焊接的結構設計

設計焊接件時，不僅要考慮到焊件的使用性能，還要考慮焊件結構的工藝性能，使焊件生產簡便、質量優良、成本低廉。結構設計主要指焊件結構工藝性，包括結構材料的選擇、接頭形式、焊縫布置等方面。

1.合理選材、減少焊縫

在滿足焊接件使用性能的前提下應盡量選用焊接性能良好的材料。低碳鋼和普通低合金鋼的焊接性能良好，價格低廉，焊接工藝簡單，易于保證焊接質量，應優先選用，而W（C）大于0.5％的碳鋼和碳當量大于0.6％的合金鋼焊接性能不好，應盡量避免使用。在選擇兩種不同材料進行焊接時，應注意其焊接性的差異。在設計焊接結構時，應盡量采用工字鋼、槽鋼和鋼管等成型材料，對形狀比較復雜的部分可采用鑄鋼、鍛鋼和沖壓件進行焊接。這樣可以減少焊縫數量，簡化焊接工藝及增加結構件的強度和剛度，如圖所示。

減少焊縫數量實例

a)用四塊鋼板焊成  b)用兩根槽鋼焊成

2.盡量選用等厚度的材料進行焊接

盡量選用等厚度的材料進行焊接，這樣可避免應力集中以及接頭兩邊受熱不均而產生焊不透等缺陷。如采用厚度不等的材料進行焊接時，應在較厚的板材上加工出過渡形式，如圖所示。

不等厚板的過渡接頭

a)丁字接 b)角接 c)對接

3.合理選擇焊接接頭形式

（１）常見接頭形式

接頭的基本形式有對接接頭、搭接接頭、角接頭和Ｔ 形接頭。接頭形式的選擇主要根據結構形狀、使用要求和焊接工藝等確定。

（２）接頭形式的選擇

對接接頭應力分布均勻、接頭質量容易保證，且節省材料，應用最廣泛，但焊前準備和裝配要求較高。

搭接接頭不需開坡口，裝配要求不高，一般用于受力不大的結構，受力時產生附加彎矩，金屬消耗量較大，應盡量避免使用。

Ｔ形接頭僅用于接頭構成直角或一定角度連接時。

4.坡口結構形式

當焊接厚度較大時，為了保證焊透，接頭處應根據工件厚度加工出各種坡口，常見坡口形式有Ｉ 形、Ｖ 形、Ｘ 形、Ｕ 形和Ｋ 形。對接接頭坡口形式如圖所示；角接接頭坡口形式如圖所示。

對接接頭坡口形式

常見角接接頭坡口形式

5.合理布置焊縫

１）焊縫的位置應便于操作， 如圖所示。

焊縫的位置與操作空間的關系

２）焊縫應避開最大應力和應力集中的部位， 如圖所示。

焊縫應避開最大應力和應力集中的部位

a)不合理  b)合理

３）焊縫布置應盡量分散，如圖所示。因為焊縫交叉和密集會使接頭部位嚴重過熱，機械性能下降，產生變形和裂紋。焊縫應盡量對稱布置。

焊縫布置

a)焊縫布置應盡量分散 b)焊縫布置應盡量對稱