焊接结构制造技术与装备第28讲 第6章 典型焊接结⑦6.3
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第6章GTAW焊接方法ppt课件
第六章 焊接操作
第六章 焊接操作
第六章 焊接操作
第六章 焊接操作
第六章 焊接操作
第六章 焊接操作
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手工钨极氩弧焊
焊接的特殊性
按照ISO的原则，做任何一件事，必须明确：由谁去 做？用什么去做？怎样去做？
对于焊接来说，就是焊工资格，焊接材料设备和焊接 工艺评定/焊接工艺规程，这三个主要问题。
生产 企业
焊工技 能培训
焊接工 艺评定
焊接工 艺规程
焊工考 试取证
焊接材 料认证
焊接设 备工具
产品 焊接
焊接的特殊性
第一节 氩弧焊工作原理及分类
工作原理
钨极氩弧焊是利用惰性气体----氩气保护，用钨棒做电极的一种 电弧焊焊接方法。焊接时钨极不熔化。这种不熔化极氩弧焊又称钨 极氩弧焊，简称TIG焊。
焊接过程如图5-19所示，从喷嘴中喷出的氩气在焊接区造成一个 厚而密的气体保护层隔绝空气，在氩气层流的包围之中，电弧在钨 极和焊件之间燃烧，利用电弧产生的热量熔化待焊处和填充焊丝， 把两块分离的金属连接在一起，从而获得牢固的焊接接头。
• 焊接涉及电弧、飞溅、易燃、易爆，是一项有一定 危险性的作业； • 焊接本身因为有毒、有害气体、弧光、烟尘、高温； 还是一项艰苦的工作； • 焊接的质量直接涉及结构的安全，特别是压力容器、 桥梁、船舶、高层钢结构建筑等； • 因此，焊接作为特种作业中重要的一类，特别地受 到社会各方面的关注。 • 焊接技能培训和焊工安全培训是焊接生产企业必不 可少的两件大事。
实际工作中，通常根据试焊情况选择流量，流量合 适时，保护效果好，熔池平稳，表面明亮，没有渣 ，焊缝外形美观，表面没有氧化痕迹。
焊接结构(完整)
2.1.4 焊接应力与变形机理分析
• 提要：这里通过对小试件均匀线性加热与冷却过
程热循环中的热变形与热应力循环 的分析，使我 们深刻理解焊接应力与变形的产生过程及残余应 力与变形的产生机理。 • 方法：利用应力、应变循环图直观分析。 • 基本概念：自由变形，外观变形，内部变形。
• 基本符号： △ L T
第一章 绪论
1.1.2 焊接结构的分类、应用领域
梁 柱 桁架和塔桅结构 板壳结构 运输装备用板壳结构 机器结构
第一章 绪论
1.1.2 焊接结构的分类、应用领域
汽车、铁路车辆、船舶、航空、航天、 锅炉、压力容器、石油化工、建筑、 公交、家电、电子、核能、军工等诸 多领域都有应用。
—可见焊接工程师也会大有用武之地！
1.2 焊接结构的优点—技术优势
• 工艺灵活，适应性强 • 大型复杂结构 采用分部件装焊、现场装焊 -船舶、锅炉、桁架结构、石油管线、桥梁 • 特殊产品 空心球、水箱、电子束焊加工齿 轮、水泥电线杆 • 工艺方法灵活，选择范围宽；操作位置及焊
接方法
• 成本低廉，质量可靠。
第一章 绪论
1.3 焊接结构的特点—扬长避短
焊接结构应用的领域
焊接结构应用的领域
埋弧焊——自动焊接锅炉汽包
焊接结构应用的领域
• 水电装备 • 三峡水利枢纽的应用 • 导水管、蜗壳、转轮、大轴、发电机机座 等 • 其中马氏体不锈钢转轮直径10.7m 高 5.4m 重440t，为世界最大的铸－焊结 构转轮
焊接结构应用的领域
• 加氢反应器 • 2005年底由第一重型机械集团为神华公 司制造的中国第一个煤直接液化装置的加 氢反应器，直径5.5m长62m厚 337mm重2060t，为当今世界最大、最 重的锻－焊结构加氢反应器 • 采用国内自主知识产权的全自动双丝窄间 隙埋弧焊技术，每条环焊缝需连续焊接5 天。
焊接结构制造技术与装备第23讲 第6章 典型焊接结②6.1.2
6.1.2 薄壁圆柱形容器的制造
⑵ 组合式筒体 一般由多层包扎、多层热套、多层绕板等方法来 制作；多层包扎容器应用最为广泛。 ① 多层包扎容器 选用13～20mm厚钢板卷制内筒再将6～12mm的 层板预弯成半圆形或瓦块形，用钢丝绳扎紧定位施 焊，使其固定在内筒上，经多层包扎达到设计厚 度，最后将筒节和封头相互组焊成容器。
6.1.2 薄壁圆柱形容器的制造
② 多层热套容器 用25～50mm的中厚板制作内筒和各外筒，将外 层筒加热膨胀后套入内筒，达到过盈配合，依次套 入各层，直至达到设计厚度。再将筒体与封头组焊 成容器，后经退火热处理，消除套合应力和焊接应 力。
6.1.2 薄壁圆柱形容器的制造
组合式筒体的特点： Ⅰ 同样厚度条件下，比整体式安全性高； Ⅱ 纵焊缝错开分布，单条焊缝缺陷对整体影响 小； Ⅲ 内外筒体中用不同的材料制作，故可节省贵 重材料； Ⅳ 多层容器之厚度不受原材料规格的限制。
