流經過水輪泵時,將水能轉換成機械能,水輪泵的轉軸又帶動發電機的轉子,將機械能轉換成電能而輸出。是水電站生產電能的主要動力設備。

水輪發電機由水輪泵驅動。它的轉子短粗,機組的起動、并網所需時間較短,運行調度靈活,除一般發電外,特別宜于作為調峰機組和事故備用機組。水輪發電機組的最大容量已達70萬功率單位。

柴油發電機由內燃機驅動。它起動迅速,操作利便,但發電成本高,主要用作應急備用電源,或在大電網沒有達到的地區和流動電站使用。容量多在幾功率單位至幾千功率單位之間。柴油機軸上輸出的轉矩呈周期性脈動,須防止共振和斷軸事故。水輪發電機的轉速將決定拍發的交流電的頻率,為保證這個頻率的穩定,就必須穩定轉子的轉速。

為了穩定轉速,可采用閉環控制的方式對原動機(水輪泵)轉速進行控制,即將拍發的交流電的頻率信號采樣,并將其反饋到控制水輪泵導葉開合角度的控制系統中,去控制水輪泵的輸出功率,通過反饋控制原理,就可以讓發電機的轉速穩定了。

3、實習體會

4天的參觀進修,讓我收益匪淺。實際練習中,使我能有時機接觸到專業中的那些“只聞其聲,未見其人”的大型設備,能了解到理論與實際操作的不同,了解到了目前工業水平的現狀,收獲頗多,感觸也頗多。

一直以來,書本上的常識總是以一副高儀態凌駕于實際之上,課堂與實踐脫節,而我也一直渴望能有這樣的時機,能親身到現場,去了解工人師傅是如何操作機械的。真正到了現場,才發現很多書本上的道理到了實際中咱們并不一定能做出來,有工藝的原因,也有材料的原因；而與此相反的,很多理論不可行的東西,卻能在師傅手中,憑借豐厚的經驗和嫻熟的技巧給予以實現,不得不讓人贊嘆服氣。

實際練習中的另外一個認識就是,咱們國度的工藝水平比起歐美、日本等發財國度來說,照舊有一定差距的。人家的機床可以做出來的東西,咱們自己的機床卻因為精度的原因而做不出來,有時候還被迫得出高的離格的價格去買人家的產品,這不能不說是一個讓人感慨的現實。咱們國度此刻還需要大量的高技術人材,切切實實的從基層學科提高整個工業現代化的水平,這才是當務重中之重。

最后,感謝帶隊教員這么多天的辛苦工作。

二、哈爾濱鍋爐廠實習報告

1、哈鍋簡介

哈爾濱鍋爐廠有限責任公司創建于1954年，是新中國“一·五”計劃156項重點工程中的兩項,是當前世界上最具規模，研發設計制造能力最強的大型發電設備制造企業，同時也是核電設備、電站輔機、大型重化工設備、環保設備等產品設計制造及服務的頂級供應商，70%以上國產首臺電站鍋爐均在這里誕生，產品裝備了全國400多個電廠，出口20多個國家和地區。截至2013年末，哈鍋累計生產電站鍋爐 2.78億千瓦，產品產量居全國首位。60年來，哈鍋創造了幾十個華夏之最、神州第一。生產制造了適合多煤種、不同燃燒方式、個性化爐型的全系列產品，形成了從中壓、高壓、超高壓到亞臨界、超臨界、超超臨界及高效超超臨界等一系列不同壓力等級的電站鍋爐。國產首臺6MW、12MW、25MW、50 MW、100 MW、200 MW、600MW中壓、高壓、超高壓、亞臨界，350MW超臨界、670MW塔式褐煤超臨界，600MW、1000MW、1100MW超超臨界，660MW、1000MW超超臨界二次再熱等電站鍋爐均在這里誕生；成功研制出國產首臺自主開發的50MW、100MW、135MW、200MW、300MW、330MW等級CFB鍋爐；研制開發了300MW“W”火焰鍋爐和600MW超臨界“W”火焰鍋爐以及9F等級余熱鍋爐等產品。還先后開發和生產了5MW低溫核供熱裝置、加氫反應器、鈦冷凝器、直徑7.5米真空干燥罐、蒸氨塔、CO2汽提塔及催化裂化裝置、高壓球形氣罐、氣化爐、300MW核電蒸發器等一大批填補國內空白且具有國際先進水平的大型石化容器和特種鍋爐。同時哈鍋積極涉足環保領域，在脫硝、低氮燃燒、空氣預熱器及海水淡化領域均取得了顯著業績。

