焊接接头、结构的设计和制造工艺
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足结构使用性能的要求；加工性能，如材料的冷热加工，包括焊接性都能满 足加工要求。
2) 设计焊接结构时应大量采用标准件、通用件和型材，包括标准型材和 异型材，并且规格越单一越好。
3) 合理地设计结构形式。尽量采用简洁明快的结构构造形式，采用最简
单和最合理的接头形式，并且种类越少越好，减少短而不规则的焊缝和避免 不易加工的空间曲面结构。
造成组织和性能的不同。特别要指出的是，经过焊接热循环后发生的“动应
变时效”(热应变时效)会使接头性能恶化。将钢材、铝材等经预应变后，会
产生变脆的“时效”现象，这种预应变及时效都是在低温(室温)下发生的，
通常称为“静应变时效”。而焊接热影响区经焊接热循环后会产生热应变，
焊接的高温加速时效脆化，所以“动应变时效”大大降低接头的性能，要注
5) 最后还要编制设计计算说明书，其中包括设计结构的构造合理性和技
术经济先进性的论证。
2021/3/7
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(2) 焊接结构设计的基本要求和遵循原则
设计的焊接结构的基本要求：实用性、安全性工艺性和经济性等。
设计的焊接结构的遵循原则：
1) 合理地选择材料的种类。材料的种类不同，强度等级和性能就有差别， 工艺性能也不同。所选材料强度与性能，包括塑性、韧性、耐磨性等应能满
方法 5.2.2 焊接生产的材料加工工艺及装配焊接工艺 5.2.3 焊接工艺评定
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5.1 焊接结构、接头和结构细节设计
5.1.1 焊接结构的设计特点和常用的设计方法
焊接结构是金属结构中一种最主要的结构形式，如钢结构、船舶壳体、
锅炉及压力容器，以及工程机械、动力机械、汽车拖拉机、铁路车辆等结 构都是焊接结构，它们大多依据有关的规程规范进行设计，《焊接手册》 第3卷、《焊接结构设计手册》及其他大量著作中，对此进行详细的研讨， 这些理论工作及实践应用促进了焊接结构的发展。
焊接接头、结构的设计和制造工 艺
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本章重点和难点：
5.1 焊接结构、接头和结构细节设计 5.1.1 焊接结构的设计特点和常用的设计方法 5.1.2 焊接接头的设计 ★ 5.1.3 焊接结构细节的设计和焊接结构图样表示法
5.2 焊接生产工艺过程的设计 5.2.1 焊接生产及其工艺过程设计的内容、步骤与
意2防021止/3/。7
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1) 熔焊接头---续
熔焊焊缝主要有对接焊缝和角焊缝，以这两种焊缝为主体构成的焊接接 头有：对接接头、角接接头、T形(十字)接头、搭接接头和塞焊接头等。
常用焊缝坡口基本形式与所构成的上述接头形式见图5-1 。其坡口形式、 尺寸、熔化形成的焊缝金属(图中用细实线表示)。由符号字母代表的有关尺 寸见表5-6。表5-6是参照GB／T 985—1988、GB／T 986—1988标准规定 列出的。选择哪一种坡口形式除按照上述两标准外，也可按行业和企业标准 由焊件厚度确定，并且有一个合适的区间。
1．焊接结构的设计特点
(1) 焊接结构设计的内容
它包括的内容有：
1) 选择结构的材料，包括制造结构的材料种类和规格。
2) 确定结构的形式，进行结构强度、刚度、稳定性等进行的计算(这种 计算是在力系分析基础上进行的)。
3) 进行结构的细节设计、焊接的设计和计算。
4) 绘制施工图，规定产品的技术条件、工艺要求等。
(2) 以概率论为基础的极限状态设计法
如果已知应力和抗力的随机变量分布函数，则利用概率论的数学方法可 以计算出结构可靠度。如果选择确定结构的最优可靠度，达到设计结构在技 术上可靠、在经济上节省，这就是所谓的概率设计法。
目前仍是近似的概率设计法，采用分项系数表达式进行结构设计，即：
rRR k≥rsSk
式中 R k和Sk——材料抗力R和载荷效应S的标准值； rR和rs ——按概率设计法(包括可靠指标、变异系数、均值和标准差等)
决定的分项系数。
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5.1.2 焊接接头的设计
1. 焊接接头
(1) 基本类型：熔焊接头、压焊接头和钎焊接头。应用最广泛的是熔焊。
1) 熔焊接头
熔焊接头由焊缝金属、熔合线、热影响区和母材所组成。而焊缝金属是 填充材料和部分母材熔化后凝固而成的铸造组织。熔焊接头各部分的组织是 不均匀的，性能上也存在差异。
