焊件是不可拆卸的連接。將需要連接的兩個金屬零件局部加熱并填充熔化金屬,或通過加壓等方式熔合在一起,焊接熔合處即焊縫。
焊接結構的優點(重量輕、連接可靠、工藝和設備簡單等。
1)與鑄造結構相比,焊接結構重量輕,結構設計自由度大。由于不需要成型,制造周期短,成本低,小批量時優勢更加突出;
2)與鉚接和螺栓結構相比,該結構無縫隙,易于防腐。此外,由于不需要附件,結構質量輕。
焊接結構對焊接質量要求很高,保證焊接質量是采用焊接結構的關鍵。
有三種方法可以保證或提高焊接質量:1)材料:選材的重要條件之一是可焊性。碳鋼中碳的質量分數小于0.22%,可焊性好;
2)工藝:工藝包括前處理、后處理和焊接工藝,不銹鋼非標定制 ,其中焊接技能是決定性因素。
3)結構:結構影響因素主要是焊縫的承載形式、尺寸、是否有利于焊接工藝的實施等。
焊件結構設計規范:1)幾何連續性準則:
焊縫及其影響區的強度,尤其是其動載荷強度,一般低于周圍材料,往往具有內應力。因此,焊縫應盡可能設置在應力水平較低的區域。
舉例來說:避免在幾何形狀突變處設置焊縫(因為這里的應力集中);
焊縫兩側有時無法保證幾何形狀的連續性,常見的是板厚不同。在結構設計中應保留過渡結構,以減少幾何形狀的突變。
工程應用實例:
(1)焊接不同板厚時,留有過渡結構,減少幾何形狀的突變;
(2)焊接壓力容器時(曲率突變點,應力集中嚴重,也是高應力區,不宜設置焊縫),封頭在離焊接處一定距離的區域彎曲,使焊縫處不再有曲率突變;
(3)焊接不同厚度的管道時,盡量錯開焊縫,避免圓周焊縫。
2)避免焊縫重疊的原則:
復雜結構的焊接往往會遇到多個焊縫交叉重疊的問題,焊縫交叉剛度大,結構翹曲嚴重,從而增加焊縫的內應力。結構多次過熱,材料性能下降,容易出現裂紋。這將導致焊接結構承載力下降,因此應避免焊縫的交叉重疊。