【工程师手册】金属的焊接设计工艺

焊接是制造金属制品的一项重要工艺和技术，被广泛应用于机械制造、电讯和家用电器的各个行业。焊接的方法分类方法有很多种，不同的焊接方法其焊接工艺有所不同。

在设计金属材料之间的焊接结构时，首先考虑要焊接的金属之间的可焊性，不同的金属进行焊接和相同的金属进行焊接，其可焊性都是不一样的。特别是重要的焊接结构时，要仔细检查焊接材料之间的可焊性。

不同金属材料之间焊接及其焊接性能各不相同，具体见下表：

实际上，我们遇到最多的还是同种金属之间的焊接，主要是钢与钢的焊接，以及有色金属与有色金属之间的焊接。

钢与钢的可焊性

含碳量越低，钢合金中合金的含量越低，其焊接性能越好，含碳量和合金含量越大，可焊性不好，焊接时淬裂的可能性越大。

有色金属的焊接性能

有色金属的焊接，通常采用气焊和氩弧焊，并合理选择焊丝，才能到达理想的焊接性能。常用有色金属的焊接性能表：

点焊设计

点焊是电阻焊最常见的一种焊接方法是钣金结构设计中常用的焊接方式，常见的点焊接头是板材的搭接和折弯边接。

点焊的典型结构

应尽可能采用具有强烈水冷的通用电极进行点焊。点焊距离工件边缘的距离不应太小。

点焊的排列

点焊的排数在一般情况下，排成一列，在焊件要求有高强度时，允许用多行排列或交错排列。

钢板点焊直径以及焊点之间的距离

两板厚度之比在1：3范围内时，能成功地点焊，但焊接情况并不理想，为了焊接性能好，两板厚度之比最好采用1：1，或者接近1：1。

铝合金板材的点焊

工业纯铝（L1-6）、防锈铝（LF2-LF6、LF21）的焊接性较好，硬铝（LY11、LY12）的焊接性尚稍差一些。对铝合金的点焊，因其导热性好，铝合金板的焊点最小间距一般不小于板厚的8倍。

点焊的定位

点焊一般是采用以下三种方法定位的：

1）通过开工艺定位孔用销子定位

预先在工件1和工件2上打二个孔，焊接时用定位销来保证工件1与工件2之间的相对位置X和Y，如下图，这样的定位容易获得较高的定位精度，定位简单方便。

为了规范和统一定位孔的直径，便于定位销的通用性，点焊工艺定位孔直径D最好选择1.7和3.0。

这种定位方法一般实用于焊接的两个零件不在整件的外表，或者尽管在外面但定位孔不影响美观的情况。

2）制作定位工装焊接

对于象机箱机柜的前门等零件，对外观影响较大，因为造型和美观的原因，不能开定位孔，一般需要用专门的定位工装，焊接时对焊接件定位，其焊接精度取决于定位工装的精度。

角焊

通讯行业的机箱机柜的钣金结构设计中，经常会用到角焊，特别是机柜的结构设计中，为了达到较高的框架强度和刚度，经常需要进行角焊。

但是，这种角焊焊接质量不易控制，焊接后，外侧要打磨，效率较低，特别是焊缝较长时，焊接容易变形，如果焊接的板材较薄，板材还容易焊通，造成零件报废。

所以，建议尽量不要采用这种焊接结构，特别是批量很大的小盒体钣金零件，原则上，为了避免打磨、保证焊接质量和加工进度、降低成本和报废率，应该尽可能避免这种焊接，如果外观和设计上许可，尽可能采取下图所示拉铆、螺装、点焊代替钣金间的角焊。

缝焊

缝焊如下图所示，是钣金焊接中特别是机柜、底座中常见的焊接方式，焊接牢固，焊接后零件刚度好，但是，一般都需要打磨。

同上面所述的角焊的情况一样，为了避免打磨，原则上，在批量很大的小盒体机箱或类似的产品中，应该尽量避免采用。

来源：王峰博士