单元二项目二焊接ppt课件

1、工程二 焊接钢构造施工工程二 焊接 Welt Connections 焊缝衔接? 回想1、钢材的机械性能目的有哪些？分别代表钢材哪些方面的性能？2、哪些要素促使钢材转脆 ?3、什么是冲击韧性，冲击韧性是衡量什么的目的？4、何谓应力集中？应力集中对钢材的机械性能有何影响？答案答案答案答案主要内容 钢构造的衔接 对接焊缝的构造和计算 角焊缝的构造和计算教学要求1.了解钢构造衔接的种类及各自的特点；2.了解焊接衔接的任务性能，掌握对接焊缝的计算方法及构造要求；3.掌握角焊缝的计算方法及构造要求；1.1 钢构造的衔接衔接的方式焊缝衔接、铆钉衔接和螺栓衔接称为紧固件衔接衔接的原那么平安可靠、传力明确、构

2、造简单、制造方便和节约钢材 图1.1.1 衔接的方式a)NNNNc)NNb)螺栓衔接铆钉衔接焊接衔接一、焊缝衔接 对接焊缝衔接优点：不减弱截面，方便施工，衔接刚度大；缺陷：材质易脆，存在剩余应力，对裂纹敏感。 角焊缝衔接三、螺栓衔接 优点：衔接刚度大，传力可靠； 分为：普通螺栓衔接、高强度螺栓衔接 优点：施工简单、装拆方便 缺陷：开孔减弱截面，加工精度要求高二、铆钉衔接N缺陷：对施工技术要求很高，劳动强度大，施工条件差， 施工速度慢。缺陷* 构造简单 任何方式的构件都可直接相连；* 用料经济 不减弱截面；* 制造加工方便 可实现自动化操作；* 衔接的密闭性好，构造刚度大，整体性好。 * 材质易

3、变脆；* 产生剩余应力、剩余应变、焊接缺陷* 降低压杆稳定、影响疲劳强度* 对裂纹非常敏感* 低温冷脆问题较为突出。优点1.1.1 焊缝衔接1. 焊缝衔接的特点现代钢构造最根本的衔接方式，运用最广泛。3分钟2. 钢构造常用的焊接方法电阻焊电弧焊1手工电弧焊2自动半自动埋弧焊气体维护焊1手工电弧焊原理：利用电弧产生热量熔化涂有焊药焊条和母材构成焊缝。 焊机导线熔池焊条焊钳维护气体焊件电弧优点：方便，顺应性强，特别适用于在高空和野外作业，小型焊接，运用最广泛。缺陷：质量动摇大，要求焊工等级高，劳动强度大，消费效率低。 A、焊条的选择： 焊条应与焊件钢材主体金属相顺应。Q390、Q420钢选择E55

4、型焊条(E5500-E5518)Q345钢选择E50型焊条 (E5001-E5048)Q235钢选择E43型焊条E4300-E4328)不同钢种的钢材焊接，宜采用与低强度钢材相顺应的焊条。1、E表示焊条。2、第一、二位数字为熔敷金属的最小抗拉强度。3、第三、四位数字表示适用焊接位置、电池总类以及药皮类型等。2埋弧焊自动或半自动 光焊丝埋在焊剂下，通电后电弧使焊丝、焊件、焊剂熔化构成焊缝。 焊剂溶化后构成焊渣浮在溶化金属外表，隔绝空气接触，供应必要的合金元素改善焊缝质量。、焊丝转盘送丝器焊剂漏斗焊剂熔渣焊件优点：自动化程度高，焊接速度快，劳动强度低，焊缝质量好。缺陷：设备投资大，施工位置受限，焊

