用焊接方法製造的部件或構件。焊接結構廣泛應用於起重機、鐵路車輛、汽車、橋樑、船舶、建築、鍋爐、高壓管道和容器等。焊接結構雖較鉚接結構出現晚,但發展迅速,已基本上代替瞭鉚接結構。大跨度鐵路橋梁多採用栓焊結構。構件先用鋼板在工廠焊成,在工地上將組裝構件用高強度螺栓通過節點板連接成為整體鋼橋。在重型機械製造中,常採用鑄-焊或鍛-焊結構。鑄件或鍛件分段製造,然後焊接成為整體結構,這樣既可降低單個鑄件或鍛件的重量,又可保留鑄件或鍛件的特點。

  特點 與鉚接結構比較,焊接結構在設計上比較靈活,不受板厚限制,密封性好,沒有釘孔削弱結構強度,連接時不用輔助板材,便於自動化施工,因而具有重量輕、工時少等優點。與鑄造或鍛造結構比較,焊接結構可以大大減輕重量,便於設計出輕型結構和薄壁結構。在同一焊接結構中可以根據各個部位的使用要求,在不同部位采用不同鋼材,因而能發揮各類鋼材的特點。焊接結構還有加工餘量小、加工周期短、成本低等優點。它的重量約為同類鑄造結構或鍛造結構的20~45%。

  設計 正確的結構設計和制造安裝是保證焊接結構安全使用的必要條件。首先,選用鋼材應註意工藝上和經濟上的合理性。對於承受振動載荷和在低溫下工作的結構,要選用韌性好、缺口敏感性低的鋼材,必要時進行焊接性試驗。設計時的要點是:避免焊縫過於集中和接近;采用的焊縫佈置方案應具有最小的焊接殘餘應力和最小的焊接變形;避免采用剛性拘束過大的焊縫;焊縫位置應便於施焊和便於自動化焊接;焊縫尺寸應盡可能小;承受動載的結構要註意焊縫外形的平緩過渡,在拉應力區不要隨意焊接其他附件;在結構外型上避免輪廓線的不連續、截面尺寸的急劇改變和帶有缺口等。

  焊接結構的抗疲勞和脆斷問題也很重要。焊接接頭的疲勞強度設計已漸趨完善,通過各種受力條件下的實驗,已能得出相應的設計參數。對於低溫脆斷設計,已能應用斷裂力學分析理論解決一些問題,但尚有待進一步完善。

  制造 在制造焊接結構時,應采用與鋼材性能相匹配的焊接材料,選用合適的焊接方法和工藝,焊後應嚴格檢驗焊接質量。在焊接接頭的各種缺陷中,以焊接裂紋對焊接接頭的強度影響最大,其次是咬邊和未焊透的影響。氣孔的影響較小。各種焊接缺陷都會不同程度地降低焊接接頭的疲勞強度和沖擊韌性,因此超過允許尺寸的缺陷都必須消除。降低或消除焊接殘餘應力能提高焊接結構的低溫抗脆斷能力。通常,采用錘擊焊縫、水壓試驗和焊後正火處理或回火處理等措施,也能提高焊接接頭的疲勞強度。

參考書目

 田錫唐主編:《焊接結構》,機械工業出版社,北京,1982。