【正文】 傳熱、冶金和力學(xué)等學(xué)科的復(fù)雜過(guò)程。一旦焊接中的各個(gè)過(guò)程都實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)模擬，就能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)確定焊接各種結(jié)構(gòu)和各種材料時(shí)的最佳設(shè)計(jì)方案、工藝方法和焊接參數(shù)。傳統(tǒng)上，焊接工藝總是要通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，以獲得可靠而經(jīng)濟(jì)的焊接結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)模擬只要通過(guò)少量驗(yàn)證試驗(yàn)證明數(shù)值方法在處理某一問題上的適用性，大量篩選工作即可由計(jì)算機(jī)完成，省去了大量的試驗(yàn)工作，從而大大節(jié)約了人力、物力和時(shí)間，在新的工程結(jié)構(gòu)及新材料的焊接方面具有很重要的意義。計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的水平還決定了自動(dòng)化焊接的范圍。此外，計(jì)算機(jī)模擬還廣泛用于分析焊接結(jié)構(gòu)和接頭的強(qiáng)度和性能等問題。2）數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與專家系統(tǒng)：用于焊接工藝設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)的選擇、焊接缺陷診斷、焊接成本預(yù)算、實(shí)時(shí)監(jiān)控、焊接CAD、焊工考試等。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)目前已經(jīng)滲透到焊接領(lǐng)域的各個(gè)方面，從原材料、焊接試驗(yàn)、焊接工藝到焊接生產(chǎn)。典型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有焊接工藝評(píng)定、焊接工藝規(guī)程、焊工檔案管理、焊接材料、材料成分和性能、焊接性、焊接CCT圖管理和焊接標(biāo)準(zhǔn)咨詢系統(tǒng)等。這些數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為焊接領(lǐng)域內(nèi)各種數(shù)據(jù)和信息管理提供了有利條件。焊接專家系統(tǒng)主要集中在工藝制定、缺陷預(yù)測(cè)和診斷、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等方面?，F(xiàn)有的焊接專家系統(tǒng)中，工藝選擇和工藝制定是最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，焊接過(guò)程的實(shí)時(shí)控制是重要的發(fā)展方向。3）計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制技術(shù)（CAQ）：用于對(duì)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)分析、焊接質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等。另外，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/制造（CAD/CAM）在焊接加工中的應(yīng)用也日益增加，主要用于數(shù)控切割、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和焊接機(jī)器人中?！?3】2選擇合適焊接坡口和焊接順序的意義根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝需要，在焊件的待焊部位加工并裝配成的一定幾何形狀的溝槽就叫做坡口。坡口又有單面坡口和雙面坡口之分，只構(gòu)成單面焊縫（包括封底焊）的坡口叫做單面坡口，形成雙面焊縫的坡口叫做雙面坡口。焊接順序是指工件上各焊接接頭和焊縫的焊接次序。而焊接方向是指焊接熱源沿焊縫長(zhǎng)度增長(zhǎng)的移動(dòng)方向?！?2】對(duì)接接頭是最常用的接頭形式，也是最完善的一種接頭形式。