总之，设计结构要有良好的工艺性，较高的技术—经济指标，产品质量
好2、02价1/3/格7 低，才具有竞争力。
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2．焊接结构常用的设计方法
(1) 许用应力法，又称为常规设计方法、安全系数设计法。
它是目前最常用的结构设计方法，如压力容器、锅炉、起重机金属结构
和焊接机器零件等都采用这种设计方法。 焊接容器结构设计的强度条件：σ< [σ]
4) 合理地布置焊缝。例如对称布置焊缝、避免焊缝交叉、密集，重要的
工作焊缝要连续，次要的联系焊缝可用断续焊缝，这有利于焊接施工和减少 焊接工作量，便于控制焊接应力和变形。
Βιβλιοθήκη Baidu
5) 施工方便并考虑改善工人劳动条件，便于生产组织和管理。设计结构
时就要考虑到日后施工的很多问题，如可达性问题，保证各种施工必需的操 作空间问题等。
例如：厚度为30mm的板对接，既可以选择 图5-1i所示的双Y形坡口(由表5-6可查得：用 焊条电弧焊时，该坡口适于12～60mm厚的 板；用埋弧焊时，适于24-60mm厚的板)， 也可以选择图5-lm所示带钝边的双U形坡口。 无论选择哪一种坡口形式，都首先要保证接 头质量，同时还要考虑经济性。
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焊缝金属往往形成柱状晶铸造组织，一般较母材的强度高且硬，而韧性 下降。对于高强度钢，采用适当的工艺措施，如预热、缓冷或采用合适的热 输入也可获得要求性能的焊缝金属。焊缝金属强度相对母材强度可能要高或 低，前者称为高匹配，后者称为低匹配。
宽度不大的热影响区，由于焊接温度场梯度大，各点的热循环大不相同,
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常用熔焊接头坡口形式
图5-1 常用熔焊接头的坡口形 式
a) ~ n) 对接接头 o) 角接头
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图5-1 常用熔焊接头的坡口形式 p)~u) 角接头 v)~b') T形（十字）接头
c')~d') 搭接接头
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电渣焊接头
它是熔焊接头中一种重要的接头。 当焊件厚度大于30mm时即可以考虑采 用电渣焊接头，特别是大断面的焊缝， 如焊件厚度大于60mm，电渣焊比电弧 焊接头效率要高。常用接头的基本形式 （图5-2）。
2) 设计焊接结构时应大量采用标准件、通用件和型材，包括标准型材和 异型材，并且规格越单一越好。
3) 合理地设计结构形式。尽量采用简洁明快的结构构造形式，采用最简
单和最合理的接头形式，并且种类越少越好，减少短而不规则的焊缝和避免 不易加工的空间曲面结构。
造成组织和性能的不同。特别要指出的是，经过焊接热循环后发生的“动应
变时效”(热应变时效)会使接头性能恶化。将钢材、铝材等经预应变后，会
产生变脆的“时效”现象，这种预应变及时效都是在低温(室温)下发生的，
通常称为“静应变时效”。而焊接热影响区经焊接热循环后会产生热应变，
焊接的高温加速时效脆化，所以“动应变时效”大大降低接头的性能，要注
5) 最后还要编制设计计算说明书，其中包括设计结构的构造合理性和技
术经济先进性的论证。
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(2) 焊接结构设计的基本要求和遵循原则
设计的焊接结构的基本要求：实用性、安全性工艺性和经济性等。
设计的焊接结构的遵循原则：
1) 合理地选择材料的种类。材料的种类不同，强度等级和性能就有差别， 工艺性能也不同。所选材料强度与性能，包括塑性、韧性、耐磨性等应能满
方法 5.2.2 焊接生产的材料加工工艺及装配焊接工艺 5.2.3 焊接工艺评定
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5.1 焊接结构、接头和结构细节设计
5.1.1 焊接结构的设计特点和常用的设计方法
焊接结构是金属结构中一种最主要的结构形式，如钢结构、船舶壳体、
锅炉及压力容器，以及工程机械、动力机械、汽车拖拉机、铁路车辆等结 构都是焊接结构，它们大多依据有关的规程规范进行设计，《焊接手册》 第3卷、《焊接结构设计手册》及其他大量著作中，对此进行详细的研讨， 这些理论工作及实践应用促进了焊接结构的发展。
焊接接头、结构的设计和制造工 艺
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本章重点和难点：
