焊接结构设计_
焊接结构学(绪论)
进行准确的载荷与应力分析，确保结构安 全承载。
遵循国家和行业的相关标准和规范，确保 结构设计符合安全要求。
05
CATALOGUE
焊接结构的制造与质量控制
焊接结构的制造工艺流程
焊接材料选择
根据焊接要求和材料特性选择合适的焊接材 料。
焊接方法选择
根据产品要求和生产条件选择合适的焊接方 法，如电弧焊、激光焊、电阻焊等。
结构细节设计
对关键部位和细节进行精细化设计， 提高结构的整体性能。
考虑制造和装配过程
优化设计以降低制造成本和装配难度 。
焊接结构设计中的安全因素
疲劳强度考虑
环境因素影响
评估焊接结构的疲劳性能，确保在预期寿 命内安全使用。
考虑温度、湿度、腐蚀等环境因素对焊接 结构的影响。
载荷与应力分析
遵循相关标准和规范
考虑焊接工艺性
确保焊接过程易于实施，减少焊接缺陷和变 形。
优化材料选择
根据使用要求和工艺条件，选择合适的焊接 材料，降低成本。
保证结构的稳定性
焊接结构应具有足够的刚度和稳定性，防止 变形和失稳。
焊接结构的优化设计
结构形式优化
根据实际需求和限制条件，选择合理 的结构形式和布局。
焊接接头设计
优化焊接接头形式和尺寸，提高焊接 质量和结构的可靠性。
04
THANKS
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焊接工艺评定
对焊接工艺进行评定，确保焊接工艺的可靠 性和稳定性。
焊接操作
按照焊接工艺要求进行焊接操作，确保焊接 质量。
焊接质量控制的方法与标准
质量检验
对焊接产品进行质量检验，包括外观检查、无损检测、力学性能测试等。
质量控制标准
制定并执行焊接质量控制标准，确保焊接产品质量符合要求。
焊接实训报告
焊接结构设计实训报告系别材料工程学院专业金属材料专业班级B13822姓名XXXXXX学号XXXXXXX指导教师姓名XXXXXXX指导教师职称XXXXX完成时间2016.11.17“材料结构设计实训”任务书1. 焊接结构设计准备在教师指导下阅读设计任务书，根据任务书的要求讲解焊接工艺的设计思路和过程。
2. 学生设计焊接工艺规程学生对教师给定的典型焊接结构的焊接工艺性进行分析，阅读有关资料，进行相关的工艺计算，完成焊接变形与控制的计算，并设计接头形式、选择焊接方法、焊接材料和焊接工艺参数等，绘制焊接结构草图。
3. 学生编写设计说明书一份要求有目录、设计任务书、工艺规程、焊接结构图及参考资料等。
4. 指导教师查错学生根据教师的检查改正错误，查找原因等。
学时分配表：1 焊接结构的概述直径为800mm，壁厚为10mm的闪蒸罐（图4-1），壳体材质为0Cr18Ni9，其主要承压焊缝的焊接工艺见表1-1。
图1-1 闪蒸罐简图表1-1 缓冲罐焊接工艺焊缝编号焊缝位置焊接方法焊接材料1A1、B1 壳体纵、环缝双面SMAW A102B2 壳体合拢焊缝GTAW打底SMAW盖面TGF-308LA102C1-C4 D1-D4 接管与平焊法兰角焊缝接管与壳体角焊缝SMAW A102E1 支座与壳体焊接角焊缝GMAW(CO2焊)TFW-308L闪蒸罐简介闪蒸罐工作原理及系统组成高效闪蒸干燥风机是气流干燥设备的一种，干燥介质为热空气。
工作原理为：热由干燥器底部切向进入，产生旋转风场，湿料自螺旋输送器（或其它方式输送），进入干燥器后，首先承受搅拌器的机械粉碎，在离心，剪切，碰撞的作用下，物料被微料化，旋转的热风与经给料机落下的湿物料接触,使湿物料表层迅速干燥，由于旋转叶片的机械冲击和高速旋转热气流的吹击作用，使物料在浮动状态下产生剧烈撞击、剪切和摩擦，粘结在一起的物料被松散并迅速干燥。
物料受桨叶的轴向推力和旋转气流切线风力的作用，在干燥器内瞬间完成干燥过程(在数秒钟以内)。
《焊接结构》课程设计说明、课程内容
《焊接结构》课程设计说明一、课程基本信息课程名称：焊接结构学时：60授课对象：焊接专业学分：2课程性质：专业必修课二、课程定位《焊接结构》是焊接技术专业的一门主干专业课程，主要介绍焊接结构生产及现场管理方面的知识，要求具备一定的管理水平，又有较强的焊接结构现场生产实践性。
本课程采用“项目导向、任务驱动”理论实践一体化的教学方法，不单独开设实验课程，强调围绕企业生产为主，积累经验，学会在生产现场进行独立分析、创新设计各种焊接辅助设备，主要内容包括：引导项目：焊接结构（梁、柱、桁架、支架）的生产与管理，主导项目：焊接接头的质量控制（包括变形与应力控制）；焊接接头的结构设计；焊接结构件的装配、定位、检测、焊接的全过程；焊接工艺的审定；典型案例的分析等。