保證焊接質(zhì)量、減少焊接變形和焊接材料消耗，需把被焊工件的邊緣加工成各種形式的坡口，進(jìn)行坡口對(duì)焊。根據(jù)焊件的厚度不同，有卷邊對(duì)接接頭、平對(duì)接接頭和坡口對(duì)接接頭形式。對(duì)接接頭坡口形式有I形、V形、Y形、X形、U形、雙Y形、K形、L形等。例如，鍋爐鍋筒的縱、環(huán)焊縫都是對(duì)接接頭。一般情況下，手工電弧焊焊接6 mm以下和自動(dòng)焊焊接14 mm的焊件時(shí)，采用V形坡口，V形坡口加工較方便，但焊后工件容易發(fā)生變形；鋼板厚度為12～60 mm時(shí)，可采用X形坡口，X形坡口比V形坡口好，在同樣厚度下，它能減少焊著金屬量約1/2，另外，由于焊縫對(duì)稱，焊件變形小，它主要用于大厚度以及要求變形較小的結(jié)構(gòu)中；U形及雙U形坡口的焊著金屬量更少，焊接變形也少，但這種坡口加工較復(fù)雜，一般只在較重要的及板厚較大的結(jié)構(gòu)中采用，如電站鍋爐鍋筒用電弧焊焊接的環(huán)縫常采用這種形式。在工業(yè)鍋爐制造中，因受加工條件限制，一般采用V形坡口和不對(duì)稱的X形坡口，對(duì)于小直徑鍋筒筒體，內(nèi)側(cè)不便用自動(dòng)焊施焊時(shí)，常采用V形坡口?！?5】 T形接頭坡口T型接頭將相互垂直的工件用（角）焊縫連接起來(lái)的接頭。這種接頭種類較多，能承受各種方向的外來(lái)和力矩。這類接頭應(yīng)避免采用單面角焊縫，因?yàn)榻宇^的根部有較深的缺口，其承受能力較低。【14】T形接頭坡口型式在焊接結(jié)構(gòu)中被廣泛采用，特別是船體結(jié)構(gòu)中，約70%的焊縫是這種接頭型式。板厚在30 mm以下時(shí)可以不開坡口，若接頭需承受載荷，則應(yīng)按鋼板厚度和對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，可分別選用單邊V形、K形或雙U形等坡口形式，保證焊透，對(duì)于工作壓力≥ MPa的鍋爐，其鍋筒或集箱與管子進(jìn)行角焊縫連接時(shí)，則無(wú)論厚度如何都必須在管端或鍋筒、集箱上開坡口。厚板T形接頭開坡口的焊縫的經(jīng)濟(jì)意義較大，因?yàn)榻呛缚p的尺寸與焊角尺寸的平方成正比，用開坡口來(lái)代替不開坡口的角焊縫，可節(jié)省大量人力和物力。角接接頭多用于箱型結(jié)構(gòu)，小型鍋爐中鍋筒和封頭連接就屬于這種形式，根據(jù)焊件厚度和坡口準(zhǔn)備不同，角接接頭可分為不開坡口、單邊V形、V形以及K形4種形式。為獲得高質(zhì)量的焊接接頭，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)钠驴谛褪?。坡口的選擇，主要取決于母材厚度、焊接方法和工藝要求。選擇時(shí)，應(yīng)注意以下問題：盡量減少填充金屬量；坡口形狀容易加工；便于焊工操作和清渣；焊后應(yīng)力和變形盡可能小。在壓力容器的現(xiàn)場(chǎng)組焊過(guò)程中，我們會(huì)遇到平、立、橫、仰等多種焊接位置，而且焊接量大，焊工容易疲勞，為了既保證焊接質(zhì)量，又提高焊接速度，改善焊接條件，我們可以從合理地設(shè)計(jì)和選取不同參數(shù)尺寸的坡口形式入手。各帶之間環(huán)縫的焊接通常采用橫焊，這種焊接位置易產(chǎn)生焊接缺陷。為了改善橫焊位置的施焊條件，提高焊接質(zhì)量和速度，可以采用上下板邊坡口角度不等的坡口形式。由于俯橫焊和仰橫焊的施焊難度不一樣，還可以采用類似平仰焊位置坡口深度不等的坡口形式。這種坡口的特點(diǎn)主要是：板邊坡口α＞β，可以防止焊接熔池中熔化金屬下淌，焊工操作難度減少，防止上板邊的咬邊。還可以適當(dāng)增大電流，以提高焊接速度，同時(shí)，也容易保證焊接質(zhì)量，當(dāng)H＞h時(shí)，其作用與平仰焊位置相似。根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝要求，在焊件的待焊部位加工成一定幾何形狀和尺寸的溝槽，叫坡口。作用是：1)使熱源(電弧或火焰)能到達(dá)焊縫根部，保證根部焊透。2)便于操作和清理焊渣。3)調(diào)整焊縫成型系數(shù)，獲得較好的焊縫成型。4)調(diào)節(jié)基本金屬與填充金屬的比例。采用坡口焊縫的主要作用是為了保證接頭能焊透而不出現(xiàn)工藝缺陷。在設(shè)計(jì)或選擇坡口焊縫時(shí)，必須注意施焊可達(dá)性，其中主要考慮坡口角度、根部間隙、鈍邊和根部半徑等參數(shù)。為保證厚度較大的焊件能夠焊透，常將焊件接頭邊緣加工成一定形狀的坡口。坡口除保證焊透外，還能起到調(diào)節(jié)母材金屬和填充金屬比例的作用，由此可以調(diào)整焊縫的性能。