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文/大山

焊接接头形式及坡口选择

1、焊接接头种类：主要有四种接头形式：对接接头、角接头、丁字接头和搭接接头。

1.1 对接

两个焊件的端部相对平行的接头称为对接接头。 它是焊接结构中使用最广泛的类型。 根据沟槽形式的不同，可分为I型、V型、X型、U型和双U型等。

1.2 角缝

两个焊件端面成300-1350角的接头称为角焊缝。根据坡口类型的不同，可分为无坡口、单边V型、V型和K型4种。 -形状。

1.3 T型接头

一个焊件的端面与另一个焊件的表面形成复角或近似直角的接头称为T形接头。 其应用范围仅次于对接接头。 根据斜面形式的不同，可分为无斜面、单边V型、K型和双U型四种。

采用T型接头连接焊缝时，板厚小于3mm，不得开孔。 三个焊件拼装成“十”字形接头，称为十字接头。 它实际上是两个T型接头的组合。

1.4 搭接

两个焊件搭接形成的接头称为搭接接头。 根据不同的结构形式和强度要求，可分为无坡口、圆孔塞焊和长孔内角焊三种。

图(a)为无坡口搭接接头，用于厚度小于12mm的焊件，有时也可采用双面焊。 这种节点承载力低，多用于不重要的结构。 当搭接面积较大时，为保证焊接强度，可分别选用（b）和（c）两种形式。