5、机需沿顺焊缝的导轨挪动。适用于梁、柱、板等大批量拼装制造焊缝。焊丝的选择应与焊件等强度。4电阻焊3气体维护焊 利用焊枪喷出的CO2或其他惰性气体替代焊剂的电弧溶焊方法。直接依托维护气体在电弧周围构成维护层，以防止有害气体的侵入。 优点：没有熔渣，焊接速度快，焊接质量好。缺陷：施工条件受限制，不适用于在风较大的地方施焊。 利用电流经过焊件接触点外表的电阻所产生的热量来溶化金属，再经过压力使其焊合。适用于板叠厚度不大于12的焊接。 3. 焊接接头及焊缝方式1焊接接头：分为对接、搭接、T形衔接和角部衔接。1对接焊缝又称坡口焊正对接焊缝2角焊缝T型对接焊缝斜对接焊缝T型衔接焊缝盖板拼接衔接2焊缝方式：

6、分为对接焊缝和角焊缝。 对接焊缝按受力与焊缝方向分： 1直对接焊缝 2斜对接焊缝角焊缝按受力与焊缝方向分： 1正面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直。 2侧面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向平行。角焊缝沿长度方向的布置1延续角焊缝：受力性能较好，为主要的角焊缝方式。 2延续角焊缝：在起、灭弧处容易引起应力集中。 不重要或受力小的构件，可采用延续角焊缝衔接50或10hf平焊、立焊、横焊和仰焊。施焊方式图1.1.6 施焊方式平焊立焊a)焊条d)仰焊b)c)横焊质量好质量普通质量差4. 焊缝缺陷及焊缝质量等级及检查1焊缝缺陷 焊缝缺陷指焊接过程中产生于焊缝金属或附近热影响区钢材外表或内部的缺陷。常

7、见的缺陷有裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未熔合、未焊透等；以及焊缝尺寸不符合要求、焊缝成形不良等。 裂纹焊瘤烧穿弧坑气孔夹渣咬边未熔合未焊透(2)、焊缝质量检查外观检查：检查外观缺陷和几何尺寸；内部无损检验：检验内部缺陷。 内部检验主要采用超声 波，有时还用磁粉检验 荧光检验等辅助检验方法。还可以采用X射线或射线透照或拍片。检验标准三 级肉眼外观检查二级 肉眼外观检查 超声波用于有较大拉应力的较重要衔接不得存在裂纹、外表气孔、夹渣、电弧擦伤等缺陷一级 肉眼外观检查 超声波 X射线用于抗动力、疲劳荷载的重要衔接不得存在未满焊、咬边、根部收缩、裂纹、外表气孔、夹渣、电弧擦伤等缺陷用于普

8、通衔接一切焊缝均应作外观检验，不允许有可见裂纹等缺陷。其它缺陷如咬边、外表气孔、夹渣等按规范要求；焊缝质量检验超声波检测设备无损检测：一级焊缝全数检验， 二级焊缝抽检20以上3焊缝质量等级及选用 GB50017-2003中，对焊缝质量等级的选用有如下规定： 1 需求进展疲劳计算的构件中，垂直于作用力方向的横向对接焊缝受拉时应为一级，受压时应为二级。平行于作用力方向的纵向对接焊缝应为二级。 2 在不需求进展疲劳计算的构件中，凡要求与母材等强的受拉对接焊缝应不低于二级；受压时宜为二级。 3 重级任务制和起分量50t的中级任务制吊车梁的腹板与上翼缘板之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的形接头焊透的对

9、接与角接组合焊缝，质量不应低于二级。 4 角焊缝质量等级普通为三级，但对直接接受动力荷载且需求验算疲劳和起分量Q50t的中级任务制吊车梁的角焊缝的外观质量应符合二级。5. 焊缝符号及标注方法焊缝符号主要由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成GB/T324-1988GB/T50105-2001角焊缝V形坡口对接焊缝? 回想在我国钢构造衔接有哪几种方式？各自的特点如何？ 焊接衔接的焊缝方式和衔接方式有哪几种？各自的优缺陷是什么？ 焊接Q235钢和Q345钢的普通构造分别采用哪种型号焊条，好像时焊接Q235钢和Q345钢需采用哪种型号焊条？焊缝缺陷有哪些？焊缝质量检验规范分为几级，如何实施？ 答案答