坡口型式的選擇主要根據(jù)板厚和采用的焊接方法確定，同時(shí)兼顧焊接工作量大小、焊接材料消耗、坡口加工成本和焊接施工條件等，以提高生產(chǎn)率和降低成本。根據(jù)GB98588規(guī)定，焊條電弧焊常采用的坡口形式有不開坡口（I形坡口）、Y形坡口、雙Y形坡口、U形坡口等。手工電弧焊板厚6mm以上對(duì)接時(shí)，一般要開設(shè)坡口，對(duì)于重要結(jié)構(gòu)，板厚超過(guò)3mm就要開設(shè)坡口。厚度相同的工件常有幾種坡口型式可供選擇，Y型和U型坡口只需一面焊，可焊到性較好，但焊后角變形大，焊條消耗量也大些。雙Y型和雙面U型坡口兩面施焊，受熱均勻，變形較小，焊條消耗量較小，在板厚相同的情況下，雙Y形坡口比Y形坡口節(jié)省焊接材料1/2左右，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型和雙面U型坡口根部較寬，容易焊透，且焊條消耗量也較小，但坡口制備成本較高，一般只在重要的受動(dòng)載的厚板結(jié)構(gòu)中采用?！?】生產(chǎn)壓力容器的廠商都應(yīng)該知道壓力容器焊接口對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量安全來(lái)說(shuō)是很重要的，對(duì)于焊接坡口的形式及設(shè)計(jì)都是有一定的要求的。在壓力容器的現(xiàn)場(chǎng)組焊過(guò)程中，我們會(huì)遇到平、立、橫、仰等多種焊接位置，而且焊接量大，焊工容易疲勞，為了既保證焊接質(zhì)量，又提高焊接速度，改善焊接條件，我們可以從合理地設(shè)計(jì)和選取不同參數(shù)尺寸的坡口形式入手。對(duì)于球罐上溫帶、下溫帶和極板拼縫等以平仰焊和近似平仰焊位置為主的焊接部件，應(yīng)在坡口設(shè)計(jì)上加大平焊的工作量，減小仰焊工作量，因此，可采用不等深度的焊接坡口。采用這種形式的坡口，主要有三個(gè)作用：①平焊位置施焊條件好，焊接電流可以適當(dāng)增大，增加焊接速度；②電弧停留時(shí)間加長(zhǎng)，防止咬邊，且焊工操作容易，焊接質(zhì)量也可以相應(yīng)提高；③仰焊位置施焊量減少，可相應(yīng)減少施焊難度，且由于坡口寬度減少，電弧橫向擺動(dòng)幅度亦相應(yīng)減少，電弧也就相對(duì)集中，焊接質(zhì)量容易保證，不易產(chǎn)生咬邊。熔化焊坡口有許多種結(jié)構(gòu)形式，而坡口加工方法是鋼材焊前準(zhǔn)備時(shí)必須考慮的措施之一。實(shí)踐證明，同一種材料采用不同的坡口形式和加工方法，焊后接頭有不同的性能特點(diǎn)和生產(chǎn)成本。因此應(yīng)根據(jù)材質(zhì)成分、工藝條件、技術(shù)規(guī)范和經(jīng)濟(jì)效益等因素來(lái)選擇最佳坡口型式及其加工方法。 焊接順序的作用焊接順序是指工件上各焊接接頭和焊縫的焊接次序。而焊接方向是指焊接熱源沿焊縫長(zhǎng)度增長(zhǎng)的移動(dòng)方向。合理的焊接順序和方向可以控制焊接殘余應(yīng)力，在工程機(jī)械焊接過(guò)程中，焊接變形不利于結(jié)構(gòu)件制造精度的控制，從而影響機(jī)械制造的質(zhì)量，在焊接工藝正確的條件下，往往因?yàn)楹附硬僮黜樞虻腻e(cuò)誤，導(dǎo)致焊接缺陷，人們往往忽略這一點(diǎn)。不同的焊接順序?qū)?gòu)件的變形影響不是很大，且構(gòu)件的應(yīng)變也主要集中在焊縫區(qū)域；不同焊接順序下構(gòu)件應(yīng)力中的拉應(yīng)力變化較大，而壓應(yīng)力變化較??；以“腹板對(duì)接焊—角接焊—面板對(duì)接焊—外板對(duì)接焊”為順序的焊接方式下，構(gòu)件的殘余應(yīng)力最小。為了減少結(jié)構(gòu)變形，合理安排焊接順序的原則是：采用對(duì)稱焊接，在生產(chǎn)中會(huì)遇到很多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)稱的焊件，它具有對(duì)稱布置的焊縫。最好由成雙的焊工對(duì)稱地進(jìn)行焊接，這樣可以使由各焊縫所能引起的變形相互抵銷。當(dāng)產(chǎn)品不能完全對(duì)稱地、同時(shí)進(jìn)行焊接，可允許焊縫焊接有先有后，但在焊接順序上盡量作到對(duì)稱，這樣能最大限度地減少結(jié)構(gòu)變形；結(jié)構(gòu)焊縫不對(duì)稱時(shí)先焊縫少的一側(cè)，在實(shí)際生產(chǎn)中，遇到的往往