第四节 焊接件的结构工艺性
第4章焊接
2.缝焊
3.对焊
§4-3 摩擦焊和钎焊
苏联的丘季科夫发明了摩擦焊
1.摩擦焊
2.钎焊
钎焊的能源可以是化学反应热,也可以是间接热能。 钎料的液相线温度高于450℃而低于母材金属的熔点
时,称为硬钎焊;低于450℃时,称为软钎焊。
根据热源或加热方法不同钎焊可分为:火焰钎焊、感 应钎焊、炉中钎焊、浸沾钎焊、电阻钎焊等。
软钎焊 盐浴钎焊
火焰钎焊 电阻钎焊
感应钎焊
钎焊接头的强度一般比较低,耐热能力较差。
钎焊可以用于焊接碳钢、不锈钢、高温合金、铝、
铜等金属材料,还可以连接异种金属、金属与非金属
。 适于焊接受载不大或常温下工作的接头,对于精密 的、微型的以及复杂的多钎缝的焊件尤其适用。
§4-4 其他焊接方法
1956年,美国的琼斯发明超声波焊; 50年代末
与焊件强度等级相同的焊条,而不考虑化学成分相
同或相近。 异种结构钢时,按强度等级低的钢种选用焊条。
特殊性能钢种,如不锈钢、耐热钢时,应选用与焊
件化学成分相同或相近的特种焊条。
(2) 按焊件的工况条件选用焊条
承受动载、交变载荷及冲击载荷的结构件,应选用碱性 焊条。 承受静载的结构件时,应选用酸性焊条。 表面带有油、锈、污等难以清理的结构件时,应选用酸 性焊条。 焊接在特殊条件,如在腐蚀介质、高温等条件下工作的 结构件时,应选用特殊用途焊条。
2. 焊条的分类
(1) 按熔渣的化学性质分为两大类 酸性焊条---- 溶渣呈酸性,药皮中含大量SiO2、TiO2、 MnO等氧化物。 碱性焊条---- 熔渣呈碱性,药皮的主要成分为CaCO3 和CaF2。 (2) 按用途可分为十一大类: 碳钢焊条、低合金钢焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、 低温钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条、 镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条、铝及铝合金焊 条、特殊用途焊条。
结构工艺性
第三节 毛坯结构工艺性
毛坯要具结构工艺性,注意选合适的毛坯型式、种类且据该种毛坯工艺的需要设计合 理的结构。设计时要根据具体情况综合考虑,如:零件材料、生产类型、结构形状、尺寸大 小等。
下面讨论铸件、锻件、焊件的结构工艺性。
一、铸件的结构工艺性 铸件结构工艺性常指零件的本身结构应符合铸造生产的要求, 便于铸造工艺过程顺利进 行,还能保证产品质量,如能简化铸造生产过程,减少铸造缺陷,节约金属材料,能降低成 本,及提高生产率,那所设计的铸件结构工艺性好。
从工艺过程分析,要造型、制芯方便,下芯、清理方便。应有如下要求:
1.外型应尽量简单
尽量简化外型、减少分型面,便于造型,只要能满足使用要求,不要复杂化(尽管复杂 形状也可铸造) ,以获得优质铸件。
2.铸件内腔合理设计
一般内腔要采用型芯, 这样会增加成本, 延长生产周期, 所以设计时如能直接铸出内腔 不要用型芯, 如非要用时, 应尽量避免悬臂型芯, 提高稳定性, 要做到便于下芯、 合箱安装、 固定及排气和清理。
注意起模方向
留有拔模斜度
将局部凸台连
成一体
可加长凸台面 积至分型面,避 免采用活块,或 不设凸台,锪平 即可
基本
要求
工艺性不好
%
'7
1
pj
r
去掉内凹处减
少铸造缺陷方
便制芯
制
芯
方 便
将箱形结构改 为肋骨形结构, 可省去型芯。但 强度和刚度变 差
将整体结构改 为组合结构简 化型芯形状保 证壁厚均匀
和 箱 下
3.铸件的结构斜度
垂直于分型面的不加工面要具有一定的结构斜度, 以便于起模。 对于不允许有结构斜度 的铸件应在模样上留出拔模斜度, 铸件愈高, 其斜度应相应减少, 以避免上下边绝对尺寸相 差过大。
工程材料及其成形技术基础
▪硬钎焊
成焊接接头。
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3
3)焊接特点
可以小拼大,以简拼繁;
生产率高;
节省金属材料;
劳动强度低;
满足气密性要求。4)焊接应用(1)制 Nhomakorabea金属结构;
(2)制造机器零件或毛坯 ;
(3)联接电气导线 ;
(4)在修理工作中的应用。
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4
§9-1 电弧焊
9.1.1手弧焊
——是手工操纵电焊条利 用焊接电弧进行焊接的电弧焊
一定的焊接工艺条件下,获得优质焊接接头 的难易程度。 1)工艺焊接性 ——指某一焊接工艺条件下,能得到优质焊 接接头的能力。
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2)使用焊接性
——整个焊接接头或整个结构满足技术条 件规定的使用性能的程度,即焊接接头 在使用中的可靠性。包括:缺口敏感性 及耐腐蚀性等。
2、评价方法
热影响区的淬硬和冷裂纹倾向 材料的化学成分是影响淬硬和冷裂纹倾向的
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9.2.3对焊
电阻对焊
闪光对焊
