一文了解焊接件结构设计准则

连接方式中, 焊接属于不可拆的那种。需连接的两个金属零件, 在要连接的地方进行局部加热, 还要填充熔化金属, 或者采用加压等办法, 促使它们熔合到一块, 而焊接熔合的地方就是焊缝。

焊接结构具备这样一些优点, 质量是比较轻的, 连接是可靠的, 工艺过程是不太复杂并且设备是不算繁杂等。

1）与铸造结构作比较, 焊接结构有着质量比较轻的特点, 且其结构设计所拥有的自由度是很大的, 由于不需要进行制模, 所以制造周期方面比较短, 成本也比较低, 在小批量生产时分, 这一优点会显得更加突出。

2）与铆接以及螺栓结构相比较而言, 这种结构不存在间隙, 在便于实施防腐方面具有优势, 除此之外, 由于不需要附件, 所以在结构质量方面也是比较轻的, 具备这样的优点。

对焊接结构而言, 其对于焊接质量有着相当高的要求, 而确保焊接质量乃是采用焊接结构的关键所在。

保证或提高焊接质量的三种途径：

1）材料选择, 最为重要的一条是可焊性, 碳钢之中, 具有碳的质量分数少于0.22%这种情况, 其具备的可焊性能良好。

2）工艺, 具体涵盖前处理, 后处理以及焊接工艺, 而此之中, 焊接技能乃是起到决定作用的关键因素。

3）结构, 起影响作用诸因素里, 主要存在焊缝承载形式, 焊接的大小情况, 对焊接工艺施行有无便利条件这些方面。

焊接件结构设计准则：

1）几何连续性准则：

焊缝的强度, 特别是其动载荷强度, 并包括其影响区的强度, 通常比周围材料的强度要低, 而且往往还存在着内应力, 所以应该尽可能地把焊缝设置在应力水平比较低的区域。

例如：避免在几何形状突变处设置焊缝（因为这里应力集中。）；

欲连接焊缝的两侧, 有时没办法担保几何形状的连续性, 常见的状况是板厚不一样。针对这种情况, 在进行结构设计的时候, 要预留过渡结构, 进而减轻几何形状的突变性。

工程应用实例：

（1）不同板厚焊接时，留有过渡结构，减轻几何形状的突变性；

（2）焊接压力容器的时候, 曲率突变的那个点, 应力集中相当严重, 那一块儿也是高应力的区域, 是不适合设置焊缝的, 把封头在距离焊接的地方一定的区域进行弯曲, 这样就能让焊缝处不再出现曲率突变了。

（3）焊接不同厚度管时，尽量将焊缝错开，避免圆周焊缝。

2)避免焊缝重叠准则：

复杂结构进行焊接时, 常常会碰到多条焊缝交叉重叠这种情况, 焊缝交汇的地方刚性很大, 结构翘曲得极为严重, 进而使得焊缝内应力加大。结构多次出现过热现象, 材料性能有所下降, 容易发生裂纹。这些状况都会致使焊接结构承载性能降低, 所以焊缝交叉重叠这种情况应当予以避免。

防止焊缝的交叉重叠的结构措施有三种：

（1）加辅助结构；

（2）切除部分；

（3）焊缝错开。

3）焊缝根部优先受压准则：

即焊接构件在遭受弯曲作用时而一面受拉另一面受压时, 应把焊缝根部放置于受压的那一面, 由于焊缝根部会容易出现缺口作用, 且其承拉载荷的能力相较于承压载荷的能力要差些, 所以对于载荷方向有变化的焊接构件能够采用双面焊。

4）避免铆接式结构准则：

在工程实际当中, 存在不少焊接结构, 它们是跟着铆接结构模仿得来的, 这类结构经常运用衬板、和搭接等形式, 表面看起来好像增强了承载的能力但是实际上根本不是这样。

5）避免尖角准则：

尖角的地方要进行焊接定位真的很难, 焊接质量也不容易确保, 并且热熔体实在太小, 尖角很容易就被熔化了, 这样的焊接结构不应该被采用。

6）便利焊接工艺准则：

对于焊接结构进行设计时, 不但要达成结构自身功能所提出的要求, 而且还一定要符合焊接工艺的相关要求, 焊接工艺当中, 不仅涵盖焊接自身这个方面, 同时还包含前期处理、后期处理以及检测这些内容。

（1）要有足够大的操作空间；

（2）焊接要方便定位；

（3）焊接件要方便检测；

（4）点焊需要有足够大的平台，避免电极与旁边的板材粘结。

7）对接焊优先准则：

焊缝存在多种形式, 当中对接焊缝的强度是最高的, 在承受的载荷比较大的情形下, 尤其是在动载荷发挥作用的时候会优先选用, 然而并非在所有状况下对接焊都占据优先地位, 举例来说角焊缝尽管强度比不上对接焊缝那么高呢, 不过它不需要进行前期处理, 能够节省成本, 在载荷不算大的时候是能够优先采用的。

8）焊接区柔性准则：

焊接时，那焊接区域因高温作用, 构件出现热变形, 两构件在此状态下被连接成一体, 当焊接热量消散时, 因引发的热变形因自由变形遇到新限制而无法完全消除, 进而产生残余变形, 引发内应力 造成。消除这种内应力普通的办法是把焊接好的构件做热处理。采用热处理流程固然能够有效降低或消除内应力, 提升焊接质量, 然而也提升了构件的制造成本, 构件较大时, 热处理还比较困难。通过有意图的结构设计也能够减少内应力。

焊接区内应力产生, 其根本原因在于, 结构自由变形受到了一定限制, 焊接区周围刚性越大, 这种限制就越大, 所以, 在有可能的状况下, 应当尽量去减少焊接区周围构件的刚性, 如此一来, 便从根本上减少了内应力的产生。

9）焊接量最少准则：

对于焊接结构而言, 最好的那种是焊接量最少的结构, 所以要尽可能地减少焊缝的个数以及焊接量。焊缝的机械性能在原则上相较于母材是差一些的, 焊接量要是大了, 那就意味着过热影响区域会变大, 并且会使得结构所产生的内应力以及热变形也变得更大, 这样一来就提高了对于热处理以及结构校正的要求。

附：简述焊接件图样表达。

于焊接件图里把焊接要求予以表达之际, 通常得把焊缝的型式、尺寸清晰地表示出来, 有时候还得将焊接方法以及要求说明一下。

焊缝代号是由基本符号, 以及辅助符号, 还有补充符号指引线, 和焊缝尺寸符号等共同构成的。其中, 基本符号用于展现焊缝横剖面形状, 而辅助符号则是用来对焊缝辅助要求加以说明的。

一般来讲, 指引线是由箭头线构成的, 并且还有两条基准线, 其中一条呢, 是实线, 另一条则是虚线。