10、案答案答案1. 对接焊缝的坡口方式1.2 对接焊缝的构造和计算1.2.1 对接焊缝的构造直边缝单边V形缝双边V形缝U形缝X形缝K形缝b=0.52mm直边缝b=23mm单边Vb=23mmV型pU型b=34mmpb=34mmpK型b=34mmpX型3.对接焊缝的构造处置2.对接焊缝的优缺陷优点：用料经济、传力均匀、无明显的应力集中，利于接受动力荷载。缺陷：需剖口，焊件长度要求准确。 垫板垫板垫板1为防止熔化金属流淌必要时可在坡口下加垫板。2在焊缝的起灭弧处，常会出现弧坑等缺陷，故焊接时可设置引弧板和引出板，焊后将它们割除。引弧板 普通受静力荷载的构造，也可不设引弧板，但焊缝的计算长度比实践长度减小

11、2t或2hf。动画4. 对接焊缝的强度 1受压、受剪的对接焊缝与母材强度相等。 2三级质量的焊缝允许存在的缺陷较多，故其抗拉强度为母材强度的85%。(见附表1-3) 3一、二级质量的焊缝的抗拉强度可以为与母材强度相等。3在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差4mm以上时，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1:2.5(静载)或1:4(动载)的斜角，以使截面过渡和缓，减小应力集中。a) 改动厚度b) 改动宽度1:2.51:2.51.2.2 对接焊缝的计算1. 轴心受力的对接焊缝1.2.1N轴心拉力或压力设计值lw焊缝计算长度，无引弧板时，焊缝计算长度取实践长度减去2t；有

12、引弧板时，取实践长度。t衔接件的较小厚度，对T形接头为腹板的厚度 ; ftw、fcw对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值P255表1-3。对于静载作用下的一级和二级对接焊缝其强度可视为与母材一样，不用计算。三级焊缝需进展计算；NNlt要点斜向受力的对接焊缝 对接焊缝斜向受力是指作用力经过焊缝重心，并与焊缝长度方向呈夹角，其计算公式为：lw斜焊缝计算长度。加引弧板时， lwb/sinq； 不加引弧板时，lwb/sinq2t。 fvw对接焊缝抗剪设计强度。规范规定，当斜焊缝倾角 56.3，即tan 1.5时，可以为对接斜焊缝与母材等强，不用计算。b1.2.21.2.32. 接受弯距和剪力结协作用的对接焊

13、缝 焊缝内应力分布同母材。焊缝截面是矩形，正应力与剪应力图形分布分别为三角形与抛物线形，其最大值应分别满足以下强度条件。 1.2.51.2.4M焊缝接受的弯矩；Ww焊缝截面模量。V焊缝接受的剪力；Iw焊缝计算截面惯性矩；Sw焊缝截面计算剪应力处以上部分对中和轴的面积矩。 对于工字形或T形截面除应分别验算最大正应力与最大剪应力外，还应验算腹板与翼缘交接处的折算应力:1.2.6式中 : 1、1为腹板与翼缘交接处的正应力和剪应力。 1.1为思索到最大折算应力只在焊缝部分出现，而将焊缝强度设计值适当提高的系数。 工字形截面梁在弯曲时，弯曲正应力主要由上、下翼缘承当，剪应力主要由腹板承当，这使得截面上各

14、处的资料能到达充分的利用。3. 受轴力、弯矩和剪力结协作用的对接焊缝 轴力和弯矩作用下对接焊缝产生正应力，剪力作用下产生剪应力，其计算公式为：1.2.4*1.2.5*1.2.6*式中：12 对于梁柱节点处的牛腿，假定剪力由腹板接受，且剪应力均匀分布，其计算公式为：1.2.5*Aw牛腿处腹板的焊缝计算面积。fvw对接焊缝抗剪设计强度。验算如下图的钢板对接焊缝的衔接。M=1008kN.m，V=240KN，钢材Q235，E43焊条，手工焊，质量等级为三级，采用引弧板。1. 截面几何特征值计算【例题1.1】【解】2501016161000MV12. 焊缝强度计算查附表1-3 P255 验算如下图牛腿与

