焊缝设计原则

1、焊缝设计原则,1,考虑焊缝性质,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,焊缝设计原则,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,焊缝设计原则,2,焊接接头形式选择,焊接接头形式可以分为：对接接头,搭接接头,T,形接

2、头,角接接头,不同的接头形式承载能力和应力分布情况不同,焊缝设计原则,1,对接接头：两焊件同在一个平面上焊,接而成的接头,特点：应力集中相对较小，能承受较大的静载荷和较高的疲劳交变载荷,注意：板厚不同,应将厚板削薄后对接。L3,2,1,L,1,L/2,2,1,2,焊缝设计原则,2,搭接接头：两焊件相互错叠，在焊件端头进行焊接的接头,特点：应力分布不均匀，疲劳强度较低,焊前准备和装配工作比对接接头简单,横向收缩量比对接接头小,适用于被焊结构的狭小处以及密闭的焊接结构,焊缝设计原则,3)T,形接头：两焊件相互垂直，在交角处进行焊接的接头,特点：应力分布不均匀，虽然承载能力低，但能承受各种方向的力和

3、力,矩，是比较理想的焊接接头形式,注意,T,形接头应避免采用单面角焊缝,焊缝设计原则,4,角接接头：两焊件边缘相互垂直，在顶端边缘上进行焊接的接,头。角接接头常用于箱形结构，常用的角接头如下图,特点：承载能力低,但能承受各种方向,的力和力矩,焊缝设计原则,3,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,H,p,b,以对接,Y,形坡口为例,坡口角度,35,60,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,焊缝设计原则,2,坡口形式,a,对

4、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,卷边焊缝,I,形坡口,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,双面,U,型：加工难度增加，但比双,V,型坡口节省焊接材料,焊缝设计原则,b,角焊缝的坡口形式主要有以下,3,种,b,a,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,c,对于较厚的板，可采用图,b,所示,K,形坡口

5、，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,焊缝设计原则,3,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,焊缝设计原则,4,焊缝大小的的设计,1,对接焊缝

6、的有效厚度,S,如下图,S,S,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,焊缝设计原则,2,角焊缝的焊脚尺寸,K,的设计,a,根据有效截面大小选择焊脚尺寸。焊脚尺寸,K,与焊缝有效截面大小,a,的关系如下图,K,a,K,a,K,h,等边角焊缝,a=0.707K,a,非等边角焊缝,Kh,2,K,h,2,说明：随着,h/k,比率的增加，焊缝承受横向应力的能力相应增加，直到比,率为,2.75,为止,焊缝设计原则,b,焊脚尺寸,K,与板厚,如图双面等边角焊缝,若,1,2,则a1+a2,1,K1,板二,1,板,一,即0.707(K1+K2,1,c,美国钢结构学会,AISC-1.17.6,规定,a,2,a,1,K2,2,厚度小于,1/4,寸,6.35mm,的材料，沿端边起最大,K,可以与材料厚度相等,厚度等于或大于,1/4,寸的材料，沿端边起最大垂直,K,比材料厚度要小,1/16,寸,1.6mm,，在图纸上特别规定要求焊缝获得全厚度焊缝高的除外,焊缝设计原则,d,最小焊脚尺寸,美国焊接学会结构的焊接规程,D1.1-72,如下,母材厚度,mm,最小焊脚尺寸,mm,6,6,12,12,20,3mm,5mm,6mm