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§9-3 摩擦焊等其他焊接方法
1、摩擦焊
(1)分类
连续驱动式
储能式
(2)焊接特点
接头质量高且稳定
适用范围广
(3)应用
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2、钎焊
——利用熔点比焊件低的钎料作填充金属,适 当加热后钎料熔化而将处于固态的焊件连接 起来的一种焊接方法。 根据钎料熔点的不同钎焊可分为: 硬钎焊(熔点>450°C) 软钎焊(熔点<450°C)
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(2)矫正焊接变形的方法
基本原理:产生新变形抵消原来的焊接变 形。 ①机械矫正法 ②火焰矫正法
焊接结构工艺性
焊接结构工艺性焊接结构工艺性——设计的焊接结构在满足使用性能要求的前提下,力求做到制造方便,生产率高,成本低、焊接质量好。
焊接结构工艺性主要包括以下几个方面:一、焊接结构材料的选择(一)焊件材料选择原则:焊接结构件在选材时,总的原则是在满足使用要求的前提下,选用焊接性能好的材料。
如低碳钢和低合金钢具有良好的的焊接性能,设计焊接结构件时应该尽量选用这一类材料。
另外,选择焊接结构件材料时还应该注意以下几个问题:①对不同部位选用不同强度和性能的材料时,要考虑其焊接性的差异,对焊接性较差的材料可采用焊前预热和焊后热处理等工艺措施。
②对焊接性能尚不明确的新材料,必须预先进行焊接性试验,根据试验结果制定焊接工艺方案,采取相应的工艺措施。
③焊接结构件应该尽量采用工字钢、槽钢、角钢和钢管等型材。
这样可以减少焊缝数量,简化焊接工艺,提高结构件的强度和刚度。
④形状复杂的结构件可以采用铸——焊、锻——焊、冲压——焊接等复合工艺制造。
(二)常用金属材料的焊接性能1、碳素结构钢和低合金结构钢的焊接性能1)低碳钢:焊接性能优良,可采用任何一种焊接方法进行焊接。
2)中碳钢:焊接性能中等,焊缝易产生热裂,热影响区易产生脆硬组织甚至冷裂。
3)高碳钢:焊接性能差。
因此,不应该选择高碳钢制造焊接结构件。
4)低合金结构钢:强度级别低的低合金结构钢焊接性好。
强度级别高的低合金结构钢焊接性较差。
焊接前应该预热,并应对焊接件和焊接材料严格清理和烘干,选用低氢型焊条,采用合理的焊接顺序。
2、铸铁的焊接性能:焊接性能差。
铸铁不宜作焊接结构材料,只进行修复性补焊。
3、常用有色金属及其合金的焊接性能(1)铜及铜合金:焊接性能比低碳钢差。
容易产生焊不透现象(导热系数大),焊接变形大(热膨胀系数大)。
(2)铝及铝合金:焊接性能比低碳钢差,与铜及铜合金的焊接性能相当。
极易氧化,使焊缝产生夹渣,容易形成氢气孔,热裂纹。
焊接材料的选用(对于焊条的选用)1)按等强度原则选择:如果焊接接头有等强度要求,应该选择焊条的抗拉强度等级等于或稍高于母材的抗拉强度等级。
焊接结构工艺性
• 气割 • 切削加工(车或刨) • 碳弧气刨等
坡口基本形式 :I、V、X、U
选择依据:
• 板材厚度 • 坡口加工方法
• 焊接工艺性 • 考虑焊接方法、焊接位置、接头类型、
变形大小、熔透要求、经济性等
焊接材料的选择
优先选择可焊性好的低碳、低合金 钢.
否则就要采取相应的工艺措施
– 焊接的难易与变形程度:焊接易于实现,变 形能够控制
– 焊接成本:经济性
பைடு நூலகம்– 施工条件:技术人员设备等条件
➢熔 焊 : 对 接 、
搭接、角接、T接、 端接
➢压 焊 : 对 焊 -
对接、点焊和缝 焊-搭接
➢钎焊:搭接
(2)坡口形式设计
Welding Groove Style Design
目的:
• 使接头根部焊透 • 使焊缝成型美观 • 使焊缝金属达到所需的化学成分。
三、焊件结构工艺性设计实例
低压贮气罐,壁厚8mm,压力1.0MPa,温度为常 温,介质为压缩空气,大批量生产。
选择母材材料:短管选用优质碳素结构钢10, 其它选用塑性和焊接性好的普通碳素结构钢 Q235-A。
设计焊缝位置及焊接接头、坡口形式:
–筒节的纵焊缝和筒节与封头相连处的两条环焊缝均 采用对接Ⅰ形坡口双面焊
2-5 焊接结构工艺设计
一、焊接结构生产工艺过程概述
备料→装配→焊接→焊接变形矫正→质量检验 →表面处理
二、焊接结构工艺设计
1. 焊缝布置Weld Arrangement
焊缝应尽量处于平焊位置
焊缝要布置在便 于施焊的位置
焊缝布置要有利于减少焊接应力与变形
– 尽量减少焊缝数量及长度,缩小不必要的焊 缝截面尺寸
哈工程--材料成型习题
哈⼯程--材料成型习题习题《材料成形》部分第1章铸造填空题:1、铸造⽅法从总体上可分为普通铸造和特种铸造两⼤类,普通铸造是指砂型铸造⽅法,不同于砂型铸造的其他铸造⽅法统称为特种铸造,常⽤的特种铸造⽅法有:()、()、()、()、()等。
2、凝固过程中所造成的体积缩减如得不到液态⾦属的补充,将产⽣()或()。
3、对砂型铸件进⾏结构设计时,必须考虑合⾦的()和铸造()对铸件结构提出的要求。
4、()是铸造合⾦本⾝的物理性质,是铸件许多缺陷()产⽣的基本原因。
5、浇注位置是指造型时()在铸型中所处的位置,它影响铸件的质量。
6、铸造应⼒按产⽣的原因不同,主要可分为()和()两种。