6.1.2 薄壁圆柱形容器的制造
5. 筒节纵缝装配焊接 筒节卷制完成后，进行纵焊缝的装配焊接。 ⑴ 筒节纵缝的装配 ① 筒节的装配一般在V形铁或焊接滚轮架上进 行，若成批生产，可设计或选用专门的装配装置来 提高生产率。
6.1.2 薄壁圆柱形容器的制造
② 通过采用夹具保证纵缝边缘平齐，且沿整个 长度方向上间隙均匀一致后，可进行定位焊，定位 焊多采用焊条电弧焊，焊点要有一定尺寸，且焊点 间距应在200～300mm左右。 ③ 为防止纵缝装配后在吊运和存放过程中筒节 产生变形而导致不圆度，往往可在筒内点焊临时支 承。
6.1.2 薄壁圆柱形容器的制造
划线后进行下料加工。 薄板和宽度较小的毛坯料可用剪板机剪切下料； 中厚板（8mm～30mm ）的低碳钢和低合金钢 板多采用气体火焰切割。 奥氏体不锈钢板和铜、铝等有色金属及其合金， 则需采用等离子弧切割。
焊接结构制造技术与装备课件总结及其答案
冷裂纹的防止措施
选用碱性焊条或焊剂，减少焊缝金属中氢的含量，提高 焊缝金属塑性。 焊条焊剂要烘干，焊缝坡口及附近母材要去油水；除锈， 减少氢的来源。 工件焊前预热，焊后缓冷，可降低焊后冷却速度，避免 产生淬硬组织，并可减少焊接残余应力。 采取减小焊接应力的工艺措施，如对称焊，小线能量的 多层多道焊等。 焊后立即进行去氢（后热）处理，加热到250℃，保温 2～6h，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面。 焊后进行清除应力的退火处理。
2、TIG焊具有以下缺点：
1）抗风能力差 TIG焊利用气体进行保护，抗侧向风的能力较差。侧向风 较小时，可降低喷嘴至工件的距离，同时增大保护气体的流 量；侧向风较大时，必须采取防风措施。 2) 对工件清理要求较高 由于采用惰性气体进行保护，无冶金脱氧或去氢作用， 为了避免气孔、裂纹等缺陷，焊前必须严格去除工件上的油 污、铁锈等。 3) 生产率低 由于钨极的载流能力有限，致使TIG焊的熔透能力较低， 焊接速度小，焊接生产率低。
直缝、直径大于300mm环 缝的平焊。此外，它还用 工艺装备复杂，适合批量 于耐磨、耐腐蚀合金的堆 生产。 焊、大型球墨铸铁曲轴以 及镍合金、铜合金等材料 应用:埋弧焊适于成批生产中、厚板结构的长直缝与直 的焊接。
径较大的环缝焊接。
CO2气体保护焊 原理：以CO2气体作为保护气体，采用与母材相近材质的焊丝作 为电极，焊丝熔化后形成熔滴过渡到熔池中，与熔化的母材共 同形成焊缝。
2) 生产效率高。
3)与CO2焊比： 成本高。
3.MIG焊的应用
• 50年代初应用于铝及铝合金，以后扩展到铜及铜合 金的焊接。 • 实际上适用于几乎所有金属材料的焊接。 • 但是成本高，所以一般用在有色金属及其合金的焊 接和不锈钢的焊接中。
《焊接结构设计 》课件
焊接工艺的分类与特点
焊接工艺的分类
根据焊接过程中所使用的热源不同，焊接工艺可以分为熔化焊、 压力焊和钎焊等类型。
焊接工艺的特点
熔化焊是通过加热使焊件达到熔化状态，通过液态金属的流动实 现连接；压力焊则是通过施加压力，使焊件达到塑性状态或直接 实现连接；钎焊则是通过加热使钎料熔化，利用液态钎料润湿被 连接表面实现连接。
外观检测
通过目视、测量等方法检查焊接结构的外观 质量，如焊缝的外观、尺寸等。
力学性能检测
对焊接结构进行拉伸、弯曲、冲击等试验， 检测其力学性能是否符合设计要求。
耐压检测
对焊接结构进行压力试验，检测其密封性能 和强度。
焊接结构的验收标准
焊接结构应符合设计图 纸和相关标准规范的要 求。
焊接结构应进行全面的 检测，确保无缺陷和损 伤。
在气体保护焊中，保护气体的 流量也会影响焊接质量和效率 ，需要根据实际情况进行调整 。
05
焊接结构强度与稳定性分析
焊接结构的应力分布与变形
焊接过程中应力的产生
在焊接过程中，由于材料受热膨胀和 冷却收缩，会在焊缝及其附近区域产 生应力。
焊接应力的分布
焊接应力的分布取决于焊接工艺、材 料性质和焊缝设计等因素。
焊接速度
保护气体流量
焊接电流是焊接过程中最重要 的工艺参数之一，它直接影响 到焊接质量和焊接效率。需要 根据焊件的材料、厚度、焊接 位置等因素来确定合适的焊接 电流。
焊接电压也是重要的工艺参数 之一，它影响到电弧的稳定性 和焊接熔池的形状。需要根据 焊件的材料、电流等因素来确 定合适的焊接电压。
焊接速度决定了焊接效率，过 快或过慢的速度都可能影响焊 接质量。需要根据焊件的材料 、厚度等因素来确定合适的焊 接速度。
《焊接结构力学》课件
焊接结构的疲劳强度
疲劳强度定义
焊接结构在交变载荷作用下所能承受的最大 应力。
影响因素
交变载荷的频率、幅值、波形以及材料的抗 疲劳性能等。
