![焊接結構[用焊接方法製造的金屬結構]](/img/7/ab5/nBnauM3XzYjMxUTMxMDMzUTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLzAzL1AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg "焊接結構[用焊接方法製造的金屬結構]")
簡介
金屬焊接是指通過適當的手段，使兩個分離的金屬物體產生原子或分子間結合而連線成一體的連線方法。
在產品製造中，焊接與熱切割是一種十分重要的加工工藝。據工業已開發國家統計，每年僅需要進行焊接加工後使用的鋼材就占鋼總產量的45%左右。焊接不僅可以解決各種鋼材的連線．而且還可以解決鋁、銅等有色金屬材料的連線．因而已廣泛套用於機械製造、造船、海洋開發、汽車製造、百油化工、航天技術、原子能、電力、電子技術及建築等部門。
焊接結構的優點
焊接結構具有一系列其他結構無法比擬的優點，主要體現在以下幾個方面：
1、焊接結構的整體性強。由於焊接是一種金屬原子間的連線，剛度大、整體性好，在外力作用下不會像其他機械連線那樣因間隙變化而產生過大的變形，因此焊接接頭的強度、剛度一般可達到與母材相等或相近，能夠隨基本金屬承受各種載荷的作用。
2、焊接結構的強度高、質量輕。焊接結構多採用軋材製造，承受衝擊載荷能力強，且鋼材比磚石、混凝土等建築材料的強度要高出很多倍，套用現代焊接技術製造出的焊接接頭，其強度高於母材。
焊接結構的零件或部件可以直接通過焊接方法進行連線，不需要附加任何連線件。與鉚接結構相比，具有相同結構的質量可減輕10%～20%。
3、焊接結構的安全性能高。由於鋼材具有良好的塑性，在一般情況下，不會因偶然超載或局部超載造成突然斷裂破壞，而是事先出現較大的變形預兆，以便採取補救措施。鋼材還具有良好的韌性，對作用在結構上的動載荷適應性強，為焊接結構的安全使用提供了可靠保證。
在一定的應力範圍內，鋼材處於理想彈性狀態，與工程力學所採用的基本假定較符合，故計算結果準確可靠，以確保焊接結構的安全使用。
4、焊接結構的緻密性好。由於焊縫的緻密性，焊接結構能保證產品的氣密性和水密性要求，這是鍋爐、儲氣罐、儲油罐等壓力容器在正常工作時不可缺少的重要條件。
5、焊接結構的經濟效益好。焊接結構在使用一些型材時比軋制更經濟。例如用寬扁鋼與鋼板焊成的大型工字鋼（高度大於700mm）往往比軋制的型鋼成本更低。
焊接結構生產一般不需要大型、特殊和昂貴的設備，投資少、見效快，容易適應不同批量產品的生產，產品更新換代快速方便，經濟效益好。
焊接結構套用
焊接結構套用廣泛，主要表現在以下幾個方面：
①焊接結構適應製作的外形尺寸範圍特別大。不僅可以製造微型機器零件（採用微焊接技術），而且可以製造大型鋼結構，特別適用於幾何尺寸大而形狀複雜的產品，如船體、桁架、球形容器等。對大型或超大型的複雜工程，可以將結構分解，對分解後的零件或部件分別進行焊接加工，再通過總體裝配焊接成一個整體結構。
②可以製造任意外形的結構，並能實現現場安裝。
③可以實現異種材料的連線，如異種金屬的連線、金屬與非金屬的連線等，從而使焊接結構的材料運用更加合理。
焊接結構分類
1、梁及梁繫結構
這類焊接結構的工作特點是組成梁繫結構的元件受橫向彎曲，當由多根梁通過剛性連線組成梁繫結構（或稱框架結構）時，各梁的受力情況將變得較為複雜。
2、柱類結構
這類焊接結構的特點是承受壓應力或在受壓的同時又承受縱向彎曲應力。結構的斷面形狀多為“工”字形、“箱形”或管式圓形斷面。柱類焊接結構也常用各種型鋼組合成所謂虛腹虛壁式組合截面。採用這些形式都可增大慣性矩，提高結構的穩定性，同時也節約材料。
3、格架結構
它由一系列受拉或受壓桿件組合而成，各桿件以節點形式互相連線組成各種形狀結構，如桁架、網路剛架和骨架等。
4、殼體結構
這類結構承受較大的內部壓力，因而要求焊接接頭具有良好的氣密性，如容器、貯器、和管道等，多用鋼板焊制而成。
5、骨架結構
這類結構外形如同人體骨架，多用於起重運輸機械，通常承受動載荷，故而要求它具有最小的重量和較大的剛度，船體骨架、客車棚架及汽車車廂和駕駛室等均屬此類結構。骨架和格架結構的原材料多為各種型鋼，有時將兩類結構統稱為格架桁架結構。
6、機器和儀器的焊接零件
這類結構最適宜於在交變載荷或多次重複性載荷下工作。因此對這類結構要求具有精確的尺寸才能保證加工出的主要部件或儀表零件的質量。屬於該類結構的有機座、機身、工具機橫樑及齒輪、飛輪和儀表樞軸等。這類結構採用鋼板焊接或鑄焊、鍛焊聯合工藝，可以解決鑄鍛設備能力不足的問題，同時大大縮短了製造周期。
在焊接結構製造過程中需要考慮的基本問題如圖1—2所示。在確保結構部件上焊接接頭質量的同時，為了滿足加工條件，既要提高生產率，又要通過改善製造時的作業環境來增加安全性。對於焊接結構製造技術人員來說，選擇適當的材料、充實加工設備和技術工人的加工技術能力時重要的職責。
焊接結構的發展
焊接結構的發展關鍵在於製造技術和鋼鐵的產量。
1、焊接已成為關鍵的製造技術
焊接作為組裝工藝之一，通常被安排在製造流程的後期或最終階段，因而對產品質量具有決定性的作用。正因為如此，在許多行業中，焊接被視為一種關鍵的製造技術。
2、焊接顯現了極高的技術含量和附加值
如今，焊接已經進人了一個嶄新的發展階段。當今世界許多最新的科研成果、前沿技術和高新技術，如計算機、微電子、數字控制、信息處理、工業機器人、雷射技術等，已經被廣泛地套用於焊接領域，這使得焊接的技術含量得到了空前的提高，並在製造過程中創造了極高的附加值。
3、焊接已成為現代工業不可分離的組成部分
在工業發達的美國，焊接被視為“美國製造業的命脈，而且是美國未來競爭力的關鍵所在”。其主要根源就是基於這樣一個事實：許多工業產品的製造已經無法離開焊接技術的使用。
在人類發展史上留下輝煌篇章的國家體育場“鳥巢”鋼結構焊接工程、三峽水利工程、西氣東輸工程等均採用了焊接結構。以西氣東輸工程項目為例，全長約4300km的輸氣管道，焊接接頭的數量竟達35萬個以上，整個管道上焊縫的長度至少1.5萬km。離開焊接，簡直無法想像如何完成這樣的工程。