2、沟槽准备

2.1 槽的定义及作用

根据设计或工艺要求，在焊件待焊部位加工出一定几何形状和尺寸的坡口，称为坡口。

效果是：

(1)使热源(电弧或火焰)到达焊缝根部，保证根部熔透。

(2)操作方便，焊渣清理方便。

(3)调整焊缝形状系数以获得更好的焊缝形状。

(4)调整母材与填充金属的比例。

2.2 沟槽选择原则

为获得高质量的焊接接头，应选择合适的坡口型式。 坡口的选择主要取决于母材厚度、焊接方法和工艺要求。 选择时应注意以下问题：

(1)尽量减少填充金属的量。

(2)槽形易于加工。

(3)焊工操作和清渣方便。

(4)焊接后的应力和变形应尽可能小。

2.3 坡口准备

采用的方法应根据焊件的尺寸、形状和加工条件确定。 有以下几种方法：

(1)修边：用剪板机剪板，常用于工字槽。

(2)刨边：用刨床或刨边机加工，常用于板材加工。

(3)车削：用车床或车床加工，适用于管材加工。

(4)切割：用氧乙炔火焰手工切割或自动切割机切割成I型、V型、X型、K型槽。

(5)碳弧气刨：主要用于清理焊根坡口，效率高，劳动条件差。

(6)铲或磨：用手动或气动或电动工具铲或用砂轮机(或角磨机)打磨效率较低，多用于焊接缺陷的开槽修复部位。

坡口加工质量对焊接工艺影响很大，应符合图纸或技术条件要求

2、焊接结构设计及坡口设计

1 焊接结构材料的选择

焊接结构材料的选用原则：

1.1 满足使用要求，选用易用的焊材；

1.2 优先采用高强度结构钢；

1.3 重要结构宜选用：镇静钢；

1.4异种钢焊接时的弱点及措施；

1.5 多采用锻、压、型材，减少焊缝。

2 焊接接头工艺设计

焊缝布置

焊缝布置的一般原则：

2.1 避开压力最大的地方；

2.2焊缝远离加工面；

2.3 对称布局，变形小；

2.4 焊缝布置分散；

2.5 操作简单，贴心；

2.6尽可能采用平焊，效率高。

3 沟槽设计原则

3.1 在设计焊缝尺寸及其接头形式时，首先要确定是工作焊缝还是接触焊缝。

工作焊缝：与被连接元件串联连接，承担传递全部负荷的作用。 一旦断裂，结构就会失效，其应力称为工作应力。

接触焊缝：焊缝与被连接部件并联连接。 它传递的负载很小，主要起元件间互连的作用。 一旦焊缝断裂，结构不会立即失效。 该应力称为接触应力。

工作焊缝必须进行焊缝强度计算；

对于接触焊缝，考虑到经济性，需要减少和缩短焊缝；

对于既有工作应力又有连接应力的二重性焊缝，只计算工作应力，不考虑连接应力；

3.2 沟槽设计

(1)坡口效应：主要是增加熔深，增加焊缝截面的有效厚度。

以Y型槽为例：

坡口角度α：35-60°，α过大会增加加工余量、焊接成本和变形；

钝边高度p：需要穿透时一般为1-3mm；

根部间隙b：保证钝边熔透，一般为2-4mm，过大容易形成假焊缝；

坡口深度H：根据需要的焊缝厚度设定。

(2)沟槽形式：

对接焊缝的焊缝边缘可分为卷边、平边或加工成V形、X形、K形和U形等。

方形对接：无间隙适用于板厚小于3mm； 带间隙或背板的对接接头适用于厚度小于 16 毫米。 加工经济性最好。

(3)角焊缝的坡口形式主要有以下三种：

凹槽设计原则：

A。 经济原则：在满足强度要求的前提下，选择合理的接头和坡口，减少焊接材料的填充量，提高焊接效率。

b. 考虑沟槽加工：优先选择容易加工的沟槽，如V型、X型等。 U型和双U型槽的加工难度相对较大。

C。 避免焊接缺陷：坡口形式不当容易产生焊接缺陷。 例如，坡口角度过大，焊接热输入大，工件变形； 如果钝边太高，将无法完全穿透，剩余的钝边将成为缺陷源。

3.3 焊缝尺寸设计

3、焊接变形的原因

焊接变形的原因

焊接时，由于局部高温加热，焊件上的温度分布不均，最终导致结构内部产生焊接应力和变形。 （内部变形）

当焊接金属冷却时，它的体积会随着从液态变为固态而收缩。 由于焊缝金属与母材关系密切，焊缝金属不能自由收缩，会引起整个焊件变形，在焊缝中产生残余应力。 （缩边）

4、焊接变形的控制与矫正

1、设计措施

1）合理选择焊缝尺寸和形状（如图）

在保证结构承载力的情况下，焊缝尺寸应尽可能小，以减少热输入对材料性能的影响，降低成本。

2）合理选择焊缝长度和数量

只要允许t型焊接接头，就应该使用更多的型材和冲压件； 焊缝多而密的地方，可采用铸焊接头结构，减少焊缝数量。 此外，适当增加壁板厚度减少肋板数量，或采用异型结构代替肋板结构，均有利于防止薄板结构变形。

3）合理布置焊缝位置

焊缝尽量与截面中性轴对称布置t型焊接接头，或使焊缝靠近中性轴，对减小梁、柱的挠度变形有很好的效果。

2、技术措施

（一）防变形法（如图）

(2) 盈余法

冲裁时，零件的实际长度或宽度较设计尺寸适当增加，以补偿焊件的收缩。

余量法主要用于防止焊件收缩变形。

(3)刚性固定法

1) 将焊件固定在刚性平台上。

2) 将焊件组合成更刚性或对称的结构。

3）采用焊接夹具，增加结构的刚度和约束力。

(4)选择合理的装焊顺序。 拼装焊接顺序对焊接结构的变形影响很大。

1）对于大型复杂的焊接结构，只要有条件，可将其分成几个结构简单的部分，分别焊接，然后组装成一个整体。

2）被焊焊缝应靠近结构截面的中性轴。

3) 对于焊缝不对称布置的结构，拼焊时应先焊焊缝少的一侧。

4) 焊缝对称布置的结构,应采用偶数焊工对称施焊。

5）焊接长焊缝（1m以上）时，可按下图所示方向和顺序进行焊接，以减少焊后收缩变形。

纠正焊接变形的措施

火焰加热对焊接变形的矫正取决于以下三个因素：（1）加热方式，（2）加热位置，（3）加热温度和加热区面积。