评估方法
通过疲劳试验和疲劳寿命预测模型进行评估 。
实践应用
提高焊接结构的疲劳强度，延长其使用寿命 ，降低因疲劳断裂而引发的安全事故。
焊接结构的稳定性分析
稳定性定义
[ 感谢观看 ]
通过焊接结构力学的研究，可以优化 焊接工艺、提高焊接结构的性能和寿 命，从而降低生产成本和维护成本。
焊接结构力学的发展历程
20世纪初，焊接技术开始广泛应用于工 业生产，但当时的焊接结构力学研究尚 处于起步阶段。
20世纪中叶，随着材料科学和力学的不断发 展，焊接结构力学逐渐形成独立的学科领域 。
进入21世纪，随着计算机技术和数 值模拟方法的快速发展，焊接结构 力学的研究更加深入和广泛，为实 际工程应用提供了更加可靠的依据 。
CHAPTER 04
焊接结构的强度与稳定性
焊接结构的静载强度
静载强度定义
在静力载荷作用下，焊接结构所能承 受的最大应力。
影响因素
材料种类、焊接工艺、结构形式等。
评估方法
通过实验测试和有限元分析进行评估 。
实践应用
确保焊接结构在静载条件下具有足够 的强度和稳定性，防止结构发生脆性 断裂或塑性变形。
影响因素
焊接结构在受到外力作用时保持其原有平 衡状态的能力。
结构的几何形状、载荷类型和大小、材料 的弹性模量和泊松比等。
评估方法
通过稳定性分析和失稳实验进行评估。
实践应用
确保焊接结构在受到外力作用时具有足够 的稳定性，防止结构发生屈曲或失稳现象 ，造成结构破坏或倒塌。
焊接结构学PPT课件
18
第一章 焊接热过程
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第一章 焊接热过程
• 除冷压焊等极个别的特例之外，其它焊接过程
都需要加热，即热过程是伴随焊接过程始终的， 甚至在焊接前和焊后也仍然存在热过程的问题， 如：工件在焊前进行预热和焊接之后进行的冷 却和热处理等过程。因此，热过程在决定焊接 质量和提高焊接生产率等方面具有重要意义。
• 焊接的热过程是一个十分复杂的问题，从30年
代由罗塞舍尔和雷卡林开始进行了系统研究， 到目前，已取得很大进展，但尚未得到圆满解 决。这一问题的复杂性主要表现在以下几个方 面：
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第一章 焊接热过程
①焊接热过程的局部性或不均匀性 与热处理工艺不同，多数焊接过程都是局部
进行加热的，只有在热源直接作用下的区 域受到加热，有热量输入，其它区域则存 在热量损耗，（举例：电弧焊、电阻焊 等），受热区域的金属熔化，形成焊接熔 池，这正是引起残余应力和变形的根源。 ②焊接热源的相对运动 由于焊接热源相对于工件的位置在不断发生 变化，这就造成了焊接热过程的不稳定性。
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绪论 – 焊接结构的特点
与铆接、螺栓连接的结构相比 较，或者与铸造锻造的结构相比较， 焊接结构有下列特点（优点）：
1、焊接接头强度高
铆接、螺栓连接的结构，要在 母材上钻孔，削弱了工作截面，强 度下降约20%
焊接；接头强度可达到与母材 等强度甚至高于母材强度。
4
绪论 – 焊接结构的特点
2、焊接结构设计灵活性大，主要表现在：
温度场、应力与变形场及显微 组织状态场的分解和相互1影6 响
绪论 – 焊接性分析
“焊接性”是一个复杂 的问题，以往对焊接性的描 述多数为定性的语言描述， 已经发展了一些实验方法， 可以针对某一具体情况或特 定的性能参数来定量描述， 但全面，宏观上对焊接性进 行定量描述却十分复杂，也 十分困难。随着科学技术的 发展，特别是计算机和数值 模拟技术的进步，将焊接性 分解成温度场，应力和变形 场和显微组织状态场、这对 于定量分析焊接问题具有重
焊接结构-第六单元课件
• 如图6-3a所示： • 该桥架由两根主梁和两根端梁组成； • 主梁外侧分别设有走台，轨道放在箱形梁 的中心线上； • 小车载荷依靠主梁上翼板和肋板来传递； • 该结构工艺性好，主梁、端梁等部件可采 用自动焊接，生产率高，制造过程中主梁 的变形量较大。
（2）偏轨箱形梁桥架
• 如6-3b所示： • 它由两根偏轨箱形梁和两根端梁组成。 • 小车轨道安装在上翼板边缘主腹板处，载 荷直接作用在主腹板上。 • 主梁多为宽主梁形式，依靠加宽主梁来增 加桥架水平刚性，同时可省掉走台，主梁 制造变形较小。
图6-5 腹板夹卡图
1—安全 卡 2—压杆 3—沟槽 限位板
图6-6 腹板装配过程
• 为了使上部腹板与肋板靠紧，可用专用夹 具式腹板装配胎夹紧。 • 由跨中组装后，定位焊至腹板一端，然后 用垫块垫好（图6-6），再装配定位焊另一 端腹板。
3）焊接
