焊接结构设计1

1焊接件图2第1节概述3使用焊接的连接方式形成的零件称焊接结构件，简称焊接件。焊接主要是利用电流或火焰产生的热量将被连接件局部加热至熔化，或以熔化的金属材料填充，或用加压等方法将被连接件熔接，使焊件达到原子结合的一种加工方法。焊接是一种不可拆连接，具有连接可靠、节省材料、工艺简单、结构重量轻、易于现场操作等优点。焊接在造船、机械、电子、化工、建筑等工业部门中都得到广泛的应用。4金属焊接件图是焊接施工所用的一种图样。前面所介绍的有关图样的表达方法和尺寸标注等均适用于焊接件图样。但是，焊接件图中，除了应把焊接件的形状、尺寸和一般技术要求表达清楚外，还必须将与焊接有关的内容表达清楚，如焊缝的标注等。56第2节焊接工艺相关概念7与焊缝有关的主要名词：☆接头☆坡口☆焊缝8一、焊接接头的类型用焊接方法连接的接头称为焊接接头（简称为接头）。它由焊缝、熔合区、热影响区及其邻近的母材组成。在焊接结构中焊接接头起两方面的作用：第一是连接作用，即把两焊件连接成一个整体；第二是传力作用，即传递焊件所承受的载荷。9根据GB／T3375-1994《焊接名词术语》中的规定，焊接接头可分为10种类型，见图1。其中以对接接头和T形接头应用最为普遍。a）对接接头b）T形接头c）十字接头d）搭接接头e）角接接头f）端接接头g）套管接头h）斜对接接头i）卷边接头j）锁底接头10二、常用坡口的形式根据设计或工艺需要，将焊件的待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽称为坡口。开坡口的目的是为了得到在焊件厚度上全部焊透的焊缝。坡口的形式由GB/T985.1－2008《气焊、焊条电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口》等标准制定。常用的坡口形式见图2。a）I形坡口b）Y形坡口c）带钝边U形坡口d）双Y形坡口e）带钝边单边V形坡口11三、表示坡口几何尺寸的参数和作用（1）坡口面焊件上所开坡口的表面称为坡口面，见图3。12（2）坡口面角度和坡口角度焊件表面的垂直面与坡口面之间的夹角称为坡口面角度，两坡口面之间的夹角称为坡口角度，见图4。开单面坡口时，坡口角度等于坡口面角度；开双面对称坡口时，坡口角度等于两倍的坡口面角度。坡口角度（或坡口面角度），应保证焊条能够自由深入坡口内部，不和两侧坡口面相碰，但角度太大将会消耗太多的填充材料，并降低劳动生产率。13（3）根部间隙焊前，在接头根部之间预留的空隙称为根部问隙。亦称装配间隙。根部间隙的作用在于焊接底层焊道时，能保证根部可以焊透。因此，根部间隙太小时，将在根部产生焊不透现象；但太大的根部间隙，又会使根部烧穿，形成焊瘤。14（4）钝边焊件开坡口时，沿焊件厚度方向未开坡口的端面部分称为钝边。钝边的作用是防止根部烧穿，但钝边值太大，又会使根部焊不透。15（5）根部半径U形坡口底部的半径称为根部半径。根部半径的作用是增大坡口根部的横向空间，使焊条能够伸人根部，促使根部焊透。16四、Y形、带钝边U形、双Y形三种坡口的优缺点比较当焊件厚度相同时，三种坡口的几何形状见图5。a）Y形坡口b）带钝边U形坡口c）双Y形坡口17（1）Y形坡口1）坡口面加工简单。2）可单面焊接，焊件不用翻身。3）焊接坡口空间面积大，填充材料多，焊件厚度较大时，生产率低。4）焊接变形大。（2）带钝边U形坡口1）可单面焊接，焊件不用翻身。2）焊接坡口空间面积大，填充材料少，焊件厚度较大时，生产率比Y形坡口高。3）焊接变形较大。4）坡口面根部半径处加工困难。（3）双Y形坡口1）双面焊接，因此焊接过程中焊件需翻身，但焊接变形小。2）坡口面加工虽比Y形坡口略复杂，但比带钝边U形坡口的简单。3）坡口面积介于Y形坡口和带钝边U形坡口之间，生产率高于Y形坡口，填充材料比Y形坡口少。18五、焊缝的种类焊接后焊件中所形成的结合部分称为焊缝。按结合形式，焊缝可分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝和端接焊缝四种。