5.1 焊接结构、接头和结构细节设计 5.1.1 焊接结构的设计特点和常用的设计方法 5.1.2 焊接接头的设计 ★ 5.1.3 焊接结构细节的设计和焊接结构图样表示法
5.2 焊接生产工艺过程的设计 5.2.1 焊接生产及其工艺过程设计的内容、步骤与
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1) 熔焊接头---续
熔焊焊缝主要有对接焊缝和角焊缝，以这两种焊缝为主体构成的焊接接 头有：对接接头、角接接头、T形(十字)接头、搭接接头和塞焊接头等。
常用焊缝坡口基本形式与所构成的上述接头形式见图5-1 。其坡口形式、 尺寸、熔化形成的焊缝金属(图中用细实线表示)。由符号字母代表的有关尺 寸见表5-6。表5-6是参照GB／T 985—1988、GB／T 986—1988标准规定 列出的。选择哪一种坡口形式除按照上述两标准外，也可按行业和企业标准 由焊件厚度确定，并且有一个合适的区间。
1．焊接结构的设计特点
(1) 焊接结构设计的内容
它包括的内容有：
1) 选择结构的材料，包括制造结构的材料种类和规格。
2) 确定结构的形式，进行结构强度、刚度、稳定性等进行的计算(这种 计算是在力系分析基础上进行的)。
3) 进行结构的细节设计、焊接的设计和计算。
4) 绘制施工图，规定产品的技术条件、工艺要求等。
(2) 以概率论为基础的极限状态设计法
如果已知应力和抗力的随机变量分布函数，则利用概率论的数学方法可 以计算出结构可靠度。如果选择确定结构的最优可靠度，达到设计结构在技 术上可靠、在经济上节省，这就是所谓的概率设计法。
目前仍是近似的概率设计法，采用分项系数表达式进行结构设计，即：
rRR k≥rsSk
式中 R k和Sk——材料抗力R和载荷效应S的标准值； rR和rs ——按概率设计法(包括可靠指标、变异系数、均值和标准差等)
决定的分项系数。
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5.1.2 焊接接头的设计
1. 焊接接头
(1) 基本类型：熔焊接头、压焊接头和钎焊接头。应用最广泛的是熔焊。
1) 熔焊接头
熔焊接头由焊缝金属、熔合线、热影响区和母材所组成。而焊缝金属是 填充材料和部分母材熔化后凝固而成的铸造组织。熔焊接头各部分的组织是 不均匀的，性能上也存在差异。
总之，设计结构要有良好的工艺性，较高的技术—经济指标，产品质量
好2、02价1/3/格7 低，才具有竞争力。
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2．焊接结构常用的设计方法
(1) 许用应力法，又称为常规设计方法、安全系数设计法。
它是目前最常用的结构设计方法，如压力容器、锅炉、起重机金属结构
和焊接机器零件等都采用这种设计方法。 焊接容器结构设计的强度条件：σ< [σ]
4) 合理地布置焊缝。例如对称布置焊缝、避免焊缝交叉、密集，重要的
工作焊缝要连续，次要的联系焊缝可用断续焊缝，这有利于焊接施工和减少 焊接工作量，便于控制焊接应力和变形。
Βιβλιοθήκη Baidu
5) 施工方便并考虑改善工人劳动条件，便于生产组织和管理。设计结构
时就要考虑到日后施工的很多问题，如可达性问题，保证各种施工必需的操 作空间问题等。
例如：厚度为30mm的板对接，既可以选择 图5-1i所示的双Y形坡口(由表5-6可查得：用 焊条电弧焊时，该坡口适于12～60mm厚的 板；用埋弧焊时，适于24-60mm厚的板)， 也可以选择图5-lm所示带钝边的双U形坡口。 无论选择哪一种坡口形式，都首先要保证接 头质量，同时还要考虑经济性。
2021/3/7
焊缝金属往往形成柱状晶铸造组织，一般较母材的强度高且硬，而韧性 下降。对于高强度钢，采用适当的工艺措施，如预热、缓冷或采用合适的热 输入也可获得要求性能的焊缝金属。焊缝金属强度相对母材强度可能要高或 低，前者称为高匹配，后者称为低匹配。
宽度不大的热影响区，由于焊接温度场梯度大，各点的热循环大不相同,
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常用熔焊接头坡口形式
图5-1 常用熔焊接头的坡口形 式
a) ~ n) 对接接头 o) 角接头
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图5-1 常用熔焊接头的坡口形式 p)~u) 角接头 v)~b') T形（十字）接头
c')~d') 搭接接头
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电渣焊接头
它是熔焊接头中一种重要的接头。 当焊件厚度大于30mm时即可以考虑采 用电渣焊接头，特别是大断面的焊缝， 如焊件厚度大于60mm，电渣焊比电弧 焊接头效率要高。常用接头的基本形式 （图5-2）。