通过对焊接结构件的生产管理，学会钢结构类、承压类设备的焊接设计、焊接工艺思路与程序，注重焊前准备、焊接过程控制、焊后检测等环节，生产中体现各种准备要素（包括相应文件资料），焊接结构生产的装配与焊接之间的关系，保证学生的实际动手能力三、课程设计1.能力目标（1）熟悉焊接结构课程的主题框架（2）能对焊缝、焊接接头的各种类型进行优势比较（3）熟悉焊接梁、柱、桁架等结构件的生产流程（4）熟悉焊接生产中注意的问题（焊接应力与变形）进行分析与控制（5）熟悉焊接结构件生产的装配、定位、检测要求（6）熟悉焊接工艺性审查的主要内容2、知识目标（1）熟悉各种焊接接头、基本符号、各种焊缝特点的基本知识（2）掌握焊接结构生产的工作流程与步骤（3）掌握控制焊接应力与变形的方法，了解形成的主要原因（4）熟悉焊接结构件装配、定位器的使用3、态度目标（1）具有勤奋学习的态度，良好的职业道德和爱岗敬业精神（2）具有认真、严谨、耐心、细致的工作作风4、工作目标能进行焊接生产项目的管理，利用各种知识形成体系，具备生产中设计简单夹具、定位机构、旋转机构的能力，对各种焊缝、焊接接头的布局能严格按照工艺要求进行合理的装配—焊接的顺序选择，熟悉承压类设备焊缝的代码编号，焊接工艺编码语言，能根据焊接装配图纸掌握焊缝、焊接位置的全局关系。
5焊接连接构造设计规范
5 焊接连接构造设计5.1一般规定5.1.1 钢结构焊接连接构造设计，应符合下列规定：1 宜减少焊缝数量和尺寸；2 焊缝的布置对称于构件截面的中性轴；3 节点区的空间应便于焊接操作和焊后检测；4 宜采用刚度较小的节点形式，宜避免焊缝密度和双向、三向相交；5 焊缝位置应避开高应力区；6 应根据不同焊接工艺方法选用坡口形式和尺寸。
5.1.2 设计施工图、制作详图中标识的焊缝号应符合现行国家标准《焊缝符号表示法》GB/T324和《建筑结构制作标准》GB/T50105的有关规定。
5.1.3 钢结构设计施工图中应明确规定下列焊接技术要求：1 构件采用钢材的牌号和焊接材料的型号、性能要求及相应的国家现行标准；2 钢结构构件相交节点的焊接部位、有效焊缝长度、焊脚尺寸、部分焊透焊缝的焊透深度；3 焊缝质量等级，有无损检测要求时应标明无损检测的方法和检测比例；4 工厂制作单元及构件拼装节点的允许范围，并根据工程需要提出结构设计应力图。
5.1.4 钢结构制作详图中应标明下列焊接技术要求：1 对设计施工图中所有焊接技术要求进行详细标注，明确钢结构构件相交节点的焊接部位、焊接方法、有效焊缝长度、焊缝坡口形式、焊脚尺寸、部分焊接焊缝的焊透深度、焊后热处理要求；2 明确标注焊缝坡口详细尺寸，如有钢衬垫标注钢衬垫尺寸；3 对于重型、大型钢结构，明确工厂制作单元地拼装焊接的位置，标注工厂制作或工地安装焊缝；4 根据运输条件、安装能力、焊接可操作性和设计允许范围确定构件分段位置和拼接节点，按设计规范有关规定进行焊缝设计并提交原设计单位进行结构安全审核。
5.1.5 焊缝质量等级应根据钢结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工资环境以及应力状态等情况，按下列原则选用：1 在承受动荷载且需要进行疲劳验算的构件中，凡要求与母材等强连接的焊缝应焊透，其质量等级应符合下列规定：1）作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时不应低于二级；2）作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝不应低于二级；3）铁路、公路桥的横梁接头板与弦杆角焊缝应为一级，桥面板与弦杆角焊缝、桥面板与U形助角焊缝（桥面板侧）不应低于二级；4）重级工作制（A6~A8）和起重量Q≥50t的中级工作制（A4、A5）吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T形接头焊缝应焊透，焊缝形式宜为对接与角接的组合焊缝，其质量等级不应低于二级。
焊接结构件设计原则
焊接结构件设计原则焊接件结构设计概括起来讲就是要保证产品的制造合理性、经济合理性、使用安全性。
1.制造合理性1）焊接件应具有好的定位基准——保证组装的可操作性。
2）考虑焊接时操作方便，结构特殊更应考虑焊缝的布置，在设计图1 结构中应保证焊接作业时的最小间距L;在图2中（a）结构设计不合理，（b）结构设计合理。
3）毛坯上与其他件连接的部分应离开焊缝至少3mm4）焊缝的位置应使焊接设备的调整次数和工件的翻转次数为最少。
2.经济合理性方面1）考虑最有效的焊接位置，以最小量焊接达到最大量效果。
2）在不影响产品性能的前提下，长焊缝尽量采用间断焊缝。
3）根据产品机构特点，尽量设计为平焊、横焊，避免立焊、仰焊。
4）正确选用角焊缝的计算厚度。
角焊缝在较小的负载下，不必计算强度，可按经验确定焊角高度尺寸K，即按连接钢板中较薄的板厚考虑。
5）一般情况下尽量不要把焊缝布置在加工面上。
6）根据不同的焊接方法和板厚确定合理的坡口形式：如V型坡口焊缝制备简单，但焊接工作量大，使焊接成本提高；X型坡口焊缝，但制备较复杂，焊接工作量小，在对接焊缝中可适当选用，在角缝中双面角焊缝填充金属小，并能承受较高负载，变形也小，应优先采用。
3.使用安全性方面1）避免将焊缝设计在应力容易集中的地方，特别是重要部件或承受反复载荷的焊接件，更应注意这一点。
合理布置构件的相互位置，以保证焊接件的刚性。
2）焊缝的根部在避免处于受拉应力的状态3）直接传递负载的焊接件，采用整体嵌接为好，将工作焊缝转为联系焊缝。
