焊接坡口标准

1、焊接坡口与焊接变形 授课：大山 时间：3.19,焊接接头形式及坡口选用,焊接变形产生的原因,焊接结构设计与坡口设计,焊接变形的控制与矫正,接头型式与坡口的准备 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,一、焊接接头形式及坡口选用,（a）I形坡口 （b）V形坡口 （c）X坡口 （d）U形坡口 （e）双U形坟口,1.2角接接头 两焊件端面间构成3001350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

2、及K形等4种型式,（a）不开坡口 （b）单边V形坡口 （c）V形坡口 （d）K形坡口,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,（a）I形坡口 （b）单边V形坡口 （c）K形坡口 （d）双U形坡口 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，

3、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：

4、 (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。,V、U、X型坡口的比较 坡口形式比较条件加工焊缝填充金属量 焊件翻转焊后变形 V 方便 较多 不需要 较大 U 复杂 少 不需要 小 X 方便 较少 需要 较小,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

5、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,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。,二、焊接结构设计与坡口设计,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

6、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

7、 (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：3560，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13mm； 根部间隙b：保证钝边熔透，一般24mm，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。,单面V型：适合于板厚在16mm左右； 双面V型：适合于板厚在在32mm以下； 单面U型：加工难度增加，但比单V型坡口节省焊接材料；

8、双面U型：加工难度增加，但比双V型坡口节省焊接材料。,（3）角焊缝的坡口形式主要有以下3种：,根据受力情况决定是否需要焊透： 图a为不开坡口的焊缝，加工的经济性最好； 对于较厚的板，可采用图b所示K形坡口，这样做比不开坡口用大尺寸的角焊缝经济，而且疲劳强度高； 对要求完全焊透的丁字接头，采用半V形坡口从一面焊，焊后清根焊满，如图c，比采用K形坡口施焊可靠。,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

9、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 对接焊缝的有效厚度S如下图：,根据焊缝强度要求设计，同时考虑经济性； 重要焊缝应当采取等强原则，S=(较薄板厚) 。,最小焊脚尺寸,考虑可操作性,三、焊接变形产生的原因,复合板修补时主要是收缩变形、弯曲变形和波浪变形,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

10、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。,相同承载力的十字接头,箱形梁的不同接头形式,（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。,某加强筋状况,（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

11、对减少梁柱的挠曲变形有良好的效果。,箱形和工字梁的焊缝布置（后者较好）,2.工艺措施 （1）反变形法 ( 如图),几种反变形措施,（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。,薄板拼接时的刚性固定,2）将焊件组合成刚性更大或对称的结构。,T形梁的刚性固定和反变形,3）利用焊接夹具增加结构的刚性和拘束。,对接拼板时的刚性固定,（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

12、，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。,主梁装配焊接,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。,压力机压型上模的焊接顺序,4）焊缝对称布置的结构，应由偶数焊工对称地施焊。,圆筒体对接焊缝焊接顺序,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,1. 手工矫正法 2. 机械矫正法 用机械方法矫正变形的原理就是将缩短的尺寸拉长，使之与较长的部分相适应，从而恢复到原来的尺寸，或达到技术条件对几何尺寸的要求。 机械矫正法会使金属材料因冷作硬化而变脆，并产生附加应力，因此一般适用于变形不大的小型结构件。,机械矫正法矫正梁的弯曲变形,矫正焊接变形的措施,3.火焰加热矫正法 火焰矫正的原理与机械矫正相反，它是通过局部加热并随之快冷，使焊件伸长的部位缩短，达