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焊接接头形式有哪几种(常用焊接形式有哪几种)

2022-09-18 08:09生活17

文/大山

焊接接头形式及坡口选用

1、焊接接头的型式:接头主要有对接、角接、T形接和搭接等4种。

1.1对接接头

两焊件端面相对平行的接头,称为对接接头。是焊接结构中采用最多的一种型式。根据坡口形式的不同,可分为I形、V形、X形、U形和双U形等。

1.2角接接头

两焊件端面间构成300-1350夹角的接头,称为角接接头。根据坡口型式的不同,分为不开坡口、单边V形、V形及K形等4种型式

1.3T形接头

一焊件端面与另一焊件表面构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。根据坡口形式不同,分为不开坡口、单边V形、K形和双U形等4种。

以T形接头连接焊缝时,板厚小于3mm可不开放口。3个焊件装配成“十”字形接头,叫十字接头。实际上是两T形接头的组合。

1.4搭接接头

两焊件部分重叠构成的接头,叫搭接接头。根据结构形式和对强度要求不同,分为不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊等3种。

图(a)为不开坡口的搭接接头,用于厚度12mm以下的焊件,有时可采用双面焊接。这类接头承载能力低,用于不重要结构,遇到重叠面积较大时,为保证焊接强度,可分别选用图(b)、(c)两种形式。

2、坡口的准备

2.1坡口的定义及作用

根据设计或工艺要求,在焊件的待焊部位加工成一定几何形状和尺寸的沟槽,叫坡口。

作用是:

(1)使热源(电弧或火焰)能到达焊缝根部,保证根部焊透。

(2)便于操作和清理焊渣。

(3)调整焊缝成型系数,获得较好的焊缝成型。

(4)调节基本金属与填充金属的比例。

2.2选择坡口的原则

为获得高质量的焊接接头,应选择适当的坡口型式。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)尽量减少填充金属量。

(2)坡口形状容易加工。

(3)便于焊工操作和清渣.

(4)焊后应力和变形尽可能小。

2.3坡口制备

采取的方法,根据焊件的尺寸、形状及加工条件确定。有以下方法:

(1)剪边:以剪板机剪切加工,常用于I形坡口。

(2)刨边:用刨床或刨边机加工,常用于板件加工。

(3)车削:用车床或车管机加工,适用于管子加工。

(4)切割:用氧一乙炔火焰手工切割或自动切割机切割加工成I形、V形、X形和K形坡口。

(5)碳弧气刨:主要用于清理焊根的开槽,效率较高、劳动条件较差。

(6)铲削或磨削:用手工或风动、电动工具铲削或使用砂轮机(或角向磨光机)磨削加工,效率较低,多用于焊接缺陷返修部位的开槽。

坡口加工质量对焊接过程有很大影响,应符合图纸或技术条件要求

二、焊接结构设计与坡口设计

1 焊接结构材料的选择

焊接结构材料的选择原则:

1.1满足使用要求,选易焊材;

1.2高强度结构钢,尽量优先选;

1.3重要结构应选用:镇静钢;

1.4异种钢材互焊时偏弱者跟措施;

1.5多用锻、压、型材,减少焊缝。

2 焊接接头的工艺设计

焊缝的布置

焊缝布置的一般原则:

2.1避开应力最大处;

2.2焊缝远离加工面;

2.3对称布置变形小;

2.4焊缝布置求分散;

2.5便于操作想周到;

2.6尽量平焊效率高。

3坡口设计原则

3.1在设计焊缝尺寸大小及其接头形式时,首先要确定是工作焊缝还是联系焊缝。

工作焊缝:与被连接的元件是串联的,它承担着传递全部载荷的作用,一旦断裂,结构就会失效,其应力称为工作应力。

联系焊缝:焊缝与被连接件是并联的,它传递很小的载荷,主要起元件之间的相互联系的作用,焊缝一旦断裂,结构不会立即失效,其应力称为联系应力。

工作焊缝必须进行焊缝强度计算;

