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典型焊接结构的生产工艺技师培训班学习课件学习目的•焊接结构的品种繁多，应用广泛，但任何结构都是由简单的梁、柱、座、容器等基本结构组成，我们从简单结构着眼分析几种典型焊接产品的结构制作工艺，重点描述其制造难点、技术关键及其生产工艺，以便进一步巩固理论知识，以提高分析和解决实际问题的能力。一简单结构梁和柱的焊接工艺•梁的定义：泛指水平方向的长条形承重构件，有支座支承，以承受的外力以横向力和剪力为主，以弯曲为主要变形的构件称为梁。•柱的定义：柱是结构中垂直的主结构件,承托在它上方（下方）物件的重量。梁柱的分类•分为箱型•工字型（H型）梁和柱的结构特点•主要由上盖板、下盖板、腹板及附件等组成，也有的直接由型钢组焊而成。其外形尺寸取决于承重量、跨度、工作形式。工字梁•常用的工字梁断面形状如上图，最简单的工字梁由三块板组成，焊接四条角焊缝，结构简单，焊接工作量小，应用最广泛；为了提高承载能力可以增加翼缘厚度而采用双层翼缘板的工字梁，也增加型钢梁的腹板高度，并且使焊缝避开受力复杂的位置，将腹板接宽的工字梁；当梁的上部有较大的载荷，并需要纵向加劲提高上部的稳定性时，可采下图所示的工字梁；将两个工形梁叠放并栓接在一起，称为叠形梁。箱型梁•箱形梁的断面形状为封闭形，整体结构刚性大，可以承受较大外力，常用的箱形梁的断面形状见图，是由钢板与钢板、型钢和钢板、型钢珮型钢组合焊接成的箱形梁，它结构简单，焊接量小，受型钢轧制的限制，它们截面尺寸较小；如果设计大截面尺寸的箱形梁就需要采用钢板组合焊接；为了提高箱形梁的整体刚度，需要在盖板和腹板上焊接纵向加劲肋。•焊接箱形梁断面形状根据梁的截面形状是否有变化，又可分为等截面梁和变截面梁两大类。等截面梁结构简单，制造方便。变截面梁主要是根据梁长度方向上的受力大小不同，通过改变盖板的厚度、腹板的宽度或腹板的外形来达到梁截面尺寸的变化。梁的焊接•2，1板材对接焊缝设置，由于钢板长度的限制，当梁度大于板长时，盖板对接时均需开坡口焊透，坡口向上，平位施焊；腹板对接焊缝立位施焊（有条件时尽量平位施焊），腹板厚度较薄时，开单面坡口，如果腹板厚度较厚，开双面坡口。为了保证下盖板对接焊缝与腹板正对段的焊接质量，腹板端部应开适当的过焊孔。梁对接焊缝坡口梁与梁对接焊缝，一般位于梁受弯矩较小处，避免对接焊缝分布在梁跨度中间区域。另外，在同一对接口处，盖板对接焊缝与腹板对接焊缝可以错开布置，避免对接焊缝位于同一截面上，无特殊要求焊缝应错开5倍的板厚且不小于100。•2，2焊接顺序，小型梁先焊接盖板、腹板对接焊缝，焊接完成后，再焊接主角焊缝。主角焊缝的焊接应先焊下盖板，确保挠度，采取两人双面对称从中间向两端焊接。如无条件双面对称焊接，则采取如下图所示1-4的顺序进行焊接。主焊缝焊接完成后再组焊筋板等附件。1板材对接焊缝设置2焊接顺序焊接变形的控制•1，1尽量减少焊缝数量在设计焊缝结构时应当避免不要的焊缝，尽量选用型钢、冲压件代替焊接件、以减少肋板数量来减少焊接和矫正变形的工作量。•1，2合理选择焊缝形状及尺寸对于板厚较大对接接头应选X型坡口，减少熔敷金属总量以减少焊接变形。在保证有足够能力的条件下，应尽量选用较小的焊缝尺寸和最小焊脚尺寸。并且采用断续焊缝比连续焊缝更能减少变形。对于受力较大的T形或十字接头，应采用开破口的角焊缝，这样比一般角焊缝可大大减少焊缝金属、减少焊缝变形量。•1，3合理设计结构形式及焊缝位置设计结构时应考虑焊接工作量最小以及部件总装时的焊接变形量最小。对于薄板结构，应选合适的板厚、减少骨架间距及焊角尺寸，以提高结构的稳定性、减少波浪变形。此外，还应尽量避免设计曲线形结构。