4）箱形焊接结构件应设计为折弯件的拼焊。
5）避免焊缝过分集中，以防止裂纹、减少变形；同时，焊缝间应保持足够的距离。
6）焊接端部产生锐角的地方，应尽量使角度变缓；薄板筋的锐角必须去掉，因为尖角处融化。
焊接结构设计实例。
焊接结构第7章 焊接结构力学特征及结构设计
征
力学特征
体结构的力学特征
焊接结构设计
熟悉焊接结构设计的基本 特点、基本要求、基本方法 和合理性分析；结合典型焊 接结构实例分析，掌握焊接 接头的设计要点
设计基本要求：以实用性 为核心，以可靠性为前提， 以工艺性和经济性为制约条 件。从实用性、可靠性、工 艺性和经济性四方面进行焊 接结构设计的合理性分析
主要考虑的力学性能见表7-2。
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力学性能
一般静载 力学性能
断裂力学 性能
表7-2 焊接结构涉及的力学性能
具体指标
涉及的焊接结构或部件
主要试验方法
屈服强度
所有焊接结构
拉伸试验
拉伸强度
所有焊接结构
拉伸试验
临界失稳压应力 承受压力的支柱、薄板结构
失稳试验
硬度
焊接接头
硬度试验
刚度
梁、机床机身
拉伸试验
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图7-2 网架结构 a) 平面网架 b) 球冠形网壳 c) 曲面网壳 1-内天沟 2-墙架 3-轻质条形墙板 4-网架板 5-悬挂吊车 6-混凝土柱 7-坡度小立柱 8-网架
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附图1 曲面网架钢结构
与弧形网架类似，但曲面网架的空间构造更 富有变化，也更复杂，由多个平面内的弧线或曲 线构成的一个曲面，形成层次更丰富的外观造型。
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7.2 焊接结构力学特征
7.2.1 桁架结构及其力学特征
沈 阳 奥 体 中 心
可容纳6万观众的沈阳奥体中心钢结构工程 主拱全长360米，为全国最大的管桁架结构。
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神舟飞船发射塔架（100多米高）
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1. 桁架结构及适用范围
桁架结构又称为杆系结构，是指由长度远大 于其宽度和厚度的杆件在节点处通过焊接工艺相 互连接组成能够承受横向弯曲的结构，其杆件按 照一定的规律组成几何不变结构。
焊接结构课程设计
焊接结构课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握焊接结构的基本理论、方法和相关技术，培养学生具备焊接结构的设计、制造和检验能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解焊接结构的定义、分类和应用领域；（2）掌握焊接原理、焊接工艺和焊接方法；（3）熟悉焊接结构的应力分析、变形控制和质量检验。
2.技能目标：（1）能够根据工程需求选择合适的焊接工艺和方法；（2）具备焊接结构设计和制造的基本能力；（3）掌握焊接质量检验的方法和技巧。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的创新意识和团队合作精神；（2）增强学生对焊接技术的兴趣和热情；（3）培养学生对工程安全和质量的重视。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.焊接结构的基本概念和分类；2.焊接原理和焊接工艺；3.焊接方法及其应用；4.焊接结构的应力分析与变形控制；5.焊接质量检验与评估。
具体安排如下：第1周：焊接结构的基本概念和分类；第2周：焊接原理和焊接工艺；第3周：焊接方法及其应用；第4周：焊接结构的应力分析与变形控制；第5周：焊接质量检验与评估。
三、教学方法为了实现课程目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握焊接结构的基本理论和方法；2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解焊接结构的实际应用和问题解决；3.实验法：通过实验操作，使学生掌握焊接工艺和质量检验方法；4.讨论法：通过小组讨论，培养学生的团队合作精神和创新意识。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的焊接结构教材；2.参考书：提供相关的焊接技术书籍，供学生拓展阅读；3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，丰富教学手段；4.实验设备：准备齐全的焊接设备和材料，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本课程的评估方式包括以下几个方面：1.平时表现：通过课堂参与、提问和讨论等方式，评估学生的学习态度和积极性；2.作业：布置适量的作业，评估学生的理解和应用能力；3.考试：进行期中和期末考试，评估学生对课程知识的掌握程度。