15、柱的对接焊缝衔接。F=170kN，钢材Q390，E55焊条，手工焊，质量等级为三级，采用引弧板。【例题1.2】961012190F160961219010ba9610121902. 荷载计算F160ba1. 截面几何特征值计算【解】xx0961219010yc3. 焊缝强度验算? 回想某受弯构件采用HN7003001324，钢材为Q235，其抗弯、抗剪强度设计值为？ 对接焊缝在那种情况下才需求计算？ 待焊钢板厚度20mm时，有哪几种坡口方式？对接焊缝有哪几种构造措施？ 答案答案答案答案对接焊缝计算步骤确定荷载；进展截面应力形状分析；计算截面几何特征值；强度验算。确定最不利位置；不同作用情况下对

16、接焊缝计算矩形、I形1.角焊缝的方式和强度1.3.1 角焊缝的构造1.3 角焊缝的构造和计算(fillet weld) 角焊缝按截面方式两焊脚边的夹角可分为直角角焊缝和斜角角焊缝。1直角角焊缝通常做成外表微凸的等腰直角三角形截面a。对接受动力荷载的构造中，正面角焊缝的截面通常采用b的方式，侧面角焊缝的截面那么做成凹面式c。 a b c图1.3.1 直角角焊缝截面普通型平坡型凹面型2斜角角焊缝两焊边的夹角90或o或60o斜角角焊缝,除钢管构造外,不宜用作受力焊缝。角焊缝按作用力的方向分为：1侧面角焊缝侧缝单击图片播放单击图片播放2正面角焊缝端缝3斜角焊缝单击图片播放 2正面角焊缝：焊缝垂直于受力

17、方向，应力形状较复杂。焊缝截面各面都有正应力和剪应力，分布不均匀，焊缝根部构成顶峰应力，易于开裂。破坏强度高，但塑性差，弹性模量大。 1侧面角焊缝：焊缝长度方向与受力方向平行，应力分布简单。主要接受剪应力，弹性阶段分布并不均匀，剪应力两端大，中间小；强度低，弹性模量低，但塑性较好。角焊缝的任务性能图1.3.3 角焊缝的应力分布图1.3.4 角焊缝荷载与变形关系 斜焊缝的受力性能和强度介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。 q为实验焊缝与试件程度方向的夹角。 正面角焊缝的破坏强度比侧面角焊缝高。2.构造要求角焊缝的焊脚尺寸是指焊缝根脚至焊缝外边的尺寸-hf1焊脚尺寸 为了保证焊缝的最小承载才干以及防止

18、焊缝由于冷却速度快而产生淬硬组织，导致母材开裂。a) 最小焊脚尺寸(hf,min)焊脚尺寸的限制焊缝计算长度的控制减小焊缝应力集中的措施。手工焊角焊缝：t较厚焊件的厚度。hfmax 1.2tmin t较薄焊件的板厚。 b) 最大焊脚尺寸(hfmax) 对板件厚度t 边缘的角焊缝贴边焊当t6mm时，hfmaxt ；当t6mm时，hfmaxt - (12)mm 。 为了防止焊缝部分过热，烧穿较薄的焊件，减小焊接剩余应力和剩余变形。hf,max应满足以下要求:2角焊缝计算长度角焊缝计算长度lw取值lwminlw lwmax 焊脚尺寸的取值hfmin hf hfmax 最小计算长度lwmin 为了使焊

19、缝能有一定的承载才干，根据运用阅历，侧面角焊缝和正面角焊缝的计算长度：lwmin8hf 和40mm 思索到焊缝两端的缺陷，其实践长度应较前述数值还要大2hflwmax60hf 假设实践长度超越以上数值，那么超越部分不纳入计算长度中。假设内力沿侧焊缝全长分布时，计算长度不受此限制。 b) 侧焊缝最大计算长度lwmax 当板件端部仅采用两条侧面角焊缝衔接时： A、为了防止应力传送的过分弯折而使构件中应力 不均，规范规定：B、为了防止焊缝横向收缩时引 起板件的拱曲太大， 规范规定：不满足时加正面角焊缝t1t2b3减小角焊缝应力集中的措施D、搭接衔接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度 的5倍，且不得小于