（1）对接焊缝在焊件的坡口面间或一零件的坡口面与另一零件表面间焊接的焊缝称为对接焊缝。对接焊缝可以由对接接头形成，也可以由T形接头（十字接头）形成，T形接头是指开坡口后进行全焊透焊接而焊脚为零的焊缝，见图8。a）对接接头形成的对接焊缝b）T形接头形成的对接焊缝19（2）角焊缝沿两直交或接近直交零件的交线所焊接的焊缝，见左图。同时由对接焊缝和角焊缝组成的焊缝称为组合焊缝，T形接头（十字接头）开坡口后进行全焊透焊接并且具有一定焊脚的焊缝，即为组合焊缝，坡口内的焊缝为对接焊缝，坡口外连接两焊件的焊缝为角焊缝，见右图。20（3）塞焊缝是指两焊件相叠，其中一块开有圆孔，然后在圆孔中焊接所形成的填满圆孔的焊缝，见图11a。21（4）端接焊缝构成端接接头的焊缝，见图。加结构设计内容22六、表示对接焊缝几何形状的参数表示对接焊缝几何形状的参数有焊缝宽度、余高、熔深，见图。（1）焊缝宽度焊缝表面与母材的交界处称为焊趾。而单道焊缝横截面中，两焊趾之间的距离称为焊缝宽度。23（2）余高指超出焊缝表面焊趾连线上面的那部分焊缝金属的高度称为余高。焊缝的余高使焊缝的横截面增加，承载能力提高，并且能增加射线摄片的灵敏度，但却使焊趾处会产生应力集中。通常要求余高不能低于母材，其高度随母材厚度增加而加大，但最大不得超过3mm。24（3）熔深在焊接接头横截面上，母材熔化的深度称为熔深。一定的熔深值保证了焊缝和母材的结合强度。当填充金属材料（焊条或焊丝）一定时，熔深的大小决定了焊缝的化学成分。不同的焊接方法要求不同的熔深值，例如堆焊时，为了保持堆焊层的硬度，减少母材对焊缝的稀释作用，在保证熔透的前提下，应要求较小的熔深。25七、表示角焊缝几何形状的参数根据角焊缝的外表形状，可将角焊缝分成两类：焊缝表面凸起带有余高的角焊缝称为凸角焊缝；焊缝表面下凹的角焊缝称为凹角焊缝。表示角焊缝几何形状的参数有焊脚、角焊缝凸度和角焊缝凹度。26（1）焊脚角焊缝的横截面中，从一个焊件上的焊趾到另一个焊件表面的最小距离称为焊脚。焊脚值决定了两焊件的结合强度，它是最主要的一个参数。（2）凸度凸角焊缝横截面中，焊趾连线与焊缝表面之间的最大距离。（3）凹度凹角焊缝横截面中，焊趾连线与焊缝表面之间的最大距离。27第3节焊接工艺要求的图示法28视图视图中焊缝画法如图a、b所示。允许采用粗线（2～3倍粗实线宽度）表示焊缝，如图c，但同一图样中，只允许采用一种画法。在表示焊缝端面的视图中，通常用粗实线绘出焊缝的轮廓。必要时，可用细实线画出焊接前的坡口形状等，如图d所示a)b)c)d)29剖视图或断面图在剖视图或断面图上，焊缝的金属熔焊区，通常应涂黑表示，如图e。若同时需要表示坡口等的形状时，熔焊区部分亦可用细实线画出焊接前的坡口形状，如图f所示e)f)30轴测图用轴测图示意地表示焊缝的画法，如图g、h所示g)h)31局部放大图必要时，可将焊缝部位放大表示并标注，如图i所示i)32焊缝应按焊接完成的结果绘制33图示法中标注焊缝符号当在图样中采用图示法绘出焊缝时，通常应同时标注焊缝符号，如图j、k所示j)k)34第4节焊接工艺要求在图样中的标注35在图样上标注焊接方法、焊缝形式和焊缝尺寸的代号称为焊缝符号。为了简化图样上的焊缝，一般应采用标准规定的焊缝符号表示。必要时，也可用一般的技术制图方法表示。焊缝符号应清晰表达所要说明的信息，不使图样增加更多的注解。36一、焊缝符号的组成在图样上标注焊接方法、焊缝形式和焊缝尺寸的代号称为焊缝符号。根据GB/T324—2008《焊缝符号表示法》的规定，完整的焊缝符号包括基本符号、指引线、补充符号及数据等。基本符号指引线补充符号数据数据数据37基本符号表示焊缝横截面的基本形式或特征。序号名称示意图符号1卷边焊缝（卷边完全熔化）2I形焊缝3V型焊缝4单边V型焊缝5带钝边V型焊缝6带钝边单边V型焊缝7带钝边U型焊缝8带钝边J型焊缝9封底焊缝10角焊缝11塞焊缝或槽焊缝12点焊缝13缝焊缝14堆焊二、基本符号38序号名称示意图符号1卷边焊缝（卷边完全熔化）2I形焊缝3V型焊缝4单边V型焊缝5带钝边V型焊缝6带钝边单边V型焊缝7带钝边U型焊缝8带钝边J型焊缝9封底焊缝10角焊缝11塞焊缝或槽焊缝12点焊缝13缝焊缝14堆焊392基本符号的组合标注双面焊焊缝或接头时，基本符号可以组合使用。