IWE动载焊接结构的强度及其设计(工程师-2)
2 焊接接头和结构的疲劳强度 IWS-3/3.9-7/18
（四）缺陷的影响
焊接缺陷对疲劳强度的影响大小与缺陷的种类、 尺寸、方向和位置有关。
1、缺陷形状：片状缺陷（如裂缝、未熔合、 未焊透）比带圆角的缺陷（如气孔等）影响大。
2、缺陷位置：表面缺陷比内部缺陷影响大。
3、缺陷受力方向与作用力方向垂直的片状缺 陷的影响比其它方向的大。
结构可以承受应力循环次数取决于：公称应
力范围及特定结构构件的细节类型。具体地讲 可以解析地以下式表示 ： （用于强度低于 700Mpa的材料）
3 动载焊接结构的设计
IWS-3/3.9-12/18
R
rm
rs s
下式，中以：应力Δσ范R 围---定本义规的范疲中劳给强出度的（在如给图定1应8所力示循）环。次数
3、调整残余应力场，消除接头的应力集中处 的残余压应力均可以提高接头的疲劳强度，其 方法可以分为两类：
（1）结构和元件的整体处理，包括整体退火 或超载予拉伸法；
2 焊接接头和结构的疲劳强度 IWES--3T//33.9.3--71/1/829
（2）对接头部位局部处理，即在接头某部位采用 加热、辗压、局部爆炸等方法，使接头应力集中 处产生残余压应力。
3 动载焊接结构的设计
IWES--3T//33.9.3--191//2198
（二）欧洲钢结构协会（ECCS）的钢结构疲 劳设计规范
本规范为承受疲劳载荷钢结构的评估、制造、
检查和维修，提供了系统的原理和方法，该文 稿受到在相关领域工作的大多数国际组织的审 核，并已作为 “第三本欧洲规 范”“Eurocode3”钢结构设计一书第九章“疲 劳”的基本资料。
3 动载焊接结构的设计
IWS-3/3.9-8/18
焊接结构抗疲劳设计
焊接结构抗疲劳设计
焊接结构的抗疲劳设计是为了确保焊接结构在长时间使用中不会发生疲劳损伤，提高其使用寿命和安全性。
以下是一些常用的抗疲劳设计原则：
1. 选择合适的焊接材料：焊接材料的选择应考虑其强度、耐腐蚀性和疲劳性能。
常用的焊接材料包括碳钢、不锈钢和铝合金等。
2. 合理设计焊缝形状和尺寸：焊缝的形状和尺寸应根据受力情况和材料强度进行合理设计。
焊缝的过度加大、缩小或不连续会导致应力集中，增加疲劳损伤的风险。
3. 控制焊接质量：焊接过程中应控制好焊接温度、焊接速度和焊接夹角等参数，保证焊接质量。
焊接缺陷如焊孔、气孔和裂纹等会降低焊接结构的疲劳强度。
4. 增加结构强度：可以通过增加结构的截面尺寸、壁厚或使用加强件来提高结构的强度，减少应力集中和疲劳损伤的可能性。
5. 使用适当的焊接工艺：选择合适的焊接方法和焊接工艺参数，如手工弧焊、气体保护焊和激光焊等，以确保焊接接头的质量和疲劳强度。
6. 进行适当的焊后热处理：一些焊接结构可以通过焊后热处理来改善其疲劳性能。
常见的热处理方法包括退火、正火和淬火等。
7. 进行适当的应力分析和寿命评估：通过有限元分析等方法对焊接结构的应力分布进行评估，并根据预测的寿命来确定结构的设计寿命，以避免过早疲劳失效。
总之，抗疲劳设计需要综合考虑焊接材料、焊接质量、结构强度和焊接工艺等因素，以确保焊接结构在长时间使用中具有足够的抗疲劳性能。
焊接结构与设计
焊 接 应 用焊接结构与设计20084201 大型天线方位底座的焊接质量控制/郑建生…//焊接.22008(2):35～38方位底座是口面直径20m的转台式大型抛物面卫星通讯天线结构系统研制中的大型关键部件之一,它是由厚度为30～90mm的20钢、Q345钢板组合而成的箱板式焊接结构,其焊接毛坯的外形尺寸为<4000mm×800mm。
为了达到结构设计要求,方位底座的生产采用了电渣焊、埋弧焊和CO2焊等多种熔焊工艺方法和相应的焊接坡口设计,有效地控制了大型板件的拼焊变形和结构焊缝的内在质量。
图1表320084202 中径管环缝焊接定心内撑工装设计/陈 宏…//电焊机.22008,38(2):60～63讨论了影响中径薄壁筒的高精度筒体环缝对接焊形位公差的装夹因素,认为焊前装配质量主要由同轴度与圆度来评价,而装夹系统的刚性和内撑环的出力是保证焊前装配质量的关键因素。
在此基础上利用四杆机构和浮动心轴,实现了一种可自动补偿内径差的定心内撑焊接工装,以用于中径管环焊缝。
图6参420084203 数字化CO2焊逆变焊机送丝及接口电路设计研究/石红信…//新技术新工艺.22008(1):45～47在数字化CO2焊机研究中,需要解决送丝接口电路的设计问题。
基于一元化控制的要求,完成了一种以脉冲调制芯片TL494为控制核心的斩波送丝电路,并为其设计了与数字化CO2弧焊逆变主控电路的接口电路。
该送丝电路符合模块化的电路设计思想,能够较好地与数字化主控电路实现同步。