20、25mm。C. 当角焊缝的端部位于构件转角处时，应作2hf的绕 角焊，且转角处必需延续施焊。b2hft1t2破坏面常发生在45斜面上。侧焊缝端焊缝1.3.2 直角焊缝的根本计算公式1.焊缝的破坏面计算截面均取焊缝45处有效截面有效厚度计算长度焊缝有效高度he hfcos45o 0.7hf焊缝计算长度lw=每条焊缝长度-2hfhfhehh1h2deh-焊缝厚度、h1熔深h2凸度、d焊趾、e焊根每端1hf，以思索起落弧缺陷。 如下图接受相互垂直的Ny、Nx两个轴心力作用的直角角焊缝，Ny垂直于焊缝长度方向产生平均应力f，其在有效截面上引起的应力值为：1.3.4 f 对于有效截面既不是正应力也不是剪

21、应力，但可分解为 和 。对直角角焊缝 ：2.角焊缝的计算图1.3.10 直角角焊缝的计算沿焊缝长度方向的力Nx，在有效截面上引起平行于焊缝长度方向的剪应力 f。1.3.5 我国采用了折算应力公式，引入抗力分项系数后得角焊缝计算公式为：1.3.3将及代入那么直角角焊缝在各种应力综协作用下的计算公式为：1.3.6f 正面角焊缝的强度设计值增大系数。静载时 f 1.22，对直接接受动力荷载的构造， f 1.0 。 f 垂直于焊缝长度方向按有效截面计算的应力； f 平行于焊缝长度方向按有效截面计算的应力；f 正面角焊缝的强度设计值增大系数。静载时 f 1.22，对直接接受动力荷载的构造， f 1.0

22、。ffw 角焊缝的强度设计值，查附表1-3，P255。 角焊缝强度条件的普通表达式：正面角焊缝 f0，力N与焊缝长度方向垂直。侧面角焊缝 f0，力N与焊缝长度方向平行。1.3.71.3.8以上各式中： he=0.7hf； lw角焊缝计算长度，思索起灭弧缺陷时，每条焊缝取其实践长度减去2hf。计算公式1.3.3 角焊缝的计算1.轴心力拉力、压力和剪力作用时角焊缝的计算 当焊件受轴心力，且轴心力经过衔接焊缝群的中心，焊缝的应力可以为是均匀分布的。(1用盖板的对接衔接A、仅采用侧面角焊缝衔接NNlwSlw衔接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和B、采用三面围焊衔接NNlwlw先计算正面角焊缝承当的内力Sl

23、w衔接一侧的正面角焊缝计算长度的总和再计算侧面角焊缝的强度Slw衔接一侧的侧面角焊缝计算长度的总和(2接受斜向轴心力的角焊缝NNxNyff平行于焊缝长度方向的分力Ncos垂直于焊缝长度方向的分力Nsin 1.3.9a1.3.9b外力N和焊缝长度方向斜交，焊缝遭到的力N被分解为：代入下式，得焊缝计算公式：NeNxNyMANxMNyhehet 受弯矩M 、剪力V 、轴力N结协作用时角焊缝的计算T形衔接由轴心拉力Nx产生的应力：由弯矩M产生的最大应力：A点产生的剪应力：A点控制应力最大为控制设计点A点产生的正应力由两部分组成：轴心拉力Nx和弯矩M产生的正应力。直接叠加得：代入角焊缝适用计算公式：xl

