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焊接的效果特别与正确的焊接构件设计有关。

(1)力争焊缝量少。这不仅因为焊接成本与焊缝量成正比，而且从预防焊接应力与变形的角度看，多余的焊缝反而是有害的。因此应力争将焊件设计成由较大的分件组成。与厚而较短的焊缝相比，薄而较长的焊缝，有相同的承载焊缝面(al)。其中a为焊缝厚度，l为其设计长度)，而焊缝量(a2l)较小。旋转体的环形焊缝可以厚些。

(2)结构零件宜尽量采用扁钢和型钢拼接，并尽量利用边角余料。

(3)应尽量避免或简化对坯料的加工和相应的工装设备。

(4)收缩应力和应力集中效应也宜通过结构猎施予以减小，如结构的可延伸性;挖除高应力区的焊缝;采用薄层多道焊;横维和筋板尽可能避免，交叉位置横缝中断;此外，横筋板只采用薄的贴角缝(3mm厚)焊接。

(5)刚性和抗振的、弯曲和扭转刚度大的焊接件，可用薄壁的箱形和管形断面实现。

(6)板梁和箱形梁因有弯曲和锈蚀的危险，宜采用连续焊缝，受力缝厚为4～10m(点固缝厚 3mm);箱形梁的开口端尽可能封焊住，以提高强度和防锈。

(7)简支梁的焊缝尽可能配布在支座附近，以免承受过大的弯曲力矩。

(8)对于压杆，如果压力可以通过良好的支承传递，焊缝可取承受1/10压力。

(9)如果附加的收缩应力不能完全消除，计算受拉的断面时增大作用力或者减小许用应力。

(10)在材料的冷作变形部位应避免布置焊缝

1、几何连续性原则1）几何连续性原则，避免在几何突变处设置焊缝，这里应力集中，如果不能避免，则设定过渡结构。

2）焊缝连接的两侧，板厚不一致，不能保证几何形状的连续性，则设定过渡结构

2、避免焊缝重叠1）避免焊缝重叠，多条焊缝交汇处刚性大，结构翘曲严重会加大焊缝内应力；2）结构多次过热，材料性能下降，应避免。措施有三个：a、加辅助结构；b、切除部分；c、焊缝错开。

3、 焊缝根部优先受压焊缝根部优先受压，焊缝根部有裂纹，易产生缺口，承受拉载荷能力<承受压载荷能力。

4、避免铆接式结构 铆接式结构通常用衬板搭接形式，焊缝多，费材料，造价高，且导致力流转折，提高了焊缝处的应力水平

5、避免尖角 避免尖角，焊接处尖角定位困难，且尖角热容体太小，尖角易被熔化

6、便于焊接前后的处理操作和检测准则结构的设计便于焊接前、后的处理、焊接的操作和检测。

1）足够大的操作空间；2）焊接时易于定位，易于操作，电极不会和周围的板粘结；3）焊接后便于检查；7、 对接焊缝强度大及动载荷设计准则 对接焊缝强度较大，尤其动载荷时优先采用

8、 焊接区柔性准则 焊接时的热变形在冷却后不能完全消除，产生残余变形，引起热应力。 解决措施：1）热处理工艺降低热应力；2）降低焊接区周围的刚性，从根本上减少内应力的产生。

9、焊接，减少焊缝的数量，减少焊缝的长度。2）焊接的强度总会低于母材3）焊接过程的热应力总会对材料特性有影响。

10、 材料的可焊性，碳钢中的碳含量 材料的可焊性，碳钢中的碳含量<0.22%11 、前处理、后处理工艺 前处理、后处理工艺12、 焊缝受载形式利于焊接工艺准则 焊缝受载形式利于焊接工艺的进行

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设计知识（十四）——焊接件设计2

了解了焊接基本知识及符号后，接下来进入焊接件具体设计阶段。要点如下：

坡口形式设计。根据不同的接头形式可选择相应的坡口形式，具体知识翻阅机械设计手册。

焊脚尺寸设计。焊脚尺寸设计的依据是等强度原则，具体知识请查阅相关资料，焊脚尺寸要合理，尺寸大了焊接变形大，工作量大，尺寸小了强度不够。

注意避让焊缝。是把焊缝在图纸上标注出来，这样直观看到焊缝，设计时可合理避让焊缝。新手设计经常会出现板放不下去的情况，要注意。

注意焊接空间。设计时要考虑可操作性，人工焊接的情况占大部分，人手操作不到或者人眼观察不到都会导致无法焊接。

箱体类会出现封板后里面无法焊接的情况，注意开塞焊孔。

设计时要着重考虑焊接顺序，合理的焊接顺序可保证可操作性及强度。

要考虑焊接变形的影响。焊脚尺寸选择合理，薄板要采用相应的焊接工艺。

明确焊后加工要素，留够加工余量，这样可选择合理的板厚。新手会出现板厚或者尺寸设计不合理导致加工余量大，增加成本；或加工余量太小打不到设计要求。

需要去应力退火的焊接件设计时要留工艺孔，使得排气顺利，减小冷却后的变形。

两条焊缝不要交叉，尽量拉开距离，多向应力交错及热影响区太近会大大降低此处材料性能，容易出现强度问题。

总结：具体设计时可参考以上要点。

焊接过程中未焊透是指母材金属之间没有熔化，焊缝金属没有进入接头的部位根部造成的缺陷。根据焊接件的焊接方式可以分为根部未焊透和中间未焊透。

根部未焊透是由于液态焊缝金属未进入根部钝边，多半存在于开V型或U型坡口的单面焊，中间未焊透是由于液态金属未进入中间钝边，多半存在于双V型或双U型坡口双面焊。

焊缝未焊透缺陷部位

焊缝中存在未焊透将减少其有效面积，严重造成焊接件强度等力学性能下降。未焊透还会造成应力集中，严重降低焊缝的疲劳强度。另外，当焊接件处于承载应力状态下，未焊透还有可能发展为裂纹，终可能导致焊缝开裂。未焊透危害性大于气孔、夹渣和夹钨等缺陷，属于危害性较大的缺陷。以下两幅图为母材厚度8~15mm埋弧焊焊缝，气刨焊缝整体未焊透图。

焊缝中未焊透缺陷

焊缝中未焊透缺陷

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未焊透的原因

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（1）焊接电流小，熔深浅；

（2）坡口和间隙尺寸不合理，钝边太大；

（3）磁偏吹影响；

（4）焊条偏芯度太大；

（5）层间及焊根清理不良。

使用较大电流来焊接是防止未焊透的基本方法。另外，焊角焊缝时，用交流代替直流以防止磁偏吹，合理设计坡口并加强清理，用短弧焊等措施也可有效防止未焊透的产生。

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