因为采用平面可使固定状态下的焊接装备比较简单，易于控制焊接变形。由于焊缝的横向收缩通常比纵向收缩显著，因此应尽量将焊缝布置在平行于要求焊接变形量最小的方向。焊缝的位置应尽量靠近截面中心轴，并且尽量对称于该中心轴，以减少结构的弯曲变形。1、改进焊接设计（对设计师的要求）焊接变形的控制•（1）反变形焊前将构件装配成具有与焊接变形相反方向的预先反变形。反变形的大小应以能抵消焊接变形为要。•（2）刚性固定将构件加以固定来限制焊接变形，而对角变形及波浪形较为有效。这种方法虽然可以减少焊接变形，但同时却又增加了焊接应力。•（3）选用合理的焊接方法及焊接参数选用线能量较高的焊接方法，控制热输入量，可以减少焊接变形。选用不同的焊接参数，也可以控制及调节弯曲变形。•（4）选择合理的装配焊接顺序构件在装配过程中，截面的重心位置在不断地变化着，因而影响焊接变形量。所以同样的构件，采用不同的装配焊接顺序，就有不同的变形量，通常将构件分成部件，分别装配焊接，其顺序应做具体分析，对于重要的构件还应进行模拟试验。分布在截面中心线两侧的焊缝，通常是先焊的一侧焊缝所产生的弯曲变形比后焊的一侧所产生的变形要大。所以，确定焊接顺序的原则是：焊缝少的一侧先焊，对于截面形状、焊缝布置均匀对称的构件，应当采用对称焊接施工。同一条焊缝也可采用跳焊、逐步退焊等措施，可以影响焊接温度场，减少焊接变形量。•（5）预拉伸法采用机械的预拉伸、加热的预拉伸、或者机械的与加热的两种方法同时使用的预拉伸，可以使薄板预先得到拉伸与伸长，这是在张紧的薄板上装配焊接骨架，可以很好地防止波浪变形。2、采取工艺措施（对制作的要求）焊接变形的矫正•1，手锤锻（敲）打：利用铁锤手工敲打变形焊接工件，为防止敲坏工件，一般要垫铁（最好是软金属材料），这是最简单的矫正方法。•2，对于薄型焊件，可采用辗压设备，如擀平机等，对焊缝及周围进行辗压，达到矫正目的；没有设备也可以根据实际情况利用现场的大货车，铲车等重车进行轮压。•3，对于简单，中小型焊接构件，可利用千斤顶（液压的，螺杆的均可）进行矫正。•4，对于刚度大，强度大的焊接件，可用压机（油压机，水压机，气压机）进行矫正。•5，对于型材可用专门的矫正设备（如辊压机等）进行矫正。（1）机械矫正法采用手工锤击、压力机等机械方法使构件的材料产生新的塑性变形，使之消除焊接变形。焊接变形的矫正•弯曲变形•1，点状加热：就是在金属表面集中一个点加热，圆点直径约10-20mm，点距在50-150mm,常加热完一个点后，立即用软锤敲击加热点，薄板敲打时背应加垫铁，并加水冷却（湿抹布擦拭也可），主要适合薄板的波浪形变形的矫正。也用厚铝孔板压紧加热•2，条状加热：在工件表面加热成条状带，带宽及带密度根据变形量决定，适用于厚板，变形量大，刚性大的结构（如粱，柱等）。•3，三角形加热（楔形加热）：加热区成三角形，三角形底边收缩量大于顶端收缩量，适用于刚度大，变形大的构件，比如弯曲变形。•4，整体加热：适用于数量大，焊件小的情况下，考虑采用整体加热，给以机械矫正（趁热打铁）缓冷，这对于淬火性较强的材料很实用。•扭曲变形•1，条状加热•2，框形加热2，加热矫正法，是通过加热的方法使变形部位的金属再次膨胀—收缩产生的变形来消除焊接产生的变形。加热矫正法的热源主要是火焰加热，决定加热矫正效果主要因素为:加热位置，加热温度和加热区形状；其中成败的关键是加热位置的正确选择，一般简构件凭经验判断；对于复杂构件要反复测试才能找到最佳加热位置。加热温度的判断，一般目测，也可用市售的测温仪（计）进行测量，加热温度一般不超过800℃（樱红色）。梁与柱的不同点•梁与柱，由于其工作条件不同，对挠度的要求不一样，梁要有必要的承载挠度，柱则要求直线度。•切不可“偷梁换柱”。