图6参520084204 焊接结构质量的聚类分析/宗 培…//现代制造工程.22008(2):105～107,115焊接结构检测结果提供合格率、一级合格率、无缺陷率等多项质量统计指标。
针对多指标评价、优选和分类等问题,应用聚类分析方法对某压力容器的各个分段的焊接质量进行分类,达到降低变量个数和简化研究对象的目的。
结果表明,计算结果与主成分分析结果一致。
动载焊接结构的设计
动载焊接结构的设计动载焊接结构是指在承受外部荷载作用下，通过焊接将零部件连接在一起形成一个整体结构。
它主要应用于桥梁、大型机械设备、汽车、船舶等领域。
在动载场景下，焊接结构需要具备良好的强度、刚度、韧性和疲劳寿命，确保结构的稳定性和安全性。
因此，在设计动载焊接结构时，需要考虑以下几个方面。
首先，需要进行合理的应力分析和确定受力情况。
根据受到的荷载类型（静载、动载、冲击载荷等），计算和分析焊接结构在不同工况下的应力分布情况。
同时，需要进一步确定焊接接头的受力方式和受力特点，例如是拉伸、剪切、弯曲还是复合受力。
根据这些信息，设计合适的焊接结构形式和焊接接头的类型。
其次，需要选择合适的焊接材料和焊接工艺。
焊接材料的选择应考虑结构的强度、刚度、韧性和抗疲劳性能。
常见的焊接材料包括碳钢、低合金钢、不锈钢和铝合金等。
焊接工艺的选择应根据焊接结构的形状、尺寸和焊接接头的类型来确定，以保证焊接接头的质量和性能。
常用的焊接工艺包括手工电弧焊、气体保护焊、埋弧焊、激光焊等。
第三，需要进行焊接接头的设计和构造。
焊接接头的设计应考虑焊缝的尺寸、形状和位置，以及焊缝的质量要求。
焊缝的尺寸要符合规范和设计要求，不宜过大或过小。
焊缝的形状应选择合适的连接方式，如角焊缝、对接焊缝、搭接焊缝等。
同时，还需要考虑焊接结构的特殊要求，如变截面、非均匀强度等。
焊接接头的构造应尽量简化，并采用合理的结构形式和几何尺寸，以提高焊接接头的质量和焊接效率。
最后，需要进行焊接接头的验收和检测。
焊接接头在完成后需要进行验收和检测，以确保其质量和性能满足设计要求。
常用的焊接接头检测方法包括目测、磁粉检测、超声波检测、射线检测等。
验收标准应根据焊接接头的类型和使用场景来确定，如焊接接头的强度、刚度、韧性、疲劳寿命等。
只有通过验收和检测合格的焊接接头才能投入使用和运行。
综上所述，设计动载焊接结构需要进行应力分析、选择合适的焊接材料和焊接工艺、设计合理的焊接接头和构造，以及进行验收和检测。
焊接件的结构设计
焊接件的结构设计焊接件是指由焊接工艺连接的构件或零件。
在整个焊接工艺中，焊接件的结构设计起到了至关重要的作用。
良好的结构设计可以保证焊接件的质量和性能，并确保焊接工艺顺利进行。
下面将从焊接件的结构设计中的要点、步骤、注意事项等方面进行详细介绍。
一、结构设计要点1.材料选择：焊接件的材料选择应根据使用环境和工作条件进行合理选择。
常见的焊接材料有低碳钢、不锈钢、铝合金等。
选择合适的材料可以提高焊接件的强度和耐腐蚀性。
2.结构形式选择：结构形式是指焊接件在装配时的形状和结构布局。
应根据焊接件的功能和使用要求进行选择。
常见的结构形式有角焊缝、对接焊缝、搭接焊缝等。
3.强度设计：焊接件的强度设计应满足预期的载荷和使用要求。
根据焊接件的受力分析，确定焊缝的尺寸和焊接参数，以保证焊接件具有足够的强度。
4.焊接缺陷控制：焊接件的结构设计应注意控制焊接缺陷，常见的焊接缺陷有气孔、夹渣、裂纹等。
通过合理设计焊缝形状、采用适当的焊接工艺参数和设备，可以有效地减少焊接缺陷的产生。
5.板材厚度选择：焊接件的板材厚度选择应根据受力情况和结构要求进行合理选择。
过薄的板材容易导致焊接变形和断裂，而过厚的板材则会增加焊接工艺的难度。
二、结构设计步骤1.确定焊接件的功能和使用要求：根据焊接件的使用要求，确定焊接结构的形式和尺寸。
2.进行焊接件的受力分析：通过力学分析，确定焊接件在使用过程中的受力情况和受力方向。
3.设计焊缝形状和尺寸：根据受力分析结果，确定焊缝的形状和尺寸，以保证焊接件具有足够的强度。
4.选择合适的焊接材料：根据焊接件的使用环境和工作条件，选择合适的焊接材料，以确保焊接件的耐腐蚀性和强度。
5.设计焊接工艺参数：根据焊接材料和焊接件的要求，确定合适的焊接工艺参数，包括焊接电流、焊接时间、预热温度等。
三、结构设计注意事项1.焊接件的结构设计应考虑焊后的应力和变形问题，采取合适的预应力设计和变形控制措施。
2.在进行焊接件的结构设计时，应充分考虑焊接设备和工艺的条件，确保焊接过程的可实施性。
轻型门式钢架厂房焊接结构及工艺设计,跨度40,长100米吊车
致谢
本次毕业设计从开始选题到确定方案到最终设计 和论文的完成一直得到了赵老师的悉心指导。在此， 谨以诚挚的敬意和感谢献给赵老师。
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谢谢观赏
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焊缝的无损检验
