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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。

焊接是不可拆的连接。把需要连接的两个金属零件在连接的地方局部加热并填充熔化金属，或用加压等方法使之熔合在一起，其焊接熔合处即焊缝。

焊接结构的优点（质量轻，连接可靠，工艺过程和设备简单等优点。）：

1）和铸造结构相比，焊接结构质量轻，结构设计自由度大，因不需制模，故制造周期短、成本低，小批量时这一优点更突出；

2）和铆接、螺栓结构相比，这种结构无间隙，便于防腐，另外，因不需附件，故也有结构质量轻的优点。

焊接结构对焊接质量要求很高，保证焊接质量是采用焊接结构的关键。

保证或提高焊接质量的三种途径：

1）材料：材料选择重要的一条是可焊性，碳钢中的碳的质量分数少于0.22%，其可焊性能良好；

2）工艺：工艺包括前处理、后处理和焊接工艺，其中焊接技能是决定因素。

3）结构：结构影响因素主要是焊缝受载形式、大小、是否有利于焊接工艺的施行等。

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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

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