7、铸件上各部分壁厚相差较⼤,冷却到室温,厚壁部分的残余应⼒为()应⼒,⽽薄壁部分的残余应⼒为()应⼒。
8、任何⼀种液态⾦属注⼊铸型以后,从浇注温度冷却⾄室温都要经过三个联系的收缩阶段,即()、()和()。
9、在低压铸造、压⼒铸造和离⼼铸造时,因⼈为加⼤了充型压⼒,故()较强。
提⾼浇铸温度是改善合⾦()的重要措施。
10、铸件浇铸位置的选择必须正确,如重要加⼯⾯、⼤平⾯和薄壁部分在浇铸时应尽量(),⽽厚⼤部位应尽量(),以便安放冒⼝进⾏()。
单项选择题:1、下列合⾦流动性最好的是:()①普通灰铸铁;②球墨铸铁;③可锻铸铁;④蠕墨铸铁。
2、摩托车活塞应具有良好的耐热性、热膨胀系数⼩,导热性好、耐磨、耐蚀、重量轻等性能。
在下列材料中,⼀般选⽤:()①铸造黄铜;②合⾦结构钢;③铸造铝硅合⾦;④铸造碳钢。
3、在下列铸造合⾦中,⾃由收缩率最⼩的是:()①铸钢;②灰铸铁;③铸造铝合⾦;④⽩⼝铸铁4、图⽰圆锥齿轮铸件,齿⾯质量要求较⾼。
材料HT350,⼩批⽣产。
最佳浇注位置及分型⾯的⽅案是:( )①⽅案Ⅰ;5)③提⾼浇注温度④采⽤颗粒⼤⽽均匀的原砂以改善填充条件多项选择题:1、液态合⾦浇注温度冷却到室温所经历的收缩阶段有:()①⾼温收缩;②液态收缩;③凝固收缩④低温收缩;⑤固态收缩2、挖沙或假箱造型时候,分型⾯:()①⼀定是曲⾯;②⼀定是圆锥⾯;③可以是平;④⼀定是平⾯;⑤可以是曲⾯3、影响液态合⾦充型能⼒的主要因素是:()①合⾦的结晶特性;②浇注温度;③合⾦的收缩率;④铸造⼯艺凝固原则;⑤铸件壁厚和铸型条件4、产⽣缩孔、缩松的基本原因:()①液态收缩;②固态收缩;③凝固收缩;④线收缩;⑤等温收缩结构改错题:1、如右图所⽰,浇铸位置是否合理?若不合理请改为合理。
焊接结构工艺性分析
4.合金工具钢:9SiCr、W18Cr4V等。
5.特殊用途合金钢:1Cr18Ni9Ti 不锈钢。
铸造工艺
一.铸造工艺图( Technological Diagram) : 在零件图上表示出以下内容: 1)浇注位置;(Position of Pouring) 2)分型面; (Parting face) 3)工艺参数: (Technological Parameters) 机加工余量、拔模斜度、 铸造圆角和铸造收缩率等; 4)型芯的设计及其他技术要求。 二. 浇注位置确定: 1. 重要面置于下型或侧立; 2. 大平面朝下,以免出现气孔和夹砂缺陷; 3. 大面积薄壁置于下型或侧立,以利充型; 4. 厚大部位置于顶面或侧面,以利补缩 5. 近可能减少砂芯数目,简化造型。
避免密集和交叉:
焊缝应对称:
焊缝应对称:
焊缝应对称:
焊缝远离加工面:
焊缝应避开最大应力和应力集中部位
6.焊缝位置应便于施焊: (1)保证焊到性; (2)尽量使焊缝处于平焊,保证焊接质量 和提高生产率; (3)埋弧自动焊缝位置便于保存焊剂; (4)点焊和缝焊,焊缝位置便于电极伸入。
手弧焊焊缝:
第二讲:铁碳合金 Fe-C Alloy
一.铁碳合金基本组织:Basic Structure of Fe-C Alloy
1.铁素体(Ferrite):碳溶解在α - Fe中形成固溶体。 (0.008—0.02)% 特点:塑性、韧性好:延伸率δ =(45-50)%; 强度和硬度低。 应用:工业用纯铁,100%的铁素体(F) 2.奥氏体(Austenite):碳溶解在γ- Fe形成固溶体。 (0.77 — 2.08)%。 特点:只在723℃以上存在,塑性好、硬度低。 应用:钢在高温下进行压力加工。
第四篇焊接复习题
第四篇焊接复习题一、填空题1、焊接是指通过_______或_______,或两者并用,并且用或不用填料,使焊件达到原子结合的一种加工方法。
2、根据焊接过程的特点,常用的焊接方法可分为_______、_______和钎焊三大类。
点焊属于 _______,摩擦焊属于_______ 。
氩弧焊焊属于_______ 。
3. 按照钎料的熔点不同,将钎焊分为_________和__________.4、将焊件接头处局部加热到熔化状态,通常需要加入填充金属以形成共同的熔池,冷却后形成焊接接头的焊接方法是 _________ ,这种焊接方法包括_________,_________,_________等。
5.焊接电弧由_________,_________和_________三部分组成.使用直流焊机时由于两极的热量和温度分布不均匀,有_________, _________两种接法。
其中通常焊接厚板适合用_________6、熔化焊过程中,为保证焊接质量,要对熔池进行保护,其中手工电弧焊用_________,埋弧自动焊用_________进行保护.7.电焊条由_________和_________ 两部分组成。
前者作用_______和_______;后者作用是___________、_________和____________________等。
8.按焊条药皮的类型,电焊条可分为 _________和 _________ 两大类9.在选用焊条时,低碳钢或低碳合金可选用与母材_________大致相同的焊条。
对不锈钢、耐热钢等可选用与母材__________相同的焊条。
若要求抗裂性好的则可选用____性焊条。
