船舶結(jié)構(gòu)焊接第2章2-6焊縫及焊接接頭ppt課件

1、焊縫是組成焊接接頭的主體部分，對接焊縫和角焊縫是焊縫的兩種最根本的型式1尺寸要素尺寸要素熔寬、熔深、加厚高熔寬、熔深、加厚高B/H ： 叫焊縫外形系數(shù)叫焊縫外形系數(shù)BhHl(2) 坡口坡口 groove：l 根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝需求，將焊件的待根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝需求，將焊件的待焊部位加工裝配成一定幾何外形的溝槽。焊部位加工裝配成一定幾何外形的溝槽。l開坡口開坡口 bevelling(of the edge)：l 用機(jī)械、火焰或電弧等工藝方法加用機(jī)械、火焰或電弧等工藝方法加工坡口的過程工坡口的過程.l開坡口的目的：焊透開坡口的目的：焊透l卷邊坡口l平對坡口lV型坡口lU型坡口lX型坡口lK型坡口 3選擇坡

2、口的原那么選擇坡口的原那么 、根據(jù)板厚和焊接方法選擇坡口，保證熔透。、根據(jù)板厚和焊接方法選擇坡口，保證熔透。氣焊，手弧焊，自動(dòng)焊的熔透深度逐漸添加，那么板厚及鈍氣焊，手弧焊，自動(dòng)焊的熔透深度逐漸添加，那么板厚及鈍邊高度也可相應(yīng)添加。邊高度也可相應(yīng)添加。 、焊接資料的耗費(fèi)量：對于同樣厚度的焊接接頭，采用、焊接資料的耗費(fèi)量：對于同樣厚度的焊接接頭，采用x型型坡口比坡口比v型坡口能節(jié)省較多的焊接資料、電能和工時(shí)，構(gòu)件越型坡口能節(jié)省較多的焊接資料、電能和工時(shí)，構(gòu)件越厚節(jié)省越多。厚節(jié)省越多。 、可焊到性：它是選擇坡口型式的重要條件之一，普通地、可焊到性：它是選擇坡口型式的重要條件之一，普通地說，要根據(jù)構(gòu)

3、件能否翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)難易，或內(nèi)外兩側(cè)的焊接條說，要根據(jù)構(gòu)件能否翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)難易，或內(nèi)外兩側(cè)的焊接條件而定。對不能翻轉(zhuǎn)的和內(nèi)經(jīng)較小的容器，為了防止大量的件而定。對不能翻轉(zhuǎn)的和內(nèi)經(jīng)較小的容器，為了防止大量的仰焊及不能或不便從內(nèi)側(cè)施焊，都宜采用仰焊及不能或不便從內(nèi)側(cè)施焊，都宜采用v型或型或u型坡口。型坡口。 、坡口加工：、坡口加工：v型和型和x型坡口可用氣割或等離子切割，亦可型坡口可用氣割或等離子切割，亦可用機(jī)械切割加工。但用機(jī)械切割加工。但u型和雙型和雙u型坡口，普通需求刨邊機(jī)加工。型坡口，普通需求刨邊機(jī)加工。 、焊接變形：采用不適當(dāng)?shù)钠驴谛褪饺菀桩a(chǎn)生較大的焊接、焊接變形：采用不適當(dāng)?shù)钠驴谛褪饺菀桩a(chǎn)生較

4、大的焊接變形，假設(shè)坡口情勢適宜工藝合理，那么可有效的減少焊接變形，假設(shè)坡口情勢適宜工藝合理，那么可有效的減少焊接變形。變形。l 角焊縫按其截面外形可分為四種，如以下圖所示，角焊縫的大小用焊角高度k來表示，通常稱k為焊角尺寸。承當(dāng)靜載荷時(shí)，如資料塑性良好，角焊縫的截面外形對承載才干沒有顯著影響。承當(dāng)動(dòng)載荷時(shí)，以下圖中凹型比平型的承載才干高，凸型的最低。不等邊的，當(dāng)長邊平行于載荷方向時(shí)，接受動(dòng)載效果較好。Plug weldSlot weldSpot weld l焊接接頭的根本方式：焊接接頭的根本方式：l1對接接頭對接接頭l2)搭接接頭搭接接頭l3)丁字丁字T型接頭型接頭l4)角接頭角接頭1、對接接