钢结构无损探伤包括超声检测、射线检测、磁粉检测等等， 超声检测是目前最常用的方法，超声波的波长很短、穿透力 强，传播过程中遇到不同介质的分界面会发生反射、折射、 绕射和波形转换。超声波具有良好的方向性，可以定向发射， 能在被检材料中发现缺陷。超声波探伤能探测到的最小缺陷 尺寸约为波长的一半。超声波探伤又可分为反射法和穿透法。 穿透法的灵敏度不如反射法，因而在实际探伤中一般采用反 射法来进行钢材缺陷探伤和焊缝探伤，即根据缺陷反射回波 声压的高低来评价缺陷的大小。本建筑结构采用的超声波探 伤对重要焊缝进行100%的无损检验，非承重结构处的焊缝进 行20%的无损检验。
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设计方案
现在拟在沈阳建一轻型门式钢结构厂房，其结 构形式为单跨钢结构，跨度40米，长100米。内 设吊车梁轨顶标高9米，并排设有两台起重量为 10t跨度分别为22.5米和跨度13.5米的软钩中级 工作制（A5）吊车（吊车采用北京起重机运输 研究所10t吊钩LDB型电动单梁起重机）。
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结构设计
• 主刚架设计
专 业： 材料成型及控制工程 学生姓名： 唐诗普 指导教师： 赵铁钧
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题目：
轻型门式钢架结构厂房设计
The design of lightweight steel structural workshop
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• 轻型门式钢架结构厂房实例
4
内容提纲
1
绪论
2
设计方案
3
结构设计
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焊接结构课程设计 液化石油气瓶YSP-2设计
目录一、钢瓶瓶体的设计计算1.瓶体设计壁厚---------------------------------------------------32.瓶体名义厚度-------------------------------------------------- 33.瓶体刚度校核-------------------------------------------------- 34.钢瓶设计有效容积V -------------------------------------------- 35.钢瓶允许最大充装量W计算-------------------------------------- 36.钢瓶安全容积校核---------------------------------------------- 47.水压爆破试验压力计算------------------------------------------ 48.护罩设计 ----------------------------------------------------- 49.底座设计 ----------------------------------------------------- 410.瓶阀座设计 -------------------------------------------------- 411.瓶阀的要求 -------------------------------------------------- 512.计算封头与筒体坯料展开尺寸及绘制展开图----------------------- 513.总装配图 ---------------------------------------------------- 6二、钢瓶钢印标记三、制造技术工艺要求1.制造工艺 ----------------------------------------------------- 62.瓶体 --------------------------------------------------------- 73.阀门 --------------------------------------------------------- 74.瓶阀座 ------------------------------------------------------- 75.钢印标记 ----------------------------------------------------- 76.焊材 --------------------------------------------------------- 77.热处理 ------------------------------------------------------- 78.角阀安装 ----------------------------------------------------- 79.