焊縫設計原則

1、在設計焊縫尺寸大小及其接頭形式時，首先要確定是工作焊縫還是 聯(lián)系焊縫。 1 1、考慮焊縫性質(zhì)、考慮焊縫性質(zhì) 工作焊縫：工作焊縫：與被連接的元件是串聯(lián)的，它承擔著傳遞全部載荷的作用， 一旦斷裂，結(jié)構(gòu)就會失效，其應力稱為工作應力。 焊縫設計原則焊縫設計原則 l 工作焊縫必須進行焊縫強度計算； l 聯(lián)系焊縫則需考慮經(jīng)濟性而減小、減短焊縫； l 具有雙重性的焊縫，既有工作應力又有聯(lián)系應力，則只計算工作應 力，而不考慮聯(lián)系應力； 聯(lián)系焊縫：聯(lián)系焊縫：焊縫與被連接件是并聯(lián)的，它傳遞很小的載荷，主 要起元件之間的相互聯(lián)系的作用，焊縫一旦斷裂，結(jié)構(gòu)不會立即失 效，其應力稱為聯(lián)系應力。 焊縫設計原則焊縫設計原則

2、 2 2、焊接接頭形式選擇、焊接接頭形式選擇 焊接接頭形式可以分為：對接接頭； 搭接接頭； T形接頭； 角接接頭。 焊縫設計原則焊縫設計原則 不同的接頭形式承載能力和應力分布情況不同。 (1)對接接頭：兩焊件同在一個平面上焊 接而成的接頭。 特點：應力集中相對較小，能承受較大的靜載荷和較高的疲勞交變載荷。 注意：板厚不同,應將厚板削薄后對接。L3 （2-1） L 2 1 21 L/2 焊縫設計原則焊縫設計原則 (2)搭接接頭：兩焊件相互錯疊，在焊件端頭進行焊接的接頭。 特點：應力分布不均勻，疲勞強度較低； 焊前準備和裝配工作比對接接頭簡單； 橫向收縮量比對接接頭小； 適用于被焊結(jié)構(gòu)的狹小處以及

3、密閉的焊接結(jié)構(gòu)。 焊縫設計原則焊縫設計原則 (3)T形接頭：兩焊件相互垂直，在交角處進行焊接的接頭。 特點：應力分布不均勻，雖然承載能力低，但能承受各種方向的力和力 矩，是比較理想的焊接接頭形式。 注意：T形接頭應避免采用單面角焊縫。 焊縫設計原則焊縫設計原則 (4)角接接頭：兩焊件邊緣相互垂直，在頂端邊緣上進行焊接的接 頭。角接接頭常用于箱形結(jié)構(gòu)，常用的角接頭如下圖： 特點：承載能力低， 但能承受各種方向 的力和力矩。 焊縫設計原則焊縫設計原則 (1)坡口作用：主要是增大熔深，提高焊縫截面的有效厚度。 3 3、坡口的設計、坡口的設計 以對接Y形坡口為例： l 坡口角度：3560，太大增加加工

4、余量、焊接成本和變形； l 鈍邊高度p：需要熔透時一般為13mm； l 根部間隙b：保證鈍邊熔透，一般24mm，過大容易形成虛焊； l 坡口深度H：根據(jù)需要的焊縫厚度來設定。 焊縫設計原則焊縫設計原則 (2)坡口形式： n 對接焊縫的焊接邊緣可分為卷邊、平對或加工成V形、X形、K形和U形等。 a. 方形對接：無間隙適合于板厚小于3mm；有間隙或帶墊板的對接適合于 厚小于16 mm。加工的經(jīng)濟性最好。 l 單面V型：適合于板厚在16mm左右； l 雙面V型：適合于板厚在在32mm以下； l 單面U型：加工難度增加，但比單V型坡口節(jié)省焊接材料； l 雙面U型：加工難度增加，但比雙V型坡口節(jié)省焊接材

5、料； 卷邊焊縫 I形坡口 焊縫設計原則焊縫設計原則 n 角焊縫的坡口形式主要有以下3種： 根據(jù)受力情況決定是否需要焊透： l 圖a為不開坡口的焊縫，加工的經(jīng)濟性最好； l 對于較厚的板，可采用圖b所示K形坡口，這樣做比不開坡口用大尺寸 的角焊縫經(jīng)濟，而且疲勞強度高； l 對要求完全焊透的丁字接頭，采用半V形坡口從一面焊，焊后清根焊 滿，如圖c，比采用K形坡口施焊可靠。 a bc 焊縫設計原則焊縫設計原則 n 經(jīng)濟性原則：在滿足強度要求的前提下，選擇合理的接頭和坡口，減 少焊材的填充量，提高焊接效率。 n 考慮坡口加工：優(yōu)先選擇便于加工的坡口，如V形、X形。U形和雙U形 坡口，加工相對困難。 n

6、 避免焊接缺陷：采用不適當?shù)钠驴谛问饺菀桩a(chǎn)生焊接缺陷。比如：坡 口角度過大，致使焊接熱輸入大，工件變形；鈍邊過高，不能完全熔 透，殘留的鈍邊即成了缺陷源。 焊縫設計原則焊縫設計原則 (3)坡口設計原則： (1)對接焊縫的有效厚度S如下圖： 4 4、焊縫大小的的設計、焊縫大小的的設計 S根據(jù)焊縫強度要求設計，同時考慮經(jīng)濟性； 重要焊縫應當采取等強原則，S=(較薄板厚) 。 焊縫設計原則焊縫設計原則 (2)角焊縫的焊腳尺寸K的設計 說明：隨著h/k比率的增加，焊縫承受橫向應力的能力相應增加，直到比 率為2.75為止。 等邊角焊縫：a=0.707K 非等邊角焊縫： hK Kh a 22 n 根據(jù)有效

7、截面大小選擇焊腳尺寸。焊腳尺寸K與焊縫有效截面大小a 的關系如下圖： 焊縫設計原則焊縫設計原則 n 焊腳尺寸K與板厚： 如圖雙面等邊角焊縫： 若12，則a1+a21 即0.707(K1+K2)1 n 美國鋼結(jié)構(gòu)學會AISC-1.17.6規(guī)定： l 厚度小于1/4寸（6.35mm）的材料，沿端邊起最大K可以與材料厚度相等； l 厚度等于或大于1/4寸的材料，沿端邊起最大垂直K比材料厚度要小1/16 寸（1.6mm），在圖紙上特別規(guī)定要求焊縫獲得全厚度焊縫高的除外。 焊縫設計原則焊縫設計原則 焊縫設計原則焊縫設計原則 n 最小焊腳尺寸 母材厚度(mm)最小焊腳尺寸(mm) 63mm 6125mm 12206mm 20388mm 385710mm 5715212mm 1