• • • • 腹板装好后，即应进行肋板与腹板的焊接。 焊前应检查变形情况以确定焊接次序。 如旁弯过大，应先焊外腹板焊缝； 如旁弯不足，应先焊内腹板焊缝隙。
（2）装焊
• 首先肋板与上翼板装配并焊接， • 再装配两腹板并定位， • 然后装弯板（弯板是整个端梁的关键，装焊 中必须严格保证弯板的角度）。 • 为保证一端的一组弯板能在同一平面内，可 预先在平台上用定位胎将其连成一体。
• 组装弯板后，要用水平尺检查弯板水平度并 调节两端弯板的高度公差在规定范围内。 • 接着进行端梁内壁焊缝的焊接，先焊外腹板 与肋板、弯板的焊缝，再焊内腹板与肋板、 弯板的焊缝，然后装配下翼板并定位焊。 • 最后焊接端梁四条纵焊缝，并且下翼板与腹 板纵缝应先焊。 • 端梁制好后对主要技术要求进行检查，不符 合规定的应进行矫正。
图6-7 下翼板的装配示意图
（2）偏轨箱形梁桥架
• 如6-3b所示： • 它由两根偏轨箱形梁和两根端梁组成。 • 小车轨道安装在上翼板边缘主腹板处，载 荷直接作用在主腹板上。 • 主梁多为宽主梁形式，依靠加宽主梁来增 加桥架水平刚性，同时可省掉走台，主梁 制造变形较小。
图6-5 腹板夹卡图
1—安全 卡 2—压杆 3—沟槽 限位板
图6-6 腹板装配过程
• 为了使上部腹板与肋板靠紧，可用专用夹 具式腹板装配胎夹紧。 • 由跨中组装后，定位焊至腹板一端，然后 用垫块垫好（图6-6），再装配定位焊另一 端腹板。
3）焊接
• • • • 腹板装好后，即应进行肋板与腹板的焊接。 焊前应检查变形情况以确定焊接次序。 如旁弯过大，应先焊外腹板焊缝； 如旁弯不足，应先焊内腹板焊缝隙。
（2）装焊
• 首先肋板与上翼板装配并焊接， • 再装配两腹板并定位， • 然后装弯板（弯板是整个端梁的关键，装焊 中必须严格保证弯板的角度）。 • 为保证一端的一组弯板能在同一平面内，可 预先在平台上用定位胎将其连成一体。
• 组装弯板后，要用水平尺检查弯板水平度并 调节两端弯板的高度公差在规定范围内。 • 接着进行端梁内壁焊缝的焊接，先焊外腹板 与肋板、弯板的焊缝，再焊内腹板与肋板、 弯板的焊缝，然后装配下翼板并定位焊。 • 最后焊接端梁四条纵焊缝，并且下翼板与腹 板纵缝应先焊。 • 端梁制好后对主要技术要求进行检查，不符 合规定的应进行矫正。
图6-7 下翼板的装配示意图
焊接结构基本知识PPT94张课件
• 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
情况变得比较复杂。 • 焊接梁主要应用于载荷和跨度都比较大的场合； • 焊接梁多由翼板及一块腹板组成工字型； • 或由翼板和两块腹板组成箱形； • 故又称为工字梁或箱形梁，如图1-6所示。
图1-6 焊接梁结构简图
a)工字形梁 b)箱形梁 1-腹板 2-翼板 3-竖加强板 4-水平加强
板 5-翼缘焊缝
• 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。
定，
• 最后制定出工艺文件及质量保证文件。
• （2）物质准备
• 根据产品加工和生产工艺的要求，
• 订购原材料、焊接材料以及其他辅助材 料，
• 并对生产中的焊接工艺设备、其他生产设 备和工夹量具，进行购置、设计、制造或 维修。
2．材料加工工艺
• 焊接结构零件绝大多数是以金属轧制材料 为坯料，
• 所以在装配前必须按照工艺要求对制造焊 接结构的材料进行一系列的加工。
• 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
情况变得比较复杂。 • 焊接梁主要应用于载荷和跨度都比较大的场合； • 焊接梁多由翼板及一块腹板组成工字型； • 或由翼板和两块腹板组成箱形； • 故又称为工字梁或箱形梁，如图1-6所示。
图1-6 焊接梁结构简图
a)工字形梁 b)箱形梁 1-腹板 2-翼板 3-竖加强板 4-水平加强
板 5-翼缘焊缝
• 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。
定，
• 最后制定出工艺文件及质量保证文件。
• （2）物质准备
• 根据产品加工和生产工艺的要求，
• 订购原材料、焊接材料以及其他辅助材 料，
• 并对生产中的焊接工艺设备、其他生产设 备和工夹量具，进行购置、设计、制造或 维修。
2．材料加工工艺
• 焊接结构零件绝大多数是以金属轧制材料 为坯料，
• 所以在装配前必须按照工艺要求对制造焊 接结构的材料进行一系列的加工。
第六章 焊接结构的疲劳解读
尽量减小角变形或错边；
亦可在熔合线(焊趾) 堆焊防裂焊缝。
焊接结构
5.3.4 接头金相组织改变对脆性的影响 ①主要目标:
充分注意焊接热影响区的几个脆化区!
