焊接坡口標準

1、焊接坡口與焊接變形 授課：大山 時間：3.19,焊接接頭形式及坡口選用,焊接變形產(chǎn)生的原因,焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計與坡口設(shè)計,焊接變形的控制與矯正,接頭型式與坡口的準備 1、焊接接頭的型式 接頭主要有對接、角接、T形接和搭接等4種。 1.1對接接頭 兩焊件端面相對平行的接頭，稱為對接接頭。是焊接結(jié)構(gòu)中采用最多的一種型式。根據(jù)坡口形式的不同，可分為I形、V形、X形、U形和雙U形等,一、焊接接頭形式及坡口選用,（a）I形坡口 （b）V形坡口 （c）X坡口 （d）U形坡口 （e）雙U形墳口,1.2角接接頭 兩焊件端面間構(gòu)成3001350夾角的接頭，稱為角接接頭。根據(jù)坡口型式的不同，分為不開坡口、單邊V形、V形

2、及K形等4種型式,（a）不開坡口 （b）單邊V形坡口 （c）V形坡口 （d）K形坡口,1.3T形接頭 一焊件端面與另一焊件表面構(gòu)成復(fù)角或近似直角的接頭，稱為T形接頭。其應(yīng)用范圍僅次于對接接頭。根據(jù)坡口形式不同，分為不開坡口、單邊V形、K形和雙U形等4種,（a）I形坡口 （b）單邊V形坡口 （c）K形坡口 （d）雙U形坡口 以T形接頭連接焊縫時，板厚小于3mm可不開放口。3個焊件裝配成“十”字形接頭，叫十字接頭。實際上是兩T形接頭的組合。,1.4搭接接頭 兩焊件部分重疊構(gòu)成的接頭，叫搭接接頭。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和對強度要求不同，分為不開坡口、圓孔內(nèi)塞焊和長孔內(nèi)角焊等3種,圖（a）為不開坡口的搭接接頭，

3、用于厚度12mm以下的焊件，有時可采用雙面焊接。這類接頭承載能力低，用于不重要結(jié)構(gòu)，遇到重疊面積較大時，為保證焊接強度，可分別選用圖(b)、(c)兩種形式。,2、坡口的準備 2.1坡口的定義及作用 根據(jù)設(shè)計或工藝要求，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。,2.2選擇坡口的原則 為獲得高質(zhì)量的焊接接頭，應(yīng)選擇適當?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，應(yīng)注意以下問題：

4、 (1)盡量減少填充金屬量。 (2)坡口形狀容易加工。 (3)便于焊工操作和清渣. (4)焊后應(yīng)力和變形盡可能小。,V、U、X型坡口的比較 坡口形式比較條件加工焊縫填充金屬量 焊件翻轉(zhuǎn)焊后變形 V 方便 較多 不需要 較大 U 復(fù)雜 少 不需要 小 X 方便 較少 需要 較小,2.3坡口制備 采取的方法，根據(jù)焊件的尺寸、形狀及加工條件確定。有以下方法： (1)剪邊：以剪板機剪切加工，常用于I形坡口。 (2)刨邊：用刨床或刨邊機加工，常用于板件加工。 (3)車削：用車床或車管機加工，適用于管子加工。 (4)切割：用氧一乙炔火焰手工切割或自動切割機切割加工成I形、V形、X形和K形坡口。 (5)碳弧

5、氣刨：主要用于清理焊根的開槽，效率較高、勞動條件較差。 (6)鏟削或磨削：用手工或風動、電動工具鏟削或使用砂輪機(或角向磨光機)磨削加工，效率較低，多用于焊接缺陷返修部位的開槽。 坡口加工質(zhì)量對焊接過程有很大影響，應(yīng)符合圖紙或技術(shù)條件要求,1 焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇 焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇原則： 1.1滿足使用要求，選易焊材； 1.2高強度結(jié)構(gòu)鋼，盡量優(yōu)先選； 1.3重要結(jié)構(gòu)應(yīng)選用：鎮(zhèn)靜鋼； 1.4異種鋼材互焊時偏弱者跟措施； 1.5多用鍛、壓、型材，減少焊縫。,二、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計與坡口設(shè)計,2 焊接接頭的工藝設(shè)計 焊縫的布置 焊縫布置的一般原則： 2.1避開應(yīng)力最大處； 2.2焊縫遠離加工面； 2.3

