金属结构件焊接

在结构件焊接图上表达焊接要求时，一般需要将焊缝的型式、尺寸表示清楚，有时还要说明焊接方法和要求。

焊缝代号由基本符号、辅助符号、补充符号指引线和焊缝尺寸符号等组成。基本符号表示焊缝横剖面形状、辅助符号说明对焊缝的辅助要求。

指引线一般由箭头线和两条基准线（一条为实线，一条为虚线）组成。

焊接件是各类工程机械设备结构中的重要组成部分。在施工作业过程中，焊接件开裂是设备常见故障之一。焊接开裂时，会影响设备正常运行，甚至造成无法作业，导致停工。

对工程机械常见焊接件开裂与修复技术的研究，是设计、工艺与维修人员密切关注的课题。随着工程机械焊接结构趋向于高参数、大型化、耐磨、重载、轻量化的方向发展，焊接构件制造也不断应用新材料、新工艺、新技术。

焊接构件不仅要满足产品设计性能、参数要求，还要求焊接接头具备更高的可靠性，同样对焊接件开裂预防与修复技术也要求更加严格。

焊接开裂的基本原因

企业在产品结构件设计、加工、检验等过程建立了有效的质量控制体系，力求提高焊接接头性能，达到预防、消除焊接缺欠，保证焊缝可靠性的目标。但是，焊接由于其自身的特点而被视为“特殊过程”。

这是因为焊接作为一种热加工技术，其随后的检验根本无法充分验证其加工结果，不能完全控制与了解焊接接头性能是否达到了预期的要求。事实上，所有的焊接产品都是带着这种未知的“问号”进入用户的手中运行和使用。

大型焊接件在实际生产中是指体积庞大、自身质量大、由结构钢焊接而成的零部件，随着机械工业的发展，大型结构件不仅在工业生产中被广泛应用，而且对其尺寸精度和形位公差提出了更高的要求。本文从焊接变形产生的机理角度进行探索，提出了减少焊接变形的措施，并对焊后减少焊接应力、焊接变形矫正等方面提出有效的解决方法。

一、焊接变形产生的机理

众所周知，焊接过程是利用电弧热、物理热、化学热等热能将母材金属及焊材融化形成焊接熔池，熔池凝固从液相转变成固相的结晶过程，本质上是一个冶金过程。焊接凝固和铸造凝固虽然都经历结晶成核、长大的过程。但前者是非平衡凝固，后者是平衡凝固，二者有很大区别。

1、焊接熔池体积小，冷却速度快。其平均冷却速度高达100ºC/S，约为铸造的104倍。所以焊缝金属中极易形成气孔、裂纹、夹杂、偏析等缺陷。

2、熔池中的液态金属处于过热状态，熔池中心与边缘的液态金属温度梯度比铸造高103-104倍。

3、熔池在运动状态下结晶，结晶前沿随热源同步移动，结晶主轴逆散热方向并向热源中心生长，到焊缝中心区停止生长。此区是杂质易聚集区。

4、母材融合线上存在大量现成表面，在半融化晶粒上形核后外生长成联生结晶，表现出焊接熔池非均质形核的特点。

钢结构焊接对接焊优先准则：

焊缝形式多样，其中对接焊缝强度高，在载荷较大的情况下，特别在动载荷作用下优先采用，但不是在任何情况下下对接焊都优先，比如角焊缝虽然强度不及对接焊缝高，但它不需前处理，节省成本，在载荷不大时可优先采用。

焊接区柔性准则：

焊接过程中，焊接区受高温作用，构件产生热变形，两构件在这种状态下被连为一体，当焊接热量消逝时，由于引起的热变形因自由变形受到新的限制而不能完全消除，从而产生残余变形，引起内应力。消除这种内应力的常用方法是将焊接好的构件进行热处理。采用热处理工艺固然可有效地减低或消除内应力，提高焊接质量，但同时也提高了构件的制造成本，构件较大时，热处理还较困难。通过有目的的结构设计也可以减少内应力。

焊接区内应力产生的根本原因是结构自由变形受到一定的限制，焊接区周围的刚性越大，这种限制越大，因此在可能的情况下，应尽量减少焊接区周围构件的刚性，这样从根本上减少了内应力的产生。

焊接量少准则：

好的焊接结构是焊接量少的结构，应尽可能减少焊缝个数和焊接量。焊缝的机械性能原则上比之母材差，焊接量大，意味着过热影响区大，结构产生的内应力和热变形大，从而提高了热处理和结构校正的要求。

钢结构焊接件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：材料选择最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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