公司以科技創新為重點，以科技發展戰略委員會為核心，以“4211”（4個研究所，即鍋爐研究所、工藝研究所、材料研究所、水務科技研究所；2個設計處，即鍋爐設計開發處、輔機容器設計開發處；1個博士后工作站，1個燃燒技術中心）為主體，包括研發、設計、技術與科研管理等在內的多元化、開放式的產品研發體系，堅持引進技術與消化、吸收相結合，大力推進自主創新，科研開發取得豐碩成果，產品設計制造技術跨入世界先進水平行列。公司獲得國家科技進步一等獎3項，國家科技進步二等獎13項，省、部級科技進步獎160余項，雄踞行業排頭。

近年來，公司始終堅持深化改革與強化管理相結合，企業素質和核心競爭力得到了進一步提高，哈鍋連續多年入選全國工業500強企業，公司各項管理體系健全，工程質量優異，服務水平一流，在國內外客戶中享有很高信譽。擁有國家A級鍋爐設計制造許可證，AI級、A2級、SAD級壓力容器設計制造許可證，民用核承壓設備制造許可證；美國機械工程學會頒發的ASME法規S、U、U2鋼印及授權證書，核電產品N、NPT授權證書和NS認證證書，以及ISO9001、ISO14001、OHSAS18001認證證書。公司先后獲得全國五一勞動獎章、國家一級企業、中央先進集體、全國模范職工之家及國資委先進基層黨組織等國家級80余項殊榮。

面向未來，哈鍋將繼續秉承“誠信、高效、和諧”的企業核心理念，致力于打造“中國最好，世界一流”的現代化企業，努力為人類提供更多高效、綠色、環保產品，為中國和世界裝備制造業的發展做出更大貢獻。

2、實習收獲 鍋爐是利用燃料或其他能源的熱能把水加熱成為熱水或蒸汽的機械設備。按煙氣在鍋爐流動的狀況分：水管鍋爐、火管鍋爐、多筒鍋爐。按用途分：工業鍋爐、電站鍋爐、車船用鍋爐、生活鍋爐。按水循環分：

（1）自然循環：利用汽水密度差進行的水循環

（2）強制循環：水循環在臨界點質氣率為零，需要泵的驅動水進行循環。（3）混合循環：既含有自然循環，又含有混合循環。

按壓力分：常壓鍋爐、低壓鍋爐、中壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐。鍋爐的評價標準：（1）F=π·D·l·n（2）Q=K·F·△t（3）蒸汽產量（出力）：D=** T/h 或者kg/s或者T/㎡·h（4）熱效率：50%~80%（5）工作壓力：高、中、低（6）鍋爐溫度

3、實習體會

這次我自己總結的實習目的是理論聯系實際，增強我們對電廠的了解;使我們擴寬視野，鞏固和運用所學過的理論知識，培養分析問題、解決問題的實際工作能力和創新精神;本次實習在我們完成專業基礎課后進行，通過本次實習，使我們所學的理論知識得以鞏固和擴大，增加學生的專業實際知識;為將來從事專業技術工作打下一定的基礎;進一步培養學生運用所學理論知識分析產生實際問題的能力。

熱力發電廠是由愈多熱力設備和電氣設備所組成的整體，從某種意義上講，熱力的設備更多也更容易故障和事故，熱力和環境保護彼此間的關系式密切的。實習對電廠安全運行的認識，嚴肅的工作作風都有一定的培養。作為一種先進的生產力和基礎產業，電力行業與社會經濟和社會發展有著密切的關系，他不僅是關系國際經濟安全的戰略大問題，而且與人們的日常生活、社會穩定密切相關。