6、對稱布置變形?。?2.4焊縫布置求分散； 2.5便于操作想周到； 2.6盡量平焊效率高。,3坡口設(shè)計原則 3.1在設(shè)計焊縫尺寸大小及其接頭形式時，首先要確定是工作焊縫還是聯(lián)系焊縫。 工作焊縫：與被連接的元件是串聯(lián)的，它承擔著傳遞全部載荷的作用，一旦斷裂，結(jié)構(gòu)就會失效，其應(yīng)力稱為工作應(yīng)力。,聯(lián)系焊縫：焊縫與被連接件是并聯(lián)的，它傳遞很小的載荷，主要起元件之間的相互聯(lián)系的作用，焊縫一旦斷裂，結(jié)構(gòu)不會立即失效，其應(yīng)力稱為聯(lián)系應(yīng)力。,工作焊縫必須進行焊縫強度計算； 聯(lián)系焊縫則需考慮經(jīng)濟性而減小、減短焊縫； 具有雙重性的焊縫，既有工作應(yīng)力又有聯(lián)系應(yīng)力，則只計算工作應(yīng)力，而不考慮聯(lián)系應(yīng)力；,3.2坡口的設(shè)計

7、 (1)坡口作用：主要是增大熔深，提高焊縫截面的有效厚度。,以對接Y形坡口為例： 坡口角度：3560，太大增加加工余量、焊接成本和變形； 鈍邊高度p：需要熔透時一般為13mm； 根部間隙b：保證鈍邊熔透，一般24mm，過大容易形成虛焊； 坡口深度H：根據(jù)需要的焊縫厚度來設(shè)定。,(2)坡口形式： 對接焊縫的焊接邊緣可分為卷邊、平對或加工成V形、X形、K形和U形等。 方形對接：無間隙適合于板厚小于3mm；有間隙或帶墊板的對接適合于厚小于16 mm。加工的經(jīng)濟性最好。,單面V型：適合于板厚在16mm左右； 雙面V型：適合于板厚在在32mm以下； 單面U型：加工難度增加，但比單V型坡口節(jié)省焊接材料；

8、雙面U型：加工難度增加，但比雙V型坡口節(jié)省焊接材料。,（3）角焊縫的坡口形式主要有以下3種：,根據(jù)受力情況決定是否需要焊透： 圖a為不開坡口的焊縫，加工的經(jīng)濟性最好； 對于較厚的板，可采用圖b所示K形坡口，這樣做比不開坡口用大尺寸的角焊縫經(jīng)濟，而且疲勞強度高； 對要求完全焊透的丁字接頭，采用半V形坡口從一面焊，焊后清根焊滿，如圖c，比采用K形坡口施焊可靠。,坡口設(shè)計原則： a.經(jīng)濟性原則：在滿足強度要求的前提下，選擇合理的接頭和坡口，減少焊材的填充量，提高焊接效率。 b.考慮坡口加工：優(yōu)先選擇便于加工的坡口，如V形、X形。U形和雙U形坡口，加工相對困難。 c.避免焊接缺陷：采用不適當?shù)钠驴谛问?/p>

9、容易產(chǎn)生焊接缺陷。比如：坡口角度過大，致使焊接熱輸入大，工件變形；鈍邊過高，不能完全熔透，殘留的鈍邊即成了缺陷源。,3.3焊縫大小的的設(shè)計 對接焊縫的有效厚度S如下圖：,根據(jù)焊縫強度要求設(shè)計，同時考慮經(jīng)濟性； 重要焊縫應(yīng)當采取等強原則，S=(較薄板厚) 。,最小焊腳尺寸,考慮可操作性,三、焊接變形產(chǎn)生的原因,復(fù)合板修補時主要是收縮變形、彎曲變形和波浪變形,焊接變形產(chǎn)生的原因,焊接時，由于局部高溫加熱而造成焊件上溫度分布不均勻，最終導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生了焊接應(yīng)力與變形。（內(nèi)變形） 焊縫金屬冷卻時，當它由液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)時，其體積要收縮。由于焊縫金屬與母材是緊密聯(lián)系的，因此，焊縫金屬并不能自由收縮，這將