表面喷涂 ----------------------------------------------------- 710.成品检验 ---------------------------------------------------- 711.主要检验要求------------------------------------------------- 812、结构制造工艺流程及工艺卡------------------------------------ 813.封头加工工艺过程卡------------------------------------------- 914.筒体环缝焊接工艺-------------------------------------------- 1015.底座与下封头焊接工艺---------------------------------------- 10四、钢瓶的使用管理1.充装 -------------------------------------------------------- 112.定期检验 ---------------------------------------------------- 113.运输、储存和使用--------------------------------------------- 11五、焊接工艺评定附表一、钢瓶瓶体的设计计算按照19965842-GB 《液化石油气钢瓶》标准进行设计计算。
【设计规范】塑胶件超声波焊接介绍及相关结构设计
【设计规范】塑胶件超声波焊接介绍及相关结构设计1.前⾔:超声波焊接结构和结构设计的多⽅⾯有关。
①其常常关系到防⽔防尘、强度等的可靠性设计要求（DFR），设计时是需要参考标准特征选⽤的。
②但其⼜可归类为塑胶件可制造的要求（DFM），⼀些难以制造的问题常常困扰超声波焊接结构，如导熔线过⼩过长难以制造导致焊接不好。
③其⼜必须符合装配的DFA的要求，且其质量与超声波焊仪的设备息息相关。
综合考虑后，作者还是把它归类到DFM塑胶件设计下。
但设计的时候，希望⼯程师需要考虑到超声波焊接结构标准、DFM检查，DFA检查三⽅⾯。
2. 超声波焊接简介超声波焊接是利⽤超声波振动频率，接触摩擦产⽣热能⽽使两个塑胶件在焊接界⾯熔融⽽固定在⼀起。
超声波焊接是⼀种快捷、⼲净、有效的装配⼯艺，⽤于满⾜塑胶件⾼强度的装配要求，是⼴泛使⽤的⼀种先进装配技术，适⽤于多种类型塑胶件的装配。
正常情况下，超声波焊件具有较⾼的抗拉强度，可以取代溶剂粘胶及机械紧固等装配⽅法，同时还可以具有防⽔、防潮的密封效果。
3. 超声波焊接的原理超声波焊接的⼯作原理是通过超声波发⽣器将50 Hz或60 Hz电流转换成 15、20、30或40 kHz的电能，被转换的⾼频电能通过换能器再次被转换成为同等频率的机械运动，随后机械运动通过⼀套可以改变振幅的调幅器装置传递到焊头，如下图所⽰。
焊头将接收到的振动能量传递到待焊接塑胶件的界⾯，在该区域，振动能量通过摩擦⽅式被转换为热能，将塑料熔化，振动停⽌后维持在塑胶件上的短暂压⼒使两塑胶件以分⼦连接⽅式凝固为⼀体，如下图所⽰。
超声波焊接时，两个塑胶件从接触到熔化，再到焊接成⼀体的实物剖视图如下图所⽰。
4.超声波焊接的优点超声波焊接是⼀种快捷、⼗净、可靠性⾼的装配⼯艺，具有以下优点：1)焊接速度快，效率⾼。
绝⼤部分超声波焊接可以在0.1〜〇.5 s之内完成；2)成本低。
由于效率⾼，⼈⼯成本低，同时省去了⼤量夹具、粘合剂或者机械紧固件等的使⽤，因此超声波焊接是⼀种⾮常经济的塑胶件装配⽅式；3)强度⾼。
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焊接结构设计
对接接头
焊接接头形式
角接接头及 T字形接头
搭接接头
（a）对接接头； （b）角接接头； （c）搭接接头 图14-1 焊接接头的三种形式
1．对接接头
结构：
两个相互连接零件在接头处的中面处于同一平面或 同一弧面内进行焊接的接头。
特点： 应用：
受热均匀，受力对称，便于无损检测，焊接质量容 易得到保证。
图14-6 板厚不等时的对接接头
五、压力容器常用焊接结构设计
主要内容：
选择合适的焊缝坡口，方便焊材(焊条或焊丝）伸 入坡口根部，以保证全熔透。
坡口选择因素：
①尽量减少填充金属量； ②保证熔透，避免产生各种焊接缺陷； ③便于施焊，改善劳动条件； ④减少焊接变形和残余变形量，对较厚元件焊接应
尽量选用沿厚度对称的坡口形式，如X形坡口等。
1．筒体、封头及其相互间连接的焊接结构
纵、环焊缝必须采用对接接头。 对接接头的坡口形式可分为不开坡口（又称齐边坡口）、V 形坡口、X形坡口、单U形坡口和双U形坡口等数种，应根 据筒体或封头厚度、压力高低、介质特性及操作工况选择 合适的坡口形式。
2. 接管与壳体及补强圈间的焊接结构
一般只能采用角接焊和搭接焊，具体的焊接结构还与容器 的强度和安全性要求有关。有多种接头形式，涉及是否开 坡口、单面焊与双面焊、熔透与不熔透等问题。设计时， 应根据压力高低、介质特性、是否低温、是否需要考虑交 变载荷与疲劳问题等来选择合理的焊接结构。下面介绍常 用的几种结构。