如：靠近熔合线附近的粗大的魏氏组织区； 处于蓝脆温度范围的脆化区；
合金钢接头中的高硬度马氏体区。
②处理措施： 必要时进行回火或正火处理。消除脆性组织，同时 消除焊接应力！ 焊接工艺要合理控制焊接线能量。
焊接结构
5.1.4 焊接结构脆断的产生原因
2）结构在设计、制造环节上存在工艺缺陷； 这些未能得以及时消除的工艺缺陷，进一步造成了构 件承载能力——尤指抗开裂能力的恶化。 如：焊接残余应力、附加残余变形、热应变时效以及
各种焊接缺陷等引起的应力集中和脆化现象。
3）产品检验技术不够完善，并未对重要结构采取有效的 质量跟踪措施和及时准确的无损评价。
断
实例之三：2001年11月7日，四川省宜宾市南门中承拱桥 因吊杆脆断造成大桥桥面坍塌 实例之四：1998年3月5日，西安液化石油气站2个400 m3 球罐发生特大爆炸事故。一只紧固螺栓的疲劳断裂
焊接结构
• 四川天然气管道曾经发生多起硫化物应力腐蚀引起的爆裂 事故，其中一起发生在1995年底，泄漏的天然气引起了 火灾。管道为720×8.16 mm 螺旋焊管，工厂压力1.9～ 2.5MPa。事故管段已经运行16年。爆口长度1440mm， 沿焊缝扩展。管道内壁腐蚀轻微，断口无明显减薄现象。 经过试验分析，结论为硫化物应力腐蚀引起，与天然气中 含有H2S及补焊工艺不合理 使焊缝产生了马氏体组织和 高的残余应力有关。
焊接结构
应变时效的概念
• 应变时效 是指金属经过一定量的塑性变形后，再经历150～400℃温度范围 的加热作用而造成的材料塑性下降的现象。 • 静应变时效 是指金属经过“ 冷加工”而产生 一定量的塑性变形导致的应变时效。 • 动应变时效 是指金属经过“热循环”而产生 一定量的热塑性变形导致的应变时效。
焊接结构全套课件
2）焊接结构对于脆性断裂、疲劳破坏、应力腐蚀和蠕变 破坏等都比较敏感,
3）焊接结构中存在残余应力和变形， 4）焊接会改变材料的部分性能，使焊接接头附近变为一 个不均匀体’
5）对于一些高强度的材料，因其焊接性能较差，更容易 产生焊接裂纹等缺陷。
(3)减小焊接不足的措施 1）合理的设计结构，正确的选择材料， 2）采用适宜的焊接设备和制定正确的焊接工艺， 3）良好的焊接技术及严格的质量控制。 2．焊接结构在工业发展中的作用 （1）焊接结构被广泛地应用于工业生产的各个部门。
（2）加强现场教学和参观，加深学生的感性认识，还可 以通过多媒体教学等手段开阔学生的视野，培养学生分析 问题和解决问题的能力。
第一章 焊接结构基本知识
1.1 焊接结构基本构件 1.2 焊接接头的基本知识
第一节 焊接结构基本构件
一、机器零部件焊接结构
1 ．切削机床的焊接机身, 2．减速器箱体焊接结构。
1．焊接接头的组成 焊接接头由焊缝金属、熔合区和热影响区组成，如图1-
11所示。 2．焊接接头的基本形式 （1）对接接头 两板件端面通过焊接形成135°～180°夹角， （2）搭接接头 两板件部分重叠起来进行焊接所形成的接
头, （3）T形（十字）接头 将一个焊件的端面与另一焊件的表
面构成直角或近似直角，用角焊缝连接起来的接头，
2．焊缝金属的收缩 当焊缝金属冷却，由液态转为固态时，其体积要收缩。
产生焊接应力变形。
3．金属组织的变化 钢在加热及冷却过程中发生相变，可得到不同的组织，
这些组织的比容各不相同，由此也会造成焊接应力与变形。
4．焊件的刚性和拘束 焊件自身的刚性及受周围的拘束程度越大，焊接变形
越小，焊接应力越大；反之，焊件自身的刚性及受周围的 拘束程度越小，则焊接变形越大，而焊接应力越小
焊接结构制造技术与装备第27讲 第6章 典型焊接结⑥6.2.1
6.2.1 焊接梁与柱的制造
★腹板或翼板如若拼接，其对接焊缝要求焊透。
★焊接时应加引弧板和熄弧板，如图6-41所示。 ★腹板和翼板的拼接焊缝至少错开500ｍｍ，避
免焊缝交叉。
★为了减少焊后翼板的角变形，可考虑对翼板焊
前使用翼板反变形机预制（压出）反变形，其原理 如图6-42所示。反变形量的大小可参阅表6-6。
★工字梁装配的最简单方法如图6-46所示。
a)划线与安装定位角铁 b)装配T形梁 c)装配工字梁 1、3－翼板 2－定位角铁 4－腹板 5－吊具 6－直角尺
6.2.1 焊接梁与柱的制造
★定位焊的焊脚尺寸不能超过焊接时焊缝尺寸的 一半，反、正面定位焊缝要错开。 ★定位焊缝长度以30～40mm为宜，间距视结构 尺寸而定。
6.2.1 焊接梁与柱的制造