联系焊缝则需考虑经济性而减小、减短焊缝;

具有双重性的焊缝,既有工作应力又有联系应力,则只计算工作应力,而不考虑联系应力;

3.2坡口的设计

(1)坡口作用:主要是增大熔深,提高焊缝截面的有效厚度。

以对接Y形坡口为例:

坡口角度α:35~60°,α太大增加加工余量、焊接成本和变形;

钝边高度p:需要熔透时一般为1~3mm;

根部间隙b:保证钝边熔透,一般2~4mm,过大容易形成虚焊;

坡口深度H:根据需要的焊缝厚度来设定。

(2)坡口形式

对接焊缝的焊接边缘可分为卷边、平对或加工成V形、X形、K形和U形等。

方形对接:无间隙适合于板厚小于3mm;有间隙或带垫板的对接适合于厚小于16 mm。加工的经济性最好。

(3)角焊缝的坡口形式主要有以下3种:

坡口设计原则:

a.经济性原则:在满足强度要求的前提下,选择合理的接头和坡口,减少焊材的填充量,提高焊接效率。

b.考虑坡口加工:优先选择便于加工的坡口,如V形、X形。U形和双U形坡口,加工相对困难。

c.避免焊接缺陷:采用不适当的坡口形式容易产生焊接缺陷。比如:坡口角度过大,致使焊接热输入大,工件变形;钝边过高,不能完全熔透,残留的钝边即成了缺陷源。

3.3焊缝大小的的设计

三、焊接变形产生的原因

焊接变形产生的原因

焊接时,由于局部高温加热而造成焊件上温度分布不均匀,最终导致在结构内部产生了焊接应力与变形。(内变形)

焊缝金属冷却时,当它由液态转为固态时,其体积要收缩。由于焊缝金属与母材是紧密联系的,因此,焊缝金属并不能自由收缩,这将引起整个焊件的变形,同时在焊缝中引起残余应力。 (缩边)

四、焊接变形的控制与矫正

1. 设计措施

1)合理地选择焊缝的尺寸和形状(如图)

在保证结构承载力的情况下,尽可能采用较小的焊缝尺寸, 减少热输入对材料性能的影响, 并降低成本。

2)合理选择焊缝长度和数量

只要允许,多采用型材、冲压件;焊缝多且密集处,可以采用铸—焊联合结构,就可以减少焊缝数量。此外,适当增加壁板厚度,以减少肋板数量,或者采用压型结构代替肋板结构,都对防止薄板结构的变形有利。

3)合理地安排焊缝的位置

安排焊缝尽可能对称与截面中性轴,或使焊缝接近中性轴, 这对减少梁柱的挠曲变形有良好的效果。

2.工艺措施

(1)反变形法 ( 如图)

(2)留余量法

在下料时,将零件的实际长度或宽度尺寸比设计尺寸适当加大,以补偿焊件的收缩。

留余量法主要用于防止焊件的收缩变形。

(3)刚性固定法

1) 将焊件固定在刚性平台上。

2)将焊件组合成刚性更大或对称的结构。

3)利用焊接夹具增加结构的刚性和拘束。

(4) 选择合理的装配焊接顺序。装配焊接顺序对焊接结构变形的影响很大。

1)大型而复杂的焊接结构,只要条件允许,把它分成若干个结构简单的部件,单独进行焊接,然后再总装成整体。

2)正在施焊的焊缝应昼靠近结构截面的中性轴。

3)对于焊缝非对称布置的结构,装配焊接时应先焊焊缝少的一侧。

4)焊缝对称布置的结构,应由偶数焊工对称地施焊。

5)长焊缝(1m以上)焊接时,可采用下图所示的方向和顺序进行焊接,以减小其焊后的收缩变形。

矫正焊接变形的措施

火焰加热矫正焊接变形的取决于下列三个因素:(1)加热方式,(2)加热位置,(3)加热温度和加热区的面积。

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