焊接结构基本知识

2．压力容器的焊接结构
• 压力容器的结构形式虽然很多，但其最基 本的结构是一个密闭的焊接壳体；
• 根据压力容器壳体的受力特点，最适合的 形状是球形；
• 但球形容器制造相对比较困难，成本高； • 因此在工业生产中，中、低压容器多数采
用圆柱形结构。
• 圆柱形容器由筒体、封头、法兰、密封元 件、开孔接管以及支座等六大部件组成，
1．压力容器的分类及应用
• （1）按工艺用途分类 • 1）反应压力容器：用于完成介质的物理、
化学反应。 • 2）换热压力容器：用于完成介质的热量交
换。 • 3）分离压力容器：用于完成介Fra Baidu bibliotek的流体压
力平衡和气体净化分离等。 • 4）储存压力容器：用于盛装生产用的原料
气体、液体、液化气体等。
• （2）按设计压力分类 • 1）低压容器（代号L）0.1MPa≤P＜ 1.6MPa • 2）中压容器（代号M）1.6MPa≤P＜10MPa • 3）高压容器（代号H ）10MPa≤P＜100MPa • 4）超高压容器（代号U）P≥100MPa
• 由于钢材的弹性模量比铸铁高，在保证相同刚 度条件下焊接机身比铸铁机身的自重轻很多。
• 因此焊接机身可以满足切削加工时的刚度要求。
3）减震性问题
• 机身的减震性不仅取决于选用的材料，而且 还与结构本身有关；
• 可以分为材料减震性和结构减震性两个方 面；
• 焊接机身钢质材料的减震性低于铸铁； • 因此，必须从结构上采取措施以保证焊接机
采用焊接机身需考虑的问题
• 1）经济效益问题 • 焊接机身经济效益与生产批量有关； • 它特别适用于单件小批量生产的大型或专
用机床。
2）刚度问题
• 焊接机身一般采用轧制的钢板和型钢焊接而 成，形状特殊的部分也采用一些小型锻件或铸 件。
• 焊接机身应用最多的材料主要是可焊性好的低 碳钢和普通低合金钢；
• 对于工作条件比较平稳的减速器，箱体焊 接时可以不必开坡口，焊脚尺寸也可以小 一些；
• 但对于承受反复冲击载荷的减速器箱体应 该开坡口以增加焊缝的工作断面。
• 焊接减速器箱体多用低碳钢制作，为保证 传动稳定性，焊后需要进行热处理以消除 残余应力。
• 承受大转矩的重型机器的减速器箱体，还 可以采用双层壁板的焊接结构；
减速器箱体结构
• 减速器箱体结构形式繁多，在小批量生产 时，采用焊接减速器箱体较为合理。
• 焊接减速器箱体一般制成剖分式结构； • 即把一个箱体分成上下两个部分，分别加
工制造； • 然后在剖分面处通过螺栓将两个半箱体连
成一个整体。 • 如图1-2所示，为一个单壁剖分式减速器箱
体的焊接结构。
图1-2 剖分式减速器箱体焊接结构
身结构的减震性。
4）尺寸稳定性问题
• 焊接机身中存在较严重的焊接残余应力， 这对焊接结构的尺寸稳定性有影响；
• 特别是切削机床的机身，要求尺寸的稳定 性更高；
• 所以，焊接机身在焊后必须进行消除应力 处理。
5）机械加工问题
• 机床焊接结构焊后需要进行一定的机加工。 • 焊接机身采用的低碳钢可焊性好； • 但机械加工性能不如铸铁和中碳钢； • 所以在研究机身焊接结构工艺性时，还应
• 为了增加焊接箱体的刚度，通常在壁板的轴承 支座处用垂直筋板加强，并与箱体的壁板焊接 成一个整体。
• 小型焊接箱体的轴承支座用厚钢板弯制而成；
• 大型焊接箱体的轴承支座采用铸件或锻件；
• 轴承支座必须有足够的厚度，以保证机械加工 时有一定的加工余量；
• 焊接箱体的下半部分由于承受传动轴的作用力 较大并与地面接触，因此必须采用较厚的钢板 制作。
• 并在双层壁板间设置加强筋以提高焊接箱 体的整体刚度。
能力知识点2 压力容器焊接结构
• 压力容器定义： • 是指最高工作压力P≥0.1MPa， • 容积大于或等于25L， • 工作介质为气体、液化气体或最高工作温度高于
等于标准沸点的液体的容器。
• 应用：它主要用于石油化工、能源工业、科研和 军事工业等方面；同时在民用工业领域也得到广 泛应用，如煤气或液化石油气罐、各种蓄能器、 换热器、分离器以及大型管道工程等。
• 并通过焊接构成一个整体， • 圆柱形容器的结构，如图1-3所示。
图1-3 圆柱形压力容器
1－接管 2－筒体3－人孔及法兰4－封头 5－支座
• 一般用途的压力容器工作压力低，焊接结 构比较简单。
• 如图1-4所示的载重汽车的刹车储气筒，采 用Q235钢材制成。
• 筒体由钢板弯制，纵向焊缝用埋弧焊一次 焊成；
• 图1-1所示为卧式车床焊接机身。
图1-1 卧式车床焊接机身
焊接机身结构分析
• 如图1-1a所示，焊接机身主要由箱形床腿、 加强筋、导轨、纵梁及斜板等零部件组成。
• 如图1-1b所示，机身断面结构形式是通过 纵梁和斜板实现的；
• 它把整个方箱断面分割成两个三边形的断 面，下方三边形完全闭合；
• 这样的断面结构具有较大的抗弯扭刚度。
焊接结构基本知识
能力知识点1 机器零部件焊接结构
1．切削机床的焊接机身
• 切削加工精度较高，因此必须要求机床的机身具有 很高的刚度。
• 过去，由于铸铁价格低，铸件适于成批生产，铸件 减震性能好，所以铸铁机床机身一直占有优势。
• 随着现代工业和新型加工技术的发展，机床机身逐 步改用焊接结构。
• 在单件小批生产的大型、重型及专用机床，大量采 用焊接结构代替铸造结构，经济效果十分明显。
该考虑机械加工工艺性问题。
2．减速器箱体焊接结构
• 减速器箱体是安装各传动轴的基础部件； • 由于减速器工作时各轴传递转矩时要产生
比较大的反作用力，并作用在箱体上； • 因此要求箱体应具有足够的刚度，以确保
各传动轴的相对位置精度。
• 采用焊接结构箱体能获得较大的强度和刚 度，且结构紧凑，重量较轻。
• 两封头采用冲压成形工艺，封头与筒体之 间采用对接接头；
• 为了保证焊接质量，在焊缝底部设置残留 垫板。
图1-4 汽车储气筒
• 如图1-5所示，铁路运输石油产品用的油罐。 • 油罐承受的内压力不高，但在运输车辆启动和刹车
时有较大的惯性力；
• 要求罐体应有适当的厚度，以保证其刚度。 • 油罐罐体一般用低碳钢制造； • 筒体上半部分占整个筒体的3/4，用8~12mm厚的