⑷ 工字梁的焊接 表6-7中电弧焊接的三种方案都可在生产中采用。 ★生产中要解决的主要问题是焊接变形和纵向角 焊缝的熔透程度，其次是工件的翻转。 ★对焊接角变形有两种处理方法：一是预防加及 时控制；二是焊接时让其自由变形，焊后统一矫 正。前者要求有焊接经验，后者要求有矫正经验。 ★采用自动焊时，经常焊后再矫正。预防角变形 的最好方法是反变形法，如表6-8。
6.2.1 焊接梁与柱的制造
图6-44 焊前准备 安装引弧、熄弧板 b)预制反变形 c)坡口清理区宽度
6.2.1 焊接梁与柱的制造
⑶ 工字梁的装配 ★对称的工字断面的梁（或柱）结构简单，制造 的程序应是先装配后焊接，即先装配成工字形状并 定位焊后再进行焊接。 ★如果加有肋板（也称筋板）的工字梁，而且是 采用焊条电弧焊或半自动二氧化碳气体保护焊，更 应把肋板装配好后，最后再焊接，否则翼板的角变 形影响肋板的装配。
1－端板
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图6-74 横加肋和短加肋的装配
6.3 起重机焊接结构
图6-75 肋板的焊接方向 a)如果翼板未预制旁弯 b)如果翼板预制旁弯
6.3 起重机焊接结构
★腹板装好后，即可进行肋板与腹板的焊接。焊 前应检查变形情况以确定焊接顺序。 ★如旁弯过大，应先焊外腹板焊缝；反之，先焊 内腹板焊缝。 ★现在较理想的方法是二氧化碳气体保护焊，可 减小变形并提高生产率。 ★为使π形梁的弯曲变形均匀，可沿梁的长度方 向布置偶数名焊工对称施焊。
区）波浪变形e＜0.7δf，其余区域e为1.2δf 。
6.3 起重机焊接结构
厢形梁上翼板的水平偏斜c≤B/200；厢形梁腹板 垂直偏斜值a≤H/200，如图6-72所示。
图6-72 厢形梁制造的主要技术要求
6.3 起重机焊接结构
㈡ 厢形主梁的备料加工 厢形主梁的备料加工与工字形梁、柱的不同点： ⑴ 拼板对接工艺 ★主梁较长，有的可达40m左右，所以需要进行
图6-73为制备腹板上拱度的两种方法。
6.3 起重机焊接结构
图6-77 制备腹板上拱度的方法 a)用剪板机切成若干梯形毛坯后拼接 b)用气割直接切成
6.3 起重机焊接结构
㈢ 厢形主梁的装配焊接 厢形主梁由两块腹板、上下翼板及长、短肋板组
成，当腹板较高时需要加水平肋板（见图6-71）， 主梁多采用低合金钢（如16Mn）材料制造。
图6-71 厢形主梁结构 1－长肋板 2－短肋板 3－上翼板 4－腹板 5－下翼板 6－水平肋
6.3 起重机焊接结构
主梁的主要制造技术要求： ①跨中上拱度应为(0.9/1000～1.4/1000)L； ②轨道居中正轨厢形梁及偏轨厢形梁：水平弯曲
（旁弯）fb≤L/2000； ③ 腹板波浪变形，离上翼板H/3以上区域（受压
6.3 起重机焊接结构
⑷ 主梁纵缝的焊接 主梁的腹板与翼板间有四条纵向角焊缝，最好采 用自动焊方法（在外部）焊接，生产中多采用埋弧 自动焊和粗丝二氧化碳气体保护焊。 ★装配间隙应尽量小，最大间隙不可超过0.5mm。 当焊脚尺寸6～8mm时，可两面同时焊接，以减少焊 接变形；焊脚尺寸超过8mm时，应采用多层焊。 ★焊接顺序视梁的拱度和旁弯的情况而定。当拱 度不够时，应先焊下翼板两条纵缝；拱度过大时， 应先焊上翼板两条纵缝。
6.3 起重机焊接结构
⑵ 装焊π形梁 ★π形梁由上翼板、腹板和肋板组成。其组装定 位焊多采用平台组装工艺，又以上翼板为基准的平 台组装居多。 ★为减少梁的下挠变形，装好肋板后即进行肋板 与上翼板焊缝的焊接。 ★组装腹板时，先在上翼板和腹板上划出跨度中 心线，然后将腹板吊起与上翼板、肋板组装。
6.3 起重机焊接结构
6.3 起重机焊接结构
⑶ 下翼板的装配 下翼板的装配关系到主梁最后的成形质量。 装配时在下翼板上先划出腹板的位置线，将π形 梁吊放在下翼板上，两端用双头螺杆将其压紧固 定，如图6-78所示。然后检验梁中部和两端的水平 度和垂直度及拱度。 下翼板与腹板的间隙应不大于1mm，定位焊应从 中间向两端两侧同时进行。主梁两端弯头处的下翼 板可借助吊车的拉力进行装配定位焊。
6.3 起重机焊接结构
起重机械是用于物料起重、运输、装卸和安装等 作业的机械设备，有很多种结构形式，如桥式起重 机（天车）、塔式起重机、履带式起重机（坦克 吊）、门座式起重机（鹤式吊）和汽车起重机等。
本节仅介绍工厂（车间）内应用最广泛的桥式起 重机的焊接制造工艺。
6.3 起重机焊接结构