A类：
圆筒部分的纵向接头（多层包扎容器层板层纵向接头 除外）、球形封头与圆筒连接的环向接头、各类凸形 封头中的所有拼焊接头以及嵌入式接管与壳体对接连 接的接头。
图14-4 压力容器焊接接头分类
B类： 壳体部分的环向接头、锥形封头小端与接管连接的接 头、长颈法兰与接管连接的接头。但已规定为A、C、 D类的焊接接头除外。
焊双面成型的对接接头，如用氩弧焊打底，或
采用带垫板的坡口等。
3．尽量减少焊缝处的应力集中
接头常常是脆性破坏和疲劳破坏的起源处，因此，在设计 焊接结构时必须尽量减少应力集中。
措施：
尽可能采用等厚度焊接，对于不等厚钢板的对接， 应将较厚板按一定斜度削薄过渡，然后再进行焊接， 以避免形状突变，减缓应力集中程度。一般当薄板 厚度δ2不大于10mm，两板厚度差超过3mm；或当 薄板厚度δ2大于10mm，两板厚度差超过薄板的 30%，或超过5mm时，均需按图14-6的要求削薄厚 板边缘。
（b）图：最常用的插入式接管焊接结构之一，为全熔透结 构。适用于具备从内部清根及施焊条件、壳体厚度在 4～25mm、接管厚度大于等于0.5倍壳体厚度的情况；
（c）图：在（b）的基础上，将接管内径边角处倒圆，可用 于疲劳、低温及有较大温度梯度的操作工况。
（2）带补强圈的接管焊接结构
要求：
尽量与补强处的壳体贴合紧密，焊接结构力求完善合理。 但只能采用塔接和角接，难于保证全熔透，也无法进行无损检测， 因而焊接质量不易保证。
C类：
平盖、管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体、接管连接的接头， 内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头。
D类： 接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头。但 已规定为A、B类的焊接接头除外。
注意：
焊接接头分类的原则仅根据焊接接头在容器 所处的位置而不是按焊接接头的结构形式分 类，所以，在设计焊接接头形式时，应由容 器的重要性、设计条件以及施焊条件等确定 焊接结构。这样，同一类别的焊接接头在不 同的容器条件下，就可能有不同的焊接接头 形式。
基本坡口形状 组合形状
Ⅰ形 V型 单边V形 U形 J形
I型
V型
单边V型
U型
J型
图14-2 坡口的基本形式
特例：一般接头应开设坡口，而搭接接头无需开坡口即可焊接。
图14-3 双V形坡口 双V形坡口由两个V形坡口和一个I形坡口组合而成三、压Fra bibliotek容器焊接接头分类
目的：
为对口错边量、热处理、无损检测、焊缝尺寸等方面 有针对性地提出不同的要求，GB150根据位置，根据 该接头所连接两元件的结构类型 以及应力水平，把接 头分成A、B、C、D四类，如图14-47。
(a)
(b)
(c)
图14-7 不带补强圈的插入式接管焊接结构
（1）不带补强圈的插入式接管焊接结构
中低压容器不需另作补强的小直径接管用得最多的焊接 结构，接管与壳体间隙应小于3mm，否则易产生裂纹或 其它焊接缺陷。
（a）图：单面焊接结构，适用于内径小于600mm、盛装无 腐蚀性介质的接管与壳体之间的焊接，接管厚度应小 于6mm；
四、压力容器焊接结构设计的基本原则 1．尽量采用对接接头
易于保证焊接质量，所有的纵向及环向焊接接头、凸 形封头上的拼接焊接接头，必须采用对接接头外，其 它位置的焊接结构也应尽量采用对接接头。
举例：
角焊缝，改用对接焊缝［图5（a）改为（b）和（c）]。 减小了应力集中，方便了无损检测，有利于保证接头 的内部质量。
（a）
（b）
（c）
图14-5 容器接管的角接和对接
2．尽量采用全熔透的结构，不允许产生未熔透缺陷
未熔透
指基体金属和焊缝金属局部未完全熔合而留下 空隙的现象。未熔透导致脆性破坏的起裂点， 在交变载荷作用下，它也可能诱发疲劳破坏。
改进
选择合适的坡口形式，如双面焊；当容器直径
较小，且无法从容器内部清根时，应选用单面
3．搭接接头
结构：
两个相互连接零件在接头处有部分重合在一起，中面 相互平行，进行焊接的接头。
特点：
属于角焊缝，与角接接头一样，在接头处结构明显不 连续，承载后接头部位受力情况较差。
应用：
主要用于加强圈与壳体、支座垫板与器壁以及凸缘 与容器的焊接。
二、坡口形式
焊接坡口—— 为保证全熔透和焊 接质量，减少焊接 变形，施焊前，一 般将焊件连接处预 先加工成各种形状。 坡口形状 不同的焊接坡口， 适用于不同的焊接 方法和焊件厚度。
最常用的焊接结构形式。
2．角接接头和T型接头
结构：
两个相互连接零件在接头处的中面相互垂直或相交成 某一角度进行焊接的接头。两构件成T字形焊接在一起 的接头，叫T型接头。角接接头和T字接头都形成角焊缝。
特点：
结构不连续，承载后受力状态不如对接接头，应力集中 比较严重，且焊接质量也不易得到保证。
应用： 某些特殊部位：接管、法兰、夹套、管板和凸缘的焊接等。