10.低碳钢焊接接头由_________和_________ 两部分组成。
其中_________ 和_________对低碳钢焊接接头组织性能影响最为不利。
焊接热影响区性能最好的区域为 _________,其组织为 _________ 。
焊接件结构工艺性
材料力学性能
考虑材料的强度、韧性、耐腐蚀 性等性能,以满足焊接件的使用
要求。
材料可加工性
考虑材料的可焊性、切割性、弯 曲和矫直等加工性能,以确保焊
接件制造的可行性。
焊接件结构设计优化
减少焊接变形
通过合理的焊缝布置和焊接顺序,降低焊接变形量,提高焊接件 的几何精度。
优化接头形式
根据材料特性和使用要求,选择合适的接头形式,如对接、角接、 搭接等,以提高焊接质量和效率。
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船舶焊接件的结构应便于焊接 操作,减少焊接难度和焊接变 形。
船舶焊接件的结构应有利于提 高焊接质量和效率,减少焊缝 数量和长度。
案例三:压力容器焊接件结构工艺性分析
压力容器焊接件的结构应满足压 力容器的强度、刚度和稳定性要 求,保证压力容器的安全性和可
靠性。
压力容器焊接件的结构应便于焊 接操作,减少焊接难度和焊接变
提高焊接人员技能水平
培训教育
定期开展焊接技能培训 和教育活动,提高焊接 人员的技能水平。
技能认证
实行焊接人员技能认证 制度,确保焊接人员具 备相应的技能水平。
激励机制
建立有效的激励机制, 鼓励焊接人员不断提高 技能水平和工作效率。
05 焊接件结构工艺性案例分 析
案例一:汽车底盘焊接件结构工艺性分析
04 焊接件结构工艺性改进措 施
优化焊接工艺流程
减少焊接工序
通过优化工艺流程,减少不必要的焊接工序,降低生产成本和提高 生产效率。
标准化焊接工艺
制定标准化的焊接工艺流程,确保焊接质量稳定,提高焊接件的可 靠性。
引入先进的焊接工艺
不断探索和采用先进的焊接工艺,如激光焊接、电子束焊接等,提高 焊接质量和效率。
焊接结构工艺性审查
第四章焊接结构工艺性审查为了提高设计产品的工艺性,工厂应对所有新设计的产品和改进设计的产品以及外来产品图样,在首次生产前均需进行结构工艺性审查。
本章主要介绍结构工艺性审查的目的、步骤、内容及结构工艺性分析。
第一节焊接结构工艺性审查的目的与步骤一、结构工艺性审查概念及审查的目的焊接结构的工艺性,是指所设计的焊接结构在具体的生产条件下能否经济地制造出来并采用最有效的工艺方法的可靠性。
焊接结构工艺性审查,是在满足产品设计使用要求的前提下分析其结构形式能否适应具体的生产工艺。
焊接结构是否经济合理,还与该产品的生产批量及生产厂家的设备条件有关。
如图4-2所示的三种管子弯头结构形式,每种形式的工艺性都只是适应一定的生产条件。
可见,审查焊接结构的工艺性主要目的是:保证产品结构设计的合理性,工艺的可行性,结构使用的可靠性和经济性。
二、焊接结构工艺性审查的步骤1.产品结构图审查对图样的基本要求:绘制的焊接结构图样,应符合机械制图国家标准中的有关规定。
图样应当齐全,除焊接结构的装配图外,还应有必要的部件图和零件图。
由于焊接结构一般都比较大,结构复杂,所以图样应选用适当的比例,也可在同一图中采用不同的比例绘出。
当产品结构较简单时,可在装配图上直接把零件的尺寸标注出来。
图样上的技术要求应该齐全合理,若不能用图形、符号表示时,应在技术要求中加以说明。
2.产品结构技术要求审查焊接结构的技术要求,一般包括使用要求和工艺要求。
使用要求:是指结构的强度、刚度、耐久性,以及在环境介质和温度的相对条件下的几何尺寸与力学性能、物理性能、致密性要求等;工艺要求:是指组成产品结构材料的焊接性及结构合理性、生产的方便性和经济性。
第二节焊接结构工艺性审查的内容一、从满足焊接结构强度的可行性分析结构的合理性1.从焊接接头的强度分析以4-4所示的铆接改为焊接结构为例,说明把铆接接头换成焊接接头,应根据接头承载状态及焊接生产特点,在保证强度和使用寿命的条件下选择合理的接头形式。
焊接结构工艺概述
3、从焊接生产性分析结构的工艺性 (1)尽量使结构具有良好的可焊到性; (2)保证接头具有良好的可探到性; (3)尽量选用焊接性好的材料来制造焊接结构件。
4、从焊接生产的经济性方面分析结构的工艺性 合理地节约材料和缩短焊接产品加工时间,不仅可以降低成本,而 且可以减轻产品重量,便于加工和运输等,所以在工艺性审查时应 结子重视。 (1)使用材料一定要合理, 一般来说,零件的形状越简单,材料 的利用率就越高; (2)尽量减少生产劳动量,合理地确定焊缝尺寸,尽量取消多余的 加工,尽量减少辅助工时,尽量利用型钢和标准件,焊缝焊接时便 于采用先进的焊接方法。
一、焊接生产工艺过程的内容
工艺过程就是根据生产任务的性质(生产纲领所决定) 来拟定产 品的全部生产工艺,解决全部生产技术问题。这些问题是:
(1)将产品分解成总成、部件、组件、零件,确定它们加工 方法、各工艺参数及相应的工艺措施。
(2)确定生产产品的合理生产过程,包括各工艺、工步的 次序。
(3)决定每一道加工工序所需用的设备、装备的规格型号, 对于非标准设述准备工作的基础上,可以对产品的制造工艺过程 进行分析和计划,并制定出工艺原则。对一个设计可能 提出几个方案,都列出其利弊,以供主管部门选择和批 准。