序号名称示意图符号1双面V型焊缝（X焊缝）2双面单V型焊缝（K焊缝）3带钝边双面V型焊缝4带钝边双面单V型焊缝5双面U型焊缝403、基本符号和指引线的位置规定a）基本要求在焊缝符号中，基本符号和指引线为基本要素。焊缝的准确位置通常由基本符号和指引线之间的相对位置决定，具体位置包括：——箭头线的位置；——基准线的位置；——基本符号的位置。基本符号指引线补充符号数据数据数据41b）指引线指引线由箭头线和基准线组成，参见图a。加了尾部符号的指引线参见图b。a）b）42①箭头线焊缝符号的箭头线用细实线绘制。箭头直接指向的接头侧为“接头的箭头侧”，与之相对的则为“接头的非箭头侧”。43②箭头线的位置箭头线相对焊缝的位置一般没有特殊要求，但是在标注单边V形、单边Y形、单边U形焊缝时，箭头线应指向带有坡口一侧的工件。44③基准线焊缝符号的基准线由两条相互平行的细实线和细虚线组成。基准线一般应与图样的底边相平行；必要时也可与底边垂直。实线和虚线的位置可根据需要互换。45④基本符号与基准线的相对位置为了能在图样上确切地表示焊缝的位置，基本符号相对基准线的位置规定如下：——基本符号在实线侧时，表示焊缝在箭头侧；46——基本符号在虚线侧时，表示焊缝在非箭头侧；47——对称焊缝允许省略虚线；——在明确焊缝分布位置的情况下，有些双面焊缝也可省略虚线。484、基本符号的标注示例49补充符号用来补充说明有关焊缝或接头的某些特征（如表面形状、衬垫、焊缝分布、施焊地点等）。序号名称符号说明1平面焊缝表面通常经过加工后平整2凹面焊缝表面凹陷3凸面焊缝表面凸起4圆滑过渡焊趾处过渡圆滑5永久衬垫衬垫永久保留6临时衬垫衬垫在焊接完成后拆除7三面焊缝三面带有焊缝8周围焊缝沿着工件周边施焊的焊缝标注位置为基准线与箭头线的交点处9现场焊缝在现场焊接的焊缝10尾部可以表示所需的信息三、补充符号501、补充符号的应用示例512、补充符号的标注示例523、其他补充标注及说明a）周围焊缝当焊缝围绕工件周边时，可采用圆形的符号。b）现场焊缝用一个小旗表示野外或现场焊缝。c）焊接方法的标注必要时，可在焊缝符号的尾部符号内标注焊接方法代号。53焊缝不是角焊缝5455三面焊缝标注不合理，宜标注在右箭头处56四、特殊焊缝的标注表给出了两种常用特殊焊缝的标注示例。5758五、焊缝尺寸1、焊缝尺寸及在焊缝符号中的标注a）一般要求必要时，可以在焊缝符号中标注焊缝尺寸。焊缝尺寸参见表。5960b）标注规则尺寸在焊缝符号中的标注方法参见图。标注规则如下（当箭头线方向改变时，下例规则不变。）：焊缝横截面的尺寸标注在基本符号的左侧焊缝长度方向的尺寸标注在基本符号的右侧坡口角度、坡口面角度、根部间隙的尺寸标注在基本符号的上方或下方相同焊缝数量（N）标注在尾部；焊接方法等也可标注在尾部。当需要标注的尺寸数据较多容易引起误解时，应在尺寸数据前标注相应的焊缝尺寸符号61c）焊缝符号尾部标注内容的次序尾部需要标注的内容较多时，可参照如下次序排列，且每个款项应用斜线“∕”分开。——相同焊缝数量；——焊接方法代号；——缺欠质量等级（按照GB/T19418的规定）；——焊接材料（按照相关焊接材料标准）。622、焊缝尺寸的标注示例6364653、关于焊缝尺寸的其他规定a）确定焊缝位置的尺寸不在焊缝符号中标注，应将其标注在图样上。b）在基本符号的右侧无任何尺寸标注又无其他说明时，表示焊缝在工件的整个长度方向上是连续的。c）在基本符号的左侧无任何尺寸标注又无其他说明时，表示对接焊缝应完全焊透。d）塞焊缝、槽焊缝带有斜边时，应标注其底部的尺寸。664、焊接方法代号每种焊接工艺方法可通过代号加以识别。焊接及相关工艺方法一般采用三位数代号表示。其中，一位数代号表示工艺方法大类，二位数代号表示工艺方法分类，而三位数代号表示某种工艺方法。常见的焊接方法代号