焊接结构设计与工艺
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- 讲述主要结构件焊接，机行车焊接，型材焊接现代意义的焊接技术起源于19世纪初的西方国家，尤其在1888年俄罗斯人Slavianoff发明了金属极电弧焊后，焊接技术的应用得到了迅猛的发展，各种金属焊接结构产品应运而生，大到数十万吨的油轮，小到微电子产品，用途极其广泛。
随着现代工业制造业的高速发展和焊接技术的不断进步，焊接作为一种金属连接的工艺方法，在金属结构制造和生产中已基本取代了铆接连接工艺；焊接与铸造、锻压、切削加工和热处理等加工工艺方法的组合，也已成为机械制造业的主要加工方法。许多传统的铸造、锻造结构，也由焊接结构或铸－焊、锻－焊组合结构所代替。
焊接结构是由金属材料轧制的板材或型材作基本元件，采用焊接加工方法，按照一定结构组成的并能承受载荷的金属结构。各种焊接结构产品被广泛应用于重型矿山机械、冶炼设备、起重运输设备、汽车和机车车辆、电站设备、建筑与厂房结构、航空与航天技术装备、石油化工设备、容器与管道、船舶与海洋结构、桥梁、集装箱、机器结构制造业和国防工业装备制造等领域中。有些产品，例如大型厚壁超高压容器，除了采用焊接加工技术外，是难以找到更好的制造方法的。
现代大型建筑结构均采用焊接金属结构形式，与其他建筑结构比较，焊接金属结构具有强度大、重量轻等优点，因此特别适用于工业厂房、高层建筑、大跨度结构、以及要求重量轻和可移动的承重结构等。
机器制造业是焊接结构可以推广应用的另一个广阔领域。矿山冶炼、石油化工、交通运输、能源宇航及海洋工程等各个工业部门所用的大型机器设备、仪器和仪表的机体、骨架及主要元、器件等，都越来越广泛的采用焊接结构。
一个国家焊接结构用钢量的多少，能说明其工业化的先进程度。在先进的工业国中，焊接结构产品的用钢量已达到总用钢量的50%以上，我国现已达到40%~45%。我国2009年钢产量达5.68亿吨，接近世界的一半，成为世界第一钢铁大国，同时也成为焊接结构（主要是钢结构）制造大国。为了制造如此庞大数量的焊接结构产品，需要建立大量专门制造焊接结构的工厂（例如集装箱制造厂、压力容器制造厂等），而在更多的工厂（例如锅炉厂、起重机厂、造船厂）中，均设有焊接车间，并且是工厂的主要生产车间。焊接车间完成任务的好坏，直接关系到整个工厂的经济效益和产品质量的优劣。
1.1焊接结构的特点及应用
焊接结构主要是指焊接的金属结构，绝大多数是钢结构，由于其具有优良的力学性能和其他方面的使用性能，较易于适应各方面的使用要求，较少受尺寸和形状的限制，制造过程简单，结构重量轻，便于运输和安装。所以，焊接结构在国民经济中几乎所有的工业部门和广阔的生活领域中都有大量的应用。
焊接结构能够得到如此广泛的应用和高速发展，是因为其具有一系列优点：
① 焊接结构的接头是一种金属原子间的连接，接头刚度大、整体性好，在外力作用下不会像机械连接那样因间隙变化而产生较大的变形。同时，产品的密封性容易保证。
② 焊接结构可以由各种不同形状与厚度的金属材料连接组合而成，甚至由不同种类的金属材料连接组合而成。还可以由铸钢件与锻钢件连接组合而成，从而使结构中不同性能的材料应用更恰当，充分发挥不同材料的性能特点，做到物尽其用。此外，焊接结构中各零部件间通常可直接用焊接连接，不需要采用附加的连接件，同时焊接接头的强度一般可与母材相当。因此，比照其他连接方法，焊接既节约了材料，又减轻了产品的重量，还降低了生产成本，可谓一举三得。
③ 与其他加工工艺方法相比，焊接结构的制造生产一般不需要大型、贵重的设备，因而建设焊接结构生产厂时设备投资少、见效快，而且生产厂容易适应不同批量焊接产品的生产，更换产品型号和品种也比较方便。
④ “以小拼大”是焊接的优势之一。焊接加工特别适用于几何尺寸大而材料比较分散的制品，例如船舶的壳体、桁架结构等。焊接可以将大型、复杂的结构分解为许多小零件或部件分别加工，然后通过焊接连接成整体结构，从而扩大了工作面，简化了结构的加工工艺，缩短了加工周期。
⑤ 节约能源，利于环保。每吨焊接结构件比铸件大约节能35%左右，与锻件相比也有节能优势，且焊接生产条件优于铸造和锻造生产条件，有害物排放量也比较少。...
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