(2)产品结构技术要求审查 焊接结构技术要求包括使用要求和工艺要求。使用要求一般是
指结构的强度、刚度、耐久性(抗疲劳、耐腐蚀、耐磨和抗蠕变等), 以及在工作环境条件下焊接结构的几何尺寸,力学性能、物理性能 等。而工艺要求则是指组成产品结构材料的焊接性及结构的合理性、 生产的经济性和方便性。
为了满足焊接结构的技术要求,首先要分析产品的结构,了解 焊接结构的工作性质及工作环境,然后对焊接结构的技术要求以及 所执行的技术标准进行熟悉、消化和理解,并结合具体的生产条件 来考虑整个生产工艺能否适应焊接结构的技术要求,提出合理的修 改方案,改进生产工艺,使产品达到规定的技术要求。
焊接结构工艺性分析的步骤
焊接结构工艺性分析的步骤
为了满足焊接结构的技术要求,首先要分析产品的结构特点,了解焊接结 构的工作性质及工作环境,特别在图样上要注意焊接结构各部分之间的关系, 各接头的重要性及其加工要求。然后必须熟悉、消化理解焊接结构的技术要 求以及所执行的技术标准,并结合具体的生产条件来分析考虑整个生产工艺 能否适应焊接结构的技术要求,提出合理的修改方案,改进生产工艺,使产 品全面达到规定的技术要求。图3-4所示为锅筒结构图样技术要求示意图。
焊接结构工艺性分析的步骤
3)由于焊接结构一般都比较大,结构复杂,所以图样应选用适当的比例。 也可在同一图中采用不同的比例绘出。应选用一组必要的视图和表达方 法,完整地表达出结构的形状、各零部件之间的相对位置和连接方式等。 当产品结构简单时,可在装配图上直接把零件的尺寸标注出来。 4)图样上的尺寸标注必须做到正确、完整、清晰、合理。 5)根据产品的使用性能和制作工艺需要,在图样上应有齐全合理的技术 要求。 6)当图样上不能用图形、符号表示时,应在技术要求中用文字加以说明。 2.对产品结构技术要求进行分析
焊接结构工艺性分析的、完整、清晰、合理。 5)根据产品的使用性能和制作工艺需要,在图样上应有齐全合理的技术 要求。 6)当图样上不能用图形、符号表示时,应在技术要求中用文字加以说明。 2.对产品结构技术要求进行分析
焊接结构的技术要求,主要包括使用性能要求和工艺性能要求。使 用性能要求是指结构的强度、刚度、耐久性(抗疲劳、耐磨、耐蚀和抗 蠕变等),以及在工作环境介质和温度的相对条件下的几何尺寸稳定性 与力学性能、物理性能、致密性要求等;工艺性能要求是指产品结构材 料的焊接性、结构的合理性、生产的可能性、方便性和经济性。
焊接结构工艺性分析的步骤
焊接结构工艺性分析的步骤 1.对产品结构图样进行分析
结构工艺性
第八章结构工艺性第一节结构工艺性概述机器由许多零件组成,每一零件结构设计的是否合理直接关系到加工制造难易程度及对使用性能的影响,所以通常工程技术人员在设计整机或零部件时,要从机器的使用、制造等方面全面考虑。
为了评定机器结构的设计质量,通常引用“结构工艺性”概念。
如果所设计的产品(零件)根据一定的生产规模且能保证有较好的使用性能(如寿命长、效率高、安全可靠性、安装及维修方便等)前提下,能用劳动量小、高效率、材料消耗少、较低成本的方法制造出来,那我们说此“零件结构工艺性好”,或“具有结构工艺性”。
另外,如果设计的机器或零件既能保证使用要求,又可用最少的材料制造出来,我们称其为“节材性”。
节材性包括三个要素:1.机器或零件重量轻。
2.制造过程中产生废料少。
3.特殊钢材及稀有、贵重金属用量少。
生产一台机器或一个零件的过程,一般都要经过毛坯制造、切削加工、热处理和装配等过程,所以结构工艺性是个整体概念。
在进行结构设计时必须将各生产过程对零件结构工艺性的要求全面考虑,综合分析,不应顾此失彼,使在不同生产阶段都具有良好的工艺性。
如不能周全的兼顾到各工种时,则应抓住主要矛盾,以求确定出较理想的方案,从而获得较好的结构工艺性。
零部件的结构工艺性与生产规模密切相关,并随着科学技术发展而变化。
生产批量是影响结构工艺性的首要因素,批量大小不同,制造方法不同,结构工艺性不同。
先进制造工艺与新技术的发展与应用是促进零件结构工艺性变化的又一重要因素。
如采用电解、电火花、激光、超声波等加工工艺可使一些较复杂型面、难加工材料、微孔、窄缝等的加工变的较为容易,又如精密铸、锻、精密冲压、挤压、轧制等工艺,可使毛坯精度大大提高,接近于成品。
结构工艺性基本内容包括:a.机器的系列化、通用化、标准化及合理的技术要求;b.毛坯结构工艺性;c.切削加工零件结构工艺性;d.热处理结构工艺性;e.机器结构的装配工艺性第二节机器的“三化”及技术要求合理性机械行业迅速发展对各种机器的质量及品种多样化提出了更多的要求,但这给设计制造和维修带来了一定的难度及复杂化。
焊接结构的工艺性
压力容器设计规定,不能采用十字焊缝, 而且焊缝与焊缝间要有一定距离
4、焊缝设置应尽量对称 (最好能同时施焊)
5、尽量减少焊缝长度和焊缝截面 (减少变形、成本,提高生产率)
6、焊缝应尽量设置在平焊位置 7、焊缝应避开加工部位
气体保护焊
埋 弧 焊
合理
不合理
不合理
合理
三、接头设计
1、接头形式设计
接头基本形式:
受力简单、均匀,节省 材料;下料尺寸精度要求较 高;用于锅炉、压力容器受 力焊缝的焊接。
对接接头、搭接接头、角接接头、T形接头
受力复杂,接头产