㈠ 桥式起重机的结构特点 图6-69所示为常见的桥式起重机，是由桥架、运 移机构和载重机构等组成。
★常见的厢形主梁桥式起重机桥架结构如图6-70 所示，它是由主梁、端梁、走台、轨道及栏杆等组 成，其外形尺寸取决于起重量、跨度、起升高度及 主梁的结构形式等。
图6－70 桥式起重机的桥架结构（俯视图） 1－主梁 2－栏杆 3－端梁 4－走台 5－轨道 6－操纵室
6.3 起重机焊接结构
桥式起重机中的主要受力元件，其结构形式如图 6-71所示。
⑴ 焊接工艺流程 由于厢形主梁是一个封闭式结构，所以必须先焊 梁内的长、短肋板，然后再焊翼板。 具体焊接顺序如下：
6.3 起重机焊接结构
①先焊接上翼板与长、短肋板间的焊缝，以免产 生主梁的扭曲变形，造成矫形困难；
② 装两侧腹板，焊接形梁的内部焊缝，两条较 长的纵向焊缝暂不焊接；
③ 装配下翼板后，应先焊下翼板与腹板间的两 条纵向角焊缝，要求两面对称同时进行焊接，以减 小焊接变形。若下翼板装配后上拱度超过工艺规 定，可以先焊上翼板的两条纵向角焊缝；
拼接，所有拼接焊缝均要求焊透并无损检测合格。 ★翼板与腹板的拼接接头不能布置在同一截面
上，且错开距离不得小于200mm。 ★翼板及腹板的拼接接头不应安排在梁的中心
附近，一般应离中心2m以上。拼板多采用焊条电弧 焊（板较薄时）和埋弧自动焊。
6.3 起重机焊接结构
⑵ 肋板的制造 ★肋板多为长方形，长肋板中间一般有减轻孔。 ★肋板可采用整块材料制成，长肋板为节省材料 可用零料拼接而成。由于肋板尺寸影响装配质量， 故要求其宽度只能小1mm左右，长度尺寸允许有稍 大的误差。 ★肋板的四个角应严格保证直角，尤其是肋板与 上翼板接触的两个角，这样才能保证厢形梁在装配 后腹板与上翼板垂直，并且使厢形梁在长度方向上 不会产生扭曲变形。
6.3 起重机焊接结构
⑶ 腹板上拱度的制备 制造厢形梁的主要技术问题是焊接变形的控制。 从梁断面积形状和焊缝分布看，对断面重心左右 基本对称，焊后产生旁弯的可能性较小，而且比 较容易控制；但对断面水平轴线上下是不对称的， 因小肋板都在上方，即焊缝大部分分布在轴线上 部，焊后要产生下挠变形。这和技术要求规定上 拱是相反的。因此，为了满足技术要求，腹板应 预制出数值大于技术要求的上拱度，具体可根据 生产条件和所采用的工艺程序等因素来确定，上 拱沿梁的跨度对称跨中均匀分布。
图6-69 桥式起重机 1－桥架 2－运移机构 3－载重机构
6.3 起重机焊接结构
★桥式起重机主梁分单梁和双梁结构； ★梁的横截面又分为工字形和厢形。 ★吨位较小的起重机（5吨以下），多为工字形 单梁结构，而大吨位的桥式起重机都是厢形双主梁 再由两端梁连接而成的桥架式结构。
பைடு நூலகம்
6.3 起重机焊接结构
6.3 起重机焊接结构
图6-75 肋板的焊接方向 a)如果翼板未预制旁弯 b)如果翼板预制旁弯
6.3 起重机焊接结构
★腹板装好后，即可进行肋板与腹板的焊接。焊 前应检查变形情况以确定焊接顺序。 ★如旁弯过大，应先焊外腹板焊缝；反之，先焊 内腹板焊缝。 ★现在较理想的方法是二氧化碳气体保护焊，可 减小变形并提高生产率。 ★为使π形梁的弯曲变形均匀，可沿梁的长度方 向布置偶数名焊工对称施焊。
区）波浪变形e＜0.7δf，其余区域e为1.2δf 。
6.3 起重机焊接结构
厢形梁上翼板的水平偏斜c≤B/200；厢形梁腹板 垂直偏斜值a≤H/200，如图6-72所示。
图6-72 厢形梁制造的主要技术要求
6.3 起重机焊接结构
㈡ 厢形主梁的备料加工 厢形主梁的备料加工与工字形梁、柱的不同点： ⑴ 拼板对接工艺 ★主梁较长，有的可达40m左右，所以需要进行
图6-73为制备腹板上拱度的两种方法。
6.3 起重机焊接结构
图6-77 制备腹板上拱度的方法 a)用剪板机切成若干梯形毛坯后拼接 b)用气割直接切成
6.3 起重机焊接结构
㈢ 厢形主梁的装配焊接 厢形主梁由两块腹板、上下翼板及长、短肋板组
成，当腹板较高时需要加水平肋板（见图6-71）， 主梁多采用低合金钢（如16Mn）材料制造。
图6-71 厢形主梁结构 1－长肋板 2－短肋板 3－上翼板 4－腹板 5－下翼板 6－水平肋
6.3 起重机焊接结构
主梁的主要制造技术要求： ①跨中上拱度应为(0.9/1000～1.4/1000)L； ②轨道居中正轨厢形梁及偏轨厢形梁：水平弯曲
（旁弯）fb≤L/2000； ③ 腹板波浪变形，离上翼板H/3以上区域（受压