24、wx0.7hf0.7hf有效截面3接受轴心力的角钢端部衔接 在钢桁架中，角钢腹杆与节点板的衔接焊缝常用两面侧焊，或三面围焊，特殊情况也允许采用L形围焊如下图。腹杆受轴心力作用，为了防止焊缝偏心受力，焊缝所传送的合力的作用线应与角钢杆件的轴线重合。图1.3.13 桁架腹杆节点板的衔接动画1动画2NN1N2eb角钢的侧缝衔接 a) 仅用侧面焊缝衔接解上式得肢背和肢尖的受力为：1.3.141.3.15 在N1、N2作用下，侧缝的计算长度为：由平衡条件得：肢背肢尖K1角钢肢背焊缝的内力分配系数K2角钢肢尖焊缝的内力分配系数1.3.161.3.17表1.3.1 角钢角焊缝内力分配系数K对于校核问题:对于

25、设计问题: b) 角钢用三面围焊时，可减小角钢的搭接长度。可先假定正面角焊缝的焊脚尺寸hf3 ，并算出它所能接受的内力N3 ：1.3.111.3.12经过平衡关系得肢背和肢尖侧焊缝受力为:1.3.13 角钢角焊缝围焊的计算NN1N2ebN3lw2lw11.3.16*1.3.17*c) 当采用L形围焊时，令N20，得：L形围焊角焊缝计算公式为：1.3.19假设求出的hf3大于hfmax ,那么不能采用L形围焊。1.3.181.3.20 当焊缝非轴心受力时，可以将外力作用分解为轴力、弯矩、剪力、扭矩等简单受力情况，分别求出各自的焊缝应力，然后利用叠加原理，找出焊缝中受力最大的几个点进展验算。2.复

26、杂受力时角焊缝衔接计算2 V、M共同作用下焊缝强度计算h1f1f2fxxhh2221h1MeFVM对于1点：假设：腹板焊缝接受全部剪力，全部焊缝接受弯矩1.3.212点处：式中：Iw全部焊缝有效截面对中性轴的惯性矩； h1两翼缘焊缝有效截面最外纤维间的间隔工字梁或牛腿与钢柱翼缘角焊缝的衔接另一种计算方法是使焊缝传送应力近似与资料所接受应力相协调，即假设腹板焊缝只接受剪力，翼缘焊缝承当全部弯矩，并将弯矩M化为一对程度力H=M/h。腹板焊缝的强度计算式：HH翼缘焊缝的强度计算式：V? 回想角焊缝的最大焊脚尺寸、最大焊脚尺寸、最大计算长度及最小计算长度有那些规定？ 角焊缝计算公式中增大系数在什么情况

27、下不思索？ 当板件的端部仅由两侧面角焊缝衔接时，两侧面角焊缝的间距应满足什么条件？答案答案答案角焊缝计算步骤确定荷载；进展截面应力形状分析；确定焊脚尺寸，计算截面几何特征值；强度验算。确定最不利位置；1.3.71.3.8端缝侧缝例题 试设计用拼接盖板的对接衔接。知钢板宽B270mm，厚度t1=28mm，拼接盖板的厚度t2=16mm。该衔接接受的静态轴心力N1400kN设计值，钢材为Q235B，手工焊，焊条为E43型。 设计拼接盖板的对接衔接有两种方法。 一种方法是假定焊脚尺寸求得焊缝长度，再由焊缝长度确定拼接盖板的尺寸； 另一方法是先假定焊脚尺寸和拼接盖板的尺寸，然后验算焊缝的承载力。 假设假

28、定的焊缝尺寸不能满足承载力要求时，那么应调整焊脚尺寸，再行验算，直到满足承载力要求为止。 解 方法一 角焊缝的焊脚尺寸hf应根据板件厚度确定： 由于此处的焊缝在板件边缘施焊，且拼接盖板厚度t2=16mm6mm，t2t1，那么：取hf=10mmhfmin1.5(t)1/2=1.5(28)1/2=7.9，hfmax = 1.2t=1.2*16=19.2mm hfmaxt-(12)mm =1415mm方法2：采用菱形拼接盖板。 当拼接板宽度较大时，采用菱形拼接盖板可以减小角部的应力集中，从而使衔接的任务性能得以改善。设计时普通先假定拼接盖板的尺寸再进展验算。盖板尺寸如下图：仍取hf=10mm解：实践焊缝的总长度为：练习试确定如下图接受静态轴心力的三面