生附加弯矩;下料尺寸 精度要求低;应用于受 力不大的行架结构。
用于构成直
角或一定角度连 接的接头。
成:瓶体、瓶嘴 材 料:20钢(或16Mn) 壁 厚:3mm 生产类型:大量生产 设计要点:瓶体要耐压,必须绝对安全。材料的焊接
AAAAAAAAA
中碳钢
AABBAABAA
低合金钢 B A A A A A A A A
不锈钢
AABBABAAA
铸铁
BBCCBB
DB
铝合金
BCCDADAAC
二、焊缝的布置
1、便于焊接操作
点焊或缝焊 不 合 理
合 理
手工电弧焊
2、焊缝要避开应力较大和应力集中部位
无折边 封头
碟形 封头
3、焊缝应避免密集交叉
一、焊接结构材料的选用
焊接结构选材原则: 在满足焊接件使用性能的前提下,应
尽量选用焊接性好的材料。如低碳钢、低 合金钢。
影响焊接性的因素:
金属材料本身性质 焊接方法、焊接材料、焊接工艺
常用金属材料的焊接性
焊接方
焊接结构第四章 焊接结构工艺审查
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图4-1-9 接头可探性
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(3)从材料焊接工艺性方面分析 在结构选材时,首先应考虑工作条件和工作性能要求, 如强度、刚度、耐腐蚀和耐高温等。在保证这些条件的基础 上,还应着重考虑结构所用材料的焊接性能。因为具有相近 使用性能的材料较多,如果不考虑材料的焊接性能,会造成 生产困难和产品质量降低,甚至还会影响整个结构的使用性 能。例如,采用45钢制造零件,这类钢材含碳量偏高,作为 铸钢件是可以的,若作为焊接结构件,则应选用强度相当且 焊接性能好的低合金结构钢。
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图4-l-8 施焊可达性
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(2)从保证接头可探性方面分析 焊接产品的制造过程中,在很多情况下都需要进行不同 要求的无损检测。焊接接头的可探性是指接头检测面的可近 性和几何形状与材质的探伤适应性。例如,各类压力容器的 焊缝,若要进行局部或整体射线探伤,探伤用的底片位置应 该保证整个焊缝处于探伤范围内,并能对所探测到的缺陷完 整成像,如图4-1-9a,C,d所示的焊接接头都是无法进行射 线探伤的或探伤结果无意义,焊接接头需做如图4-1-9b,e所 示的改进,才适合射线探伤。
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1.从焊接结构强度方面分析结构的合理性 (1)从接头的强度方面分析 焊接结构的形式多种多样,设计选用时有较大的余地。为 了保证最合理的焊接结构及接头形式,设计和选用焊接接头时 必须考虑工艺可行性和接头对结构强度的影响。尤其是许多焊 接结构是从铆接结构改造过来的,如果不加分析地把铆钉去掉 后直接焊接,将会产生严重的应力集中,并大大降低焊接接头 强度。例如,轻便桁架的铆接结构如图4-1-4a所示,如果不加 考虑地将铆接节点原封不动地改为搭接接头的焊接节点,各连 杆直接焊在弦杆上,
常用金属的焊接及焊接件的结构工艺性解析课件
焊接的优缺点
优点
连接强度高,密封性好;适用于各种 金属材料和结构;设备简单,操作方 便。
缺点
易产生焊接变形和残余应力;焊接过 程中易产生裂纹、气孔和夹渣等缺陷; 对焊工技能要求较高。
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CATALOGUE
常用金属的特性与焊接性
钢铁的特性与焊接性
钢铁是工业中应用最广泛的金属 材料,具有良好的强度、塑性和
焊接作业环境的安全管理
保持焊接作业环境的良好通风,减少有害气体和烟尘的浓度,避免 在密闭或通风不良的环境中进行焊接作业。
焊接作业的环保要求
控制有害气体和烟尘的排放
01
采用低烟尘、低有害气体的焊接材料,减少焊接过程中产生的
有害气体和烟尘的排放。
减少噪音和振动
02
采用低噪音、低振动的焊接设备和工艺,减少对周围环境和人
修复方法
打磨、补焊、更换等,根据具体情况选择合适的修复方法。
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CATALOGUE
焊接安全与环保
焊接作业的安全防护措施
焊接工人的个人防护
使用焊接面罩、焊接手套、焊接工作服等个人防护装备,以减少 焊接过程中产生的有害光、热和烟尘对人体的伤害。
焊接设备的维护与检查
定期对焊接设备进行维护和检查,确保设备正常运行,防止因设备 故障导致的安全事故。
不锈钢在焊接过程中易出现晶间腐蚀、热裂纹等缺陷,需采取相应的措施进行预防 和控制。
有色金属的特性与焊接性
有色金属包括铝、铜、钛等,具有特殊的物理和 化学性能。
有色金属的可焊性因材料不同而异,常用的焊接 方法有熔化焊、压力焊等。
有色金属在焊接过程中易出现氧化、气孔、热裂 纹等缺陷,需采取相应的工艺措施进行控制。
常用金属的焊接 及焊接件的结构 工艺性解析课件
焊接结构工艺性
焊接与胶结成形
❖ 焊接结构工艺性
1.1 焊接结构材料的选择 1.2 焊接方法的选择 1.3 焊接接头设计