6.3 起重机焊接结构
⑷ 主梁纵缝的焊接 主梁的腹板与翼板间有四条纵向角焊缝，最好采 用自动焊方法（在外部）焊接，生产中多采用埋弧 自动焊和粗丝二氧化碳气体保护焊。 ★装配间隙应尽量小，最大间隙不可超过0.5mm。 当焊脚尺寸6～8mm时，可两面同时焊接，以减少焊 接变形；焊脚尺寸超过8mm时，应采用多层焊。 ★焊接顺序视梁的拱度和旁弯的情况而定。当拱 度不够时，应先焊下翼板两条纵缝；拱度过大时， 应先焊上翼板两条纵缝。
6.3 起重机焊接结构
⑵ 装焊π形梁 ★π形梁由上翼板、腹板和肋板组成。其组装定 位焊多采用平台组装工艺，又以上翼板为基准的平 台组装居多。 ★为减少梁的下挠变形，装好肋板后即进行肋板 与上翼板焊缝的焊接。 ★组装腹板时，先在上翼板和腹板上划出跨度中 心线，然后将腹板吊起与上翼板、肋板组装。
6.3 起重机焊接结构
6.3 起重机焊接结构
⑶ 下翼板的装配 下翼板的装配关系到主梁最后的成形质量。 装配时在下翼板上先划出腹板的位置线，将π形 梁吊放在下翼板上，两端用双头螺杆将其压紧固 定，如图6-78所示。然后检验梁中部和两端的水平 度和垂直度及拱度。 下翼板与腹板的间隙应不大于1mm，定位焊应从 中间向两端两侧同时进行。主梁两端弯头处的下翼 板可借助吊车的拉力进行装配定位焊。
6.3 起重机焊接结构
起重机械是用于物料起重、运输、装卸和安装等 作业的机械设备，有很多种结构形式，如桥式起重 机（天车）、塔式起重机、履带式起重机（坦克 吊）、门座式起重机（鹤式吊）和汽车起重机等。
本节仅介绍工厂（车间）内应用最广泛的桥式起 重机的焊接制造工艺。
6.3 起重机焊接结构
㈠ 桥式起重机的结构特点 图6-69所示为常见的桥式起重机，是由桥架、运 移机构和载重机构等组成。
★常见的厢形主梁桥式起重机桥架结构如图6-70 所示，它是由主梁、端梁、走台、轨道及栏杆等组 成，其外形尺寸取决于起重量、跨度、起升高度及 主梁的结构形式等。
图6－70 桥式起重机的桥架结构（俯视图） 1－主梁 2－栏杆 3－端梁 4－走台 5－轨道 6－操纵室
6.3 起重机焊接结构
桥式起重机中的主要受力元件，其结构形式如图 6-71所示。
⑴ 焊接工艺流程 由于厢形主梁是一个封闭式结构，所以必须先焊 梁内的长、短肋板，然后再焊翼板。 具体焊接顺序如下：
6.3 起重机焊接结构
①先焊接上翼板与长、短肋板间的焊缝，以免产 生主梁的扭曲变形，造成矫形困难；
② 装两侧腹板，焊接形梁的内部焊缝，两条较 长的纵向焊缝暂不焊接；
③ 装配下翼板后，应先焊下翼板与腹板间的两 条纵向角焊缝，要求两面对称同时进行焊接，以减 小焊接变形。若下翼板装配后上拱度超过工艺规 定，可以先焊上翼板的两条纵向角焊缝；
拼接，所有拼接焊缝均要求焊透并无损检测合格。 ★翼板与腹板的拼接接头不能布置在同一截面
上，且错开距离不得小于200mm。 ★翼板及腹板的拼接接头不应安排在梁的中心
附近，一般应离中心2m以上。拼板多采用焊条电弧 焊（板较薄时）和埋弧自动焊。
6.3 起重机焊接结构
⑵ 肋板的制造 ★肋板多为长方形，长肋板中间一般有减轻孔。 ★肋板可采用整块材料制成，长肋板为节省材料 可用零料拼接而成。由于肋板尺寸影响装配质量， 故要求其宽度只能小1mm左右，长度尺寸允许有稍 大的误差。 ★肋板的四个角应严格保证直角，尤其是肋板与 上翼板接触的两个角，这样才能保证厢形梁在装配 后腹板与上翼板垂直，并且使厢形梁在长度方向上 不会产生扭曲变形。
6.3 起重机焊接结构
⑶ 腹板上拱度的制备 制造厢形梁的主要技术问题是焊接变形的控制。 从梁断面积形状和焊缝分布看，对断面重心左右 基本对称，焊后产生旁弯的可能性较小，而且比 较容易控制；但对断面水平轴线上下是不对称的， 因小肋板都在上方，即焊缝大部分分布在轴线上 部，焊后要产生下挠变形。这和技术要求规定上 拱是相反的。因此，为了满足技术要求，腹板应 预制出数值大于技术要求的上拱度，具体可根据 生产条件和所采用的工艺程序等因素来确定，上 拱沿梁的跨度对称跨中均匀分布。
图6-69 桥式起重机 1－桥架 2－运移机构 3－载重机构
6.3 起重机焊接结构
★桥式起重机主梁分单梁和双梁结构； ★梁的横截面又分为工字形和厢形。 ★吨位较小的起重机（5吨以下），多为工字形 单梁结构，而大吨位的桥式起重机都是厢形双主梁 再由两端梁连接而成的桥架式结构。
பைடு நூலகம்
6.3 起重机焊接结构