設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)者既要很好了解產(chǎn)品使用性能的要求，如載荷大小、載荷性質(zhì)（動(dòng)載荷、靜載荷、交變載荷）、使用環(huán)境（室內(nèi)、室外、介質(zhì)性質(zhì)）以及有關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)程，又要考慮到焊接結(jié)構(gòu)的工藝性，如焊接結(jié)構(gòu)件材料的選擇、焊接方法的選擇、焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)等，還要考慮到制造單位的質(zhì)量管理水平、產(chǎn)品檢驗(yàn)技術(shù)等有關(guān)問(wèn)題，才能設(shè)計(jì)出一個(gè)比較容易生產(chǎn)、質(zhì)量?jī)?yōu)良、成本低廉的焊接結(jié)構(gòu)（產(chǎn)品）。

5.1　焊接結(jié)構(gòu)件材料的選擇

低碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性良好，能夠簡(jiǎn)化焊接工藝，而且價(jià)格低廉，應(yīng)優(yōu)先選用。重要的焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)的要求選材，如焊接鍋爐和壓力容器，應(yīng)選用專用的鍋爐鋼。

5.2　焊縫的布置

焊接工藝對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的要求，主要體現(xiàn)在對(duì)焊縫布置的要求。一般來(lái)說(shuō)，焊縫布置應(yīng)遵循下列原則：

①焊縫的布置應(yīng)盡可能分散，如圖4.5.1所示。

②焊縫的位置應(yīng)盡可能對(duì)稱布置，如圖4.5.2所示。

③焊縫應(yīng)盡量避開(kāi)最大應(yīng)力和應(yīng)力集中的位置，如圖4.5.3所示。

④焊縫應(yīng)盡量避開(kāi)機(jī)械加工表面，如圖4.5.4所示。

⑤焊縫位置應(yīng)便于焊接操作，如圖4.5.5所示。

圖4.5.1　焊縫分散布置的設(shè)計(jì)

圖4.5.2　焊縫對(duì)稱布置的設(shè)計(jì)

圖4.5.3　焊縫避開(kāi)最大應(yīng)力與應(yīng)力集中位置的設(shè)計(jì)

圖4.5.4　焊縫遠(yuǎn)離機(jī)械加工表面的設(shè)計(jì)

圖4.5.5　焊縫位置便于手弧焊的設(shè)計(jì)

5.3　焊接方法的選擇

焊接方法的選擇應(yīng)根據(jù)材料的焊接性、工件厚度、各種焊接方法的使用范圍、生產(chǎn)率和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備條件等綜合考慮來(lái)定。低碳鋼及普通低合金鋼，用各種焊接方法焊接，焊接性都良好。若為薄板輕型結(jié)構(gòu)，無(wú)密封要求，則用點(diǎn)焊方法。若為密封容器，則用縫焊。若工件為厚板重型結(jié)構(gòu)，則采用電渣焊較合適。若工件為10～20 mm中等厚度，則采用手弧焊、埋弧焊為宜。若工件為長(zhǎng)直縫，生產(chǎn)批量大，可用埋弧自動(dòng)焊。若工件為單件生產(chǎn)或焊縫短又處于空間不同位置，則采用手弧焊為宜。若焊接合金鋼、不銹鋼、鋁合金等工件，宜用氬弧焊來(lái)保證接頭質(zhì)量。若是棒料、管子、型鋼等的對(duì)接，宜采用電阻焊或摩擦焊；如沒(méi)有這些設(shè)備，則用手弧焊。若工件不大、強(qiáng)度要求不高，但尺寸要求精確而且焊縫致密，則可采用釬焊。

5.4　接頭形式的選擇與設(shè)計(jì)

接頭形式應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀、強(qiáng)度要求、工件厚度、焊后變形大小、焊條消耗量、坡口加工難易程度等各方面因素綜合考慮決定。

根據(jù)《手工電弧焊焊接接頭的基本形式與尺寸》（GB 985—80）規(guī)定，焊接碳鋼和低合金鋼的接頭形式可分為對(duì)接接頭、角接接頭、丁字接頭及搭接接頭4種，常用接頭形式基本尺寸如圖4.5.6所示。

圖4.5.6　手工電弧焊接頭形式

對(duì)接接頭受力比較均勻，是用得最多的接頭形式，重要受力焊縫應(yīng)盡量選用。搭接接頭因兩工件不在同一平面，受力時(shí)將產(chǎn)生附加彎矩，而且金屬切除量也大，一般應(yīng)避免采用。但搭接接頭不需開(kāi)坡口，裝配時(shí)尺寸要求不高，對(duì)某些受力不大的平面聯(lián)結(jié)與空間架構(gòu)，采用搭接接頭可節(jié)省工時(shí)。

角接接頭與丁字接頭受力情況都較對(duì)接接頭復(fù)雜些，但接頭成直角或一定角度聯(lián)結(jié)時(shí)，必須采用這類(lèi)接頭形式。

手工電弧焊板厚在6 mm以下對(duì)接時(shí)，一般可不開(kāi)坡口直接焊成。板厚較大時(shí)，為了保證焊透，接頭處應(yīng)根據(jù)工件厚度預(yù)制各種坡口，坡口角度和裝配尺寸可按標(biāo)準(zhǔn)選用。厚度相同的工件常有幾種坡口形式可供選擇，V形、U形坡口只需一面焊，可焊到性較好，但焊厚角變形較大，焊條的消耗量也大些。X形和雙面U形坡口兩面施焊，受熱均勻，變形較小，焊條消耗量較少，但必須兩面都可焊到，所以有時(shí)受到結(jié)構(gòu)形狀限制。U形和雙面U形坡口根部較寬，允許焊條深入與運(yùn)條，容易焊透，而且焊條消耗量也較??；但因坡口形狀復(fù)雜，需用機(jī)械加工準(zhǔn)備坡口，成本較高，一般只在重要的受動(dòng)載的厚板結(jié)構(gòu)中采用。

設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)件最好采用相等厚度的金屬材料，以便獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。如果采用兩塊厚度相差較大的金屬材料進(jìn)行焊接，則接頭處會(huì)造成應(yīng)力集中，而且接頭兩邊受熱不勻易產(chǎn)生焊不透等缺陷。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，不同厚度金屬材料對(duì)接時(shí)，允許的厚度差見(jiàn)表4.5.1。如果δ1-δ超過(guò)表中規(guī)定值，或者超過(guò)2（δ1-δ）時(shí)，應(yīng)在較厚板料上加工出單面或雙面斜邊的過(guò)渡形式，如圖4.5.7所示。

表4.5.1　不同厚度金屬材料對(duì)接時(shí)允許的厚度差

圖4.5.7　不同厚度金屬材料對(duì)接的過(guò)渡形式

鋼板厚度不同的角接與丁字接頭受力焊縫，可考慮采取如圖4.5.8所示的過(guò)渡形式。

圖4.5.8　不同厚度的角接與丁字接頭的過(guò)渡形式

埋弧自動(dòng)焊的接頭形式與手工電弧焊基本相同，但由于埋弧自動(dòng)焊選用的電流大、熔深大，所以板厚小于12 mm時(shí)可不開(kāi)坡口單面焊接，板厚小于24 mm時(shí)，可不開(kāi)坡口雙面焊接。焊更厚的工件時(shí)須開(kāi)坡口，坡口角度應(yīng)比手工電弧焊小些，一般為45°～60°，鈍邊應(yīng)比手工電弧焊大些，一般取為7～10 mm?？蓞⒖肌堵窕『负附咏宇^的基本形式與尺寸》（GB 986—80）選用。