焊接结构的设计,除考虑结构的使用性能、环境要求和国家的 技术标准与规范外,还应考虑结构的工艺性和现场的实际情况,以 力求生产率高、成本低,满足经济性的要求
焊接与胶结成形
1.1 焊接结构材料的选择
焊接与胶结成形1.3 焊接头设计焊缝布置的一般工艺设计原则如下:
尽量减小焊缝长度和数量
图6.16 合理选材减少焊缝数量
焊接与胶结成形
1.3 焊接接头设计
焊缝布置的一般工艺设计原则如下:
焊缝应尽量避开机械加工表面
图6.17 焊缝远离机械加工表面的设计
机械制造基础
焊接与胶结成形
1.3 焊接接头设计
焊缝布置的一般工艺设计原则如下:
焊缝布置应便于焊接操作
图6.11 手工电弧焊焊缝布置
焊接与胶结成形
1.3 焊接接头设计
焊缝布置的一般工艺设计原则如下:
焊缝布置应便于焊接操作
图6.12 点焊或缝焊焊缝布置
焊接与胶结成形
1.3 焊接接头设计
焊缝布置的一般工艺设计原则如下:
目前常用焊接方法的特点如表6.2所示
焊接与胶结成形
1.2 焊接方法的选择
焊接与胶结成形
1.2 焊接方法的选择
焊接与胶结成形
1.2 焊接方法的选择
焊接与胶结成形
1.2 焊接方法的选择
焊接与胶结成形
1.3 焊接接头设计
焊接接头设计包括接头形式、坡口形式和焊缝布置设计 下面仅就焊缝布置设计作必要的说明
焊缝应避开应力集中部位
图6.13 焊缝应避开应力集中部位
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第四节焊接件的结构工艺性结构工艺性:指在一定的生产规模条件下,如何选择零件加工和装配的最佳工艺方案,因而焊接件的结构工艺性是焊接结构设计和生产中一个比较重要的问题,是经济原则在焊接结构生产中的具体体现。
在焊接结构的生产制造中,除考虑使用性能之外,还应考虑制造时焊接工艺的特点及要求,才能保证在较高的生产率和较低的成本下,获得符合设计要求的产品质量。
焊接件的结构工艺性应考虑到各条焊缝的可焊到性、焊缝质量的保证,焊接工作量、焊接变形的控制、材料的合理应用、焊后热处理等因素,具体主要表现在焊缝的布置、焊接接头和坡口形式等几个方面。
一、焊缝布置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,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型式,如图3-32所示。
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。
图3-32 焊缝的空间位置a)平焊 b)横焊 c)立焊 d)仰焊除焊缝空间位置外,还应考虑各种焊接方法所需要的施焊操作空间。
图3-33所示为考虑手工电弧焊施焊空间时,对焊缝的布置要求;图3-34所示为考虑点焊或缝焊施焊空间(电极位置)时的焊缝布置要求。
图3-33 手工电弧焊对操作空间的要求a)合理 b)不合理图3-34 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。
气体保护焊时,要考虑气体的保护作用,如图3-35所示。
埋弧焊时,要考虑接头处有利于熔渣形成封闭空间,如图3-36所示。
图3-35 气体保护电弧焊时的焊缝布置a)合理 b)不合理图3-36 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3-37所示箱体构件,如采用型材或冲压件(图3-37b)焊接,可较板材(图3-37a)减少两条焊缝。
图3-37 减少焊缝数量图3-38 分散布置焊缝a)不合理 b)合理(2)尽可能分散布置焊缝如图3-38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三倍或五倍的板厚。
(3)尽可能对称分布焊缝如图3-39所示。
焊缝的对称布置可以使各条焊缝的焊接变形相抵销,对减小梁柱结构的焊接变形有明显的效果。
图3-39 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3-40所示。
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,应附加刚性支承,以减小焊缝承受的应力。
图3-40 焊缝避开最大应力集中部位a)不合理 b)合理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,又必须在机械加工完成之后进行焊接工序时,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3-41所示。
图3-41 焊缝远离机械加工表面a)不合理 b)合理二、焊接接头型式和坡口型式的选择1.焊接接头型式的选择接头型式:根据GB/T3375-94规定,手工电弧焊焊接碳钢和低合金钢的基本焊接接头型式有对接接头、角接接头、搭接接头和T形接头四种,如图3-42所示。
其中对接接头是焊接结构中使用最多的一种形式,接头上应力分布比较均匀,焊接质量容易保证,但对焊前准备和装配质量要求相对较高。
角接接头便于组装,能获得美观的外形,但其承载能力较差,通常只起连接作用,不能用来传递工作载荷。