10、引起整個焊件的變形，同時在焊縫中引起殘余應(yīng)力。 (縮邊),四、焊接變形的控制與矯正,1. 設(shè)計措施 （1）合理地選擇焊縫的尺寸和形狀（如圖） 在保證結(jié)構(gòu)承載力的情況下,盡可能采用較小的焊縫尺寸, 減少熱輸入對材料性能的影響, 并降低成本。,相同承載力的十字接頭,箱形梁的不同接頭形式,（2）合理選擇焊縫長度和數(shù)量 只要允許，多采用型材、沖壓件；焊縫多且密集處，可以采用鑄焊聯(lián)合結(jié)構(gòu)，就可以減少焊縫數(shù)量。此外，適當增加壁板厚度，以減少肋板數(shù)量，或者采用壓型結(jié)構(gòu)代替肋板結(jié)構(gòu)，都對防止薄板結(jié)構(gòu)的變形有利。,某加強筋狀況,（3）合理地安排焊縫的位置 安排焊縫盡可能對稱與截面中性軸,或使焊縫接近中性軸, 這

11、對減少梁柱的撓曲變形有良好的效果。,箱形和工字梁的焊縫布置（后者較好）,2.工藝措施 （1）反變形法 ( 如圖),幾種反變形措施,（2）留余量法 在下料時，將零件的實際長度或?qū)挾瘸叽绫仍O(shè)計尺寸適當加大，以補償焊件的收縮。 留余量法主要用于防止焊件的收縮變形。,（3）剛性固定法 1） 將焊件固定在剛性平臺上。,薄板拼接時的剛性固定,2）將焊件組合成剛性更大或?qū)ΨQ的結(jié)構(gòu)。,T形梁的剛性固定和反變形,3）利用焊接夾具增加結(jié)構(gòu)的剛性和拘束。,對接拼板時的剛性固定,（4） 選擇合理的裝配焊接順序。裝配焊接順序?qū)附咏Y(jié)構(gòu)變形的影響很大。 1）大型而復(fù)雜的焊接結(jié)構(gòu)，只要條件允許，把它分成若干個結(jié)構(gòu)簡單的部件

12、，單獨進行焊接，然后再總裝成整體。 2）正在施焊的焊縫應(yīng)晝靠近結(jié)構(gòu)截面的中性軸。,主梁裝配焊接,3）對于焊縫非對稱布置的結(jié)構(gòu)，裝配焊接時應(yīng)先焊焊縫少的一側(cè)。,壓力機壓型上模的焊接順序,4）焊縫對稱布置的結(jié)構(gòu)，應(yīng)由偶數(shù)焊工對稱地施焊。,圓筒體對接焊縫焊接順序,5）長焊縫（1m以上）焊接時，可采用下圖所示的方向和順序進行焊接，以減小其焊后的收縮變形。,矯正焊接變形的措施,1. 手工矯正法 2. 機械矯正法 用機械方法矯正變形的原理就是將縮短的尺寸拉長，使之與較長的部分相適應(yīng)，從而恢復(fù)到原來的尺寸，或達到技術(shù)條件對幾何尺寸的要求。 機械矯正法會使金屬材料因冷作硬化而變脆，并產(chǎn)生附加應(yīng)力，因此一般適用于變形不大的小型結(jié)構(gòu)件。,機械矯正法矯正梁的彎曲變形,矯正焊接變形的措施,3.火焰加熱矯正法 火焰矯正的原理與機械矯正相反，它是通過局部加熱并隨之快冷，使焊件伸長的部位縮短，達