第三章焊接接头及静载强度计算.ppt

第三章焊接接头、静载强度及焊缝代号  第一节 焊接接头的类型 第二节 电弧焊接头的工作应力 第三节 焊接接头的静载强度计算 第四节 焊缝代号及其表示方法 在焊件需连接部位，用焊接方法制造而成的接头称为焊接接头，一般简称接头。 接头是焊接结构的重要组成部分。通过对大量焊接结构失效事故的分析表明，接头部位往往是结构破坏的起点。造成这种情况的原因是多方面的，归纳起来主要有两点：焊接接头本身的力学性能不均匀；接头部位所受工作应力分布不均匀。因此，研究焊接接头的性能特征和应力分布规律，对提高焊接结构的使用可靠性具有十分重要的意义 第一节 焊接接头的类型 一、焊接接头的组成 二、焊缝的基本形式 三、焊接接头的基本形式 一、焊接接头的组成 影响焊接接头性能的主要因素 二、焊接接头的不均匀性及其力学行为 影响焊接接头性能的主要因素 二、焊缝的基本形式 对接焊缝 角焊缝 对接焊缝 对接焊缝的接头可采用卷边、平对接或加工成各种形式的坡口。对接焊缝开坡口的目的，是为了确保接头的质量，同时也从经济效益考虑。坡口形式的选择取决于板材厚度、焊接方法和工艺过程。通常必须考虑以下几个方面： 1）可焊到性或便于施焊； 2）降低焊接材料的消耗量； 3）坡口易加工； 4）减少或控制焊接变形。 上面只是列举了选择坡口的一般规则，具体选择时，则需要根据具体情况综合考虑。例如，从节约焊接材料出发，U形坡口较V形坡口好，但加工费用高；双面坡口明显地优于单面坡口，同时焊接变形小。双面坡口焊接时需要翻转焊件，增加了辅助工时，所以在板厚小于25mm时，一般采用V形坡口。受力大而要求焊接变形小的部位应采用U形坡口。利用焊条电弧焊焊接6mm以下钢板时，选用I形坡口就可得到优质焊缝；用埋弧自动焊焊接14mm以下的钢板，采用I形坡口也能焊透。 对接焊缝 坡口角度的大小与板厚和焊接方法有关，其作用是使电弧能深入根部使根部焊透。坡口角度越大，焊缝金属量越多，焊接变形也会增大，一般坡口角度选60°左右。 采用根部间隙是为了保证焊缝根部能焊透，一般情况下，坡口角度小，需要同时增加根部间隙；根部间隙较大时，又容易烧穿，为此，需要采用钝边防止烧穿。根部间隙过大时，还需要加垫板。 对接焊缝的典型坡口形式 角焊缝 角焊缝按其截面形状可分为平角焊缝、凹角焊缝、凸角焊缝和不等焊脚角焊缝。 各种截面形状角焊缝的承载能力与载荷性质有关。静载时，如母材金属塑性良好，则角焊缝的截面形状对承载能力没有明显影响；动载时，凹角焊缝比平角焊缝的承载能力高，凸角焊缝的承载能力最低。不等腰角焊缝，长边平行于载荷方向时，承受动载效果好。 角焊缝截面形状及其计算断面 为了提高焊接效率、节约焊接材料、减小焊接变形，当板厚大于13mm时，可以采用开坡口的角焊缝。在等强度条件下，坡口角焊缝的焊接材料消耗量仅为普通角焊缝的60% 。 三、焊接接头的基本形式 开槽焊搭接接头 塞焊接头 塞焊接是在被连接的钢板上钻孔，用来代替开槽焊的槽形孔，用焊缝金属将孔填满使两板连接起来。当被连接板厚小于5mm时，可以采用大功率的埋弧焊或CO2气体保护焊直接将钢板熔透而不必钻孔。 这种接头施焊简单，特别对于一薄一厚的两焊件连接最为方便，生产效率较高。 T形接头的承载能力 第二节 电弧焊接头的工作应力 一、应力集中的概念 二、电弧焊接头的工作应力分布 应力集中的概念 由于焊接的形状和焊缝布置的特点，焊接接头工作应力的分布是不均匀的，其最大应力比平均应力值 高，这种情况称应力集中。 应力集中，是指接头局部区域的最大应力值较平均应力值高的现象。常以应力集中系数KT表示。 在焊接接头中产生应力集中的原因是： ① 焊接工艺缺陷、冶金缺陷、夹渣、气孔、咬边、未焊透均会引起应力集中、其中咬边、未焊透较为严重。 ② 不合理的焊缝外形。不同焊缝形状会引起不同程度的应力集中。 ③ 接头型式：不同接头型式引起应力集中不同。 ④ 制造过程中的缺陷。 ⑤ 焊接残余应力。 二、电弧焊接头的工作应力分布 1、对接接头 由于余高造成了构件表面不平滑，在焊缝与母材金属的过渡处引起应力集中。焊趾处KT为1.6，焊根处KT为1.5。 KT的大小与余高h和焊缝向母材金属过渡的半径r有关。减小r和增大h，均使KT增加。当余高h为零时， KT =1，应力集中消失。 如果余高太大，虽然使焊缝截面增厚，但却使应力集中程度增加，因此生产中应适当控制余高。 余高不得超过国家有关标准规定的0～3mm范围。 ① 对接接头的焊缝形状产生了结构不连续性，因而引起不同的应力分布，在焊缝与母材的过渡处引起应力集中，最大应力集中部位在焊趾。 应力集中系数： 对接接头的应力集中 余高对应力集中的影响 由余高带来的应力集中，对动载结构的疲劳强度是十分不利的，所以此时要求它越小