搭接接头便于组装,常用于对焊前准备和装配要求简单的结构,但焊缝受剪切力作用,应力分布不均,承载能力较低,且结构重量大,不经济。
T形接头也是一种应用非常广泛的接头型式,在船体结构中约有70%的焊缝采用T形接头,在机床焊接结构中的应用也十分广泛。
在结构设计时,设计者应综合考虑结构形状、使用要求、焊件厚度、变形大小、焊接材料的消耗量、坡口加工的难易程度等因素,以确定接头型式和总体结构型式。
图3-42 手弧焊接头及坡口型式a) 对接接头不开坡口Y形坡口双Y形坡口U形坡口双U形坡口b)角接接头单边V形坡口Y形坡口K形坡口不开坡口c) 丁字接头不开坡口单边Y形坡口K形坡口单边双U形坡口2.焊接坡口型式的选择为保证厚度较大的焊件能够焊透,常将焊件接头边缘加工成一定形状的坡口。
坡口除保证焊透外,还能起到调节母材金属和填充金属比例的作用,由此可以调整焊缝的性能。
坡口型式的选择主要根据板厚和采用的焊接方法确定,同时兼顾焊接工作量大小、焊接材料消耗、坡口加工成本和焊接施工条件等,以提高生产率和降低成本。
根据GB985-88规定,焊条电弧焊常采用的坡口形式有不开坡口(I形坡口)、Y形坡口、双Y形坡口、U形坡口等,如图3-43所示。
图3-43 不同厚度钢板的对接手工电弧焊板厚6mm以上对接时,一般要开设坡口,对于重要结构,板厚超过3mm就要开设坡口。
厚度相同的工件常有几种坡口型式可供选择,Y型和U型坡口只需一面焊,可焊到性较好,但焊后角变形大,焊条消耗量也大些。
双Y型和双面U型坡口两面施焊,受热均匀,变形较小,焊条消耗量较小,在板厚相同的情况下,双Y形坡口比Y形坡口节省焊接材料1/2左右,但必须两面都可焊到,所以有时受到结构形状限制。
U型和双面U型坡口根部较宽,容易焊透,且焊条消耗量也较小,但坡口制备成本较高,一般只在重要的受动载的厚板结构中采用。
表3-11例举了气焊、手工电弧焊和气体保护焊焊缝坡口几种形式和尺寸的规定。
表3-11 气焊、手工电弧焊和气体保护焊焊缝坡口形式和尺寸举例焊件厚度δ/mm 名称焊缝符号坡口形式与坡口尺寸/mm焊缝形式焊缝标注方法1~3不开坡口(I形坡口)b=0~1.53~6b=0~2.53~26Y形坡口α=40°~60°;b =0~3;P=1~420~60U形坡口β=1°~8°;b=0~3;P=1~4; R =6~8;厚薄接头:如果采用两块厚度相差较大的金属材料进行焊接,则街头处会造成应力集中,而且接头两边受热不匀医产生焊不透等缺陷。
国家标准中规定,对于不同厚度钢板对接的承载接头,当两板厚度差(δ-δ1)不超过表3-12的规定时,焊接接头的基本形式和尺寸按厚度较大的板确定,反之则应在厚板上作出单面或双面斜度,有斜度部分的长度L≥3(δ-δ1),如图3-43所示。
表3-12 不同厚度钢板对接时允许的厚度差较薄板的厚度δ1/mm≥2~5≥5~9≥9~12≥12允许厚度差(δ-δ1)/mm1234三、焊接结构工艺图焊接结构工艺图:使用国家标准中规定的有关焊缝的图形符号、画法、标注等表达设计人员关于焊缝的设计思想,并能被他人正确理解的焊接结构图样。
它与一般机器零件工艺图的主要区别在于,它必须要表达出对焊缝的工艺要求。
(一)焊缝的图示法和符号表示1.焊缝的图示法表示如图3-44所示。
焊缝正面用细实线短划表示(图3-44a),或用比轮廓粗2~3倍的粗实线表示(图3-44b),在同一图样中,上述两种方法只能用一种。
焊缝端面用粗实线划出焊缝的轮廓,必要时用细实线画出坡口形状(图3-44c)。
剖面图上焊缝区应涂黑(图3-44d)。
用图示法表示的焊缝还应该有相应的标注,或另有说明(图3-44e)。
图3-44 用图示法表示焊缝2.焊缝的符号表示为了使焊接结构图样清晰,并减轻绘图工作量,一般不按图示法画出焊缝,而是采用一些符号对焊缝进行标注,如表3-11中所示。
GB324–88、GB12212–90、GB5185–85中分别对焊缝符号和标注方法作了明确规定。
焊缝符号:①基本符号,用以表明焊缝横截面的形状,;②辅助符号,用以表明焊缝表面形状特征,如焊缝表面是否齐平等;③补充符号,用以补充说明焊缝的某些特征,如是否带有垫板等。
焊缝符号通过指引线标注在图样的焊缝位置,如图3-45所示。
指引线一般由箭头线和两条基准线(一条为实线、另一条为虚线)组成,箭头指在焊缝处。
标注对称焊缝或双面焊缝时,可免去基准线中的虚线。
必要时,焊缝符号可附带有尺寸符号和数据(如焊缝截面、长度、数量、坡口等)。
还可以画焊缝的局部放大图,并表明有关尺寸。
图3-45 焊缝标注方法a)焊缝 b)焊缝正面标注方法 c)焊缝剖面标注方法(二)焊接结构工艺图焊接结构工艺图实际上是装配图,但对于简单的焊接构件,一般不单画各构成件的零件图,而是在结构图上标出各构成件的全部尺寸。
对于复杂的焊接构件,应单独画出主要构成件的零件图,个别小构成件仍附于结构总图上。
由板料弯曲成形者,可附有展开图。
在焊接结构工艺图上,应表达出以下内容:(1)构成件的形状及各有关构成件之间的相互关系;(2)各构成件的装配尺寸及有关板厚、型材规格等;(3)焊缝的图形符号和尺寸;(4)焊接工艺的要求。
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