5、頭特點(diǎn)：受力好，裝配精度要求高。截面變化平緩，應(yīng)力集中小，受力形狀是各種接頭中最好的。但是它的裝配要求較高，假設(shè)兩邊母材上下錯(cuò)動(dòng)，或間隙過大、過小都不行。例如：船體外殼板都是對接接頭，假設(shè)下料不準(zhǔn)確，大了一點(diǎn)，那怕是半公分，就不能保證焊接質(zhì)量，必需再切一刀。但是假設(shè)一下切多了，或者沒有思索到焊后收縮變形小了23公分，那么對不起，這快鋼板就只好報(bào)廢了，對國家，對人民，對他的工廠都將帶來一定的損失，對他個(gè)人嗎？一個(gè)月的獎(jiǎng)金就別拿了。l1缺陷：缺陷：l應(yīng)力集中大應(yīng)力集中大, 受力形狀不好受力形狀不好, 疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度低低l2優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：l對裝配的要求不高對裝配的要求不高受力差，裝配要求簡單。它的特

6、點(diǎn)剛好和對接接頭相反，應(yīng)力分布很不均勻，疲勞強(qiáng)度低，但是它們的焊前預(yù)備任務(wù)幾裝配要求卻很簡單。他看它，下料時(shí)大一點(diǎn)，小一點(diǎn)，只需不過火對接頭性能就沒有太大的影響，正是由于這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，搭接接頭在某些對強(qiáng)度要求不高的構(gòu)造上運(yùn)用比較廣泛，如：大型貯罐的底板。l1正面角焊縫正面角焊縫l (front fillet weld)l與力的作用方向垂與力的作用方向垂直的角焊縫；直的角焊縫； l2側(cè)面角焊縫側(cè)面角焊縫l (side fillet weld)l與力的作用方向平與力的作用方向平行的角焊縫行的角焊縫 ；l3斜向角焊縫斜向角焊縫與力的作用方向呈一定角與力的作用方向呈一定角度的角焊縫。度的角焊縫。1正面角焊

7、縫的任務(wù)應(yīng)力分布正面角焊縫的任務(wù)應(yīng)力分布在正面角焊縫的搭接接頭中力線彎曲較為嚴(yán)重，應(yīng)在正面角焊縫的搭接接頭中力線彎曲較為嚴(yán)重，應(yīng)力分布很不均勻，根據(jù)測試結(jié)果可以看出，在角焊力分布很不均勻，根據(jù)測試結(jié)果可以看出，在角焊縫的根部縫的根部A點(diǎn)和焊趾點(diǎn)和焊趾B點(diǎn)都有較大的應(yīng)力集中，如點(diǎn)都有較大的應(yīng)力集中，如圖圖227所示，其數(shù)值與許多要素有關(guān)，如焊趾所示，其數(shù)值與許多要素有關(guān)，如焊趾B點(diǎn)點(diǎn)的應(yīng)力集中系數(shù)就是隨角焊縫的斜邊與程度邊的夾的應(yīng)力集中系數(shù)就是隨角焊縫的斜邊與程度邊的夾角角而變化的，減小其夾角而變化的，減小其夾角和增大熔深焊透根部，和增大熔深焊透根部，可以降低應(yīng)力集中系數(shù)。可以降低應(yīng)力集中系數(shù)。

8、l由于搭接接頭的正面角焊縫與作用力偏心，所以接受拉力時(shí)接頭上產(chǎn)生附加彎曲應(yīng)力，如以下圖所示。為了減少彎曲應(yīng)力，兩條正面角焊縫之間的間隔應(yīng)不小于其板厚的4倍。 2側(cè)面角焊縫的搭接接頭側(cè)面角焊縫的搭接接頭中的任務(wù)應(yīng)力分布中的任務(wù)應(yīng)力分布 用側(cè)面角焊縫銜接的搭接用側(cè)面角焊縫銜接的搭接接頭中其應(yīng)力分布更為復(fù)雜。接頭中其應(yīng)力分布更為復(fù)雜。在焊縫中既有正應(yīng)力又有切在焊縫中既有正應(yīng)力又有切應(yīng)力，切應(yīng)力沿焊縫長度上應(yīng)力，切應(yīng)力沿焊縫長度上的分布是不均勻的，當(dāng)受拉的分布是不均勻的，當(dāng)受拉力力P作用時(shí)作用時(shí),沿側(cè)面角焊縫長度沿側(cè)面角焊縫長度上切應(yīng)力分布如圖中上切應(yīng)力分布如圖中qxa所示所示(qxa為單位長度焊縫接

9、受的切為單位長度焊縫接受的切力。力。 構(gòu)成這種兩端應(yīng)力大，中間應(yīng)力小的主要緣由，是由構(gòu)成這種兩端應(yīng)力大，中間應(yīng)力小的主要緣由，是由于搭接板材不是絕對剛體，在受力時(shí)本身產(chǎn)生彈性變形所于搭接板材不是絕對剛體，在受力時(shí)本身產(chǎn)生彈性變形所至。當(dāng)側(cè)面角焊縫的搭接接頭焊縫較長時(shí)這種應(yīng)力分布的至。當(dāng)側(cè)面角焊縫的搭接接頭焊縫較長時(shí)這種應(yīng)力分布的不均勻程度就更大，因此采用過長的側(cè)面焊縫將使應(yīng)力集不均勻程度就更大，因此采用過長的側(cè)面焊縫將使應(yīng)力集中添加，是不合理的。普通規(guī)范規(guī)定，側(cè)面焊縫長度不得中添加，是不合理的。普通規(guī)范規(guī)定，側(cè)面焊縫長度不得大于大于50k。3結(jié)合角焊縫的搭接接頭結(jié)合角焊縫的搭接接頭 中的任務(wù)應(yīng)

10、力分布中的任務(wù)應(yīng)力分布 在只用側(cè)面角焊縫焊成在只用側(cè)面角焊縫焊成的搭接接頭中，不但沿焊的搭接接頭中，不但沿焊縫長度上應(yīng)力分布是不均縫長度上應(yīng)力分布是不均勻的，而且在母材斷面上勻的，而且在母材斷面上應(yīng)力分布也是不均勻的應(yīng)力分布也是不均勻的 如圖a中的橫截面A-A,在焊縫附近出現(xiàn)較大正應(yīng)力，其應(yīng)力集中非常嚴(yán)重。為了改善這一斷面上的應(yīng)力分布，常增添一條正面角焊縫，這樣就構(gòu)成了結(jié)合角焊縫的搭接接頭，如圖b所示。增添正面角焊縫后A-A斷面上的正應(yīng)力分布變得較為均勻,最大切應(yīng)力降低,故此斷面上的應(yīng)力集中得到改善，由于正面角焊縫承當(dāng)了一部分外力，以及正面角焊縫比側(cè)面角焊縫剛度大、變形小，所以側(cè)面角焊縫的切應(yīng)

11、力分布也得到改善。設(shè)計(jì)搭接接頭時(shí)，采用結(jié)合角焊縫的搭接接頭，不但可以改善應(yīng)力分布還可以縮短搭接長度。l 丁字十字接頭是將相互垂直或丁字十字接頭是將相互垂直或近似垂直的被銜接件用角焊縫銜接起來近似垂直的被銜接件用角焊縫銜接起來的接頭的接頭 l特點(diǎn)：特點(diǎn)：l 可以接受各個(gè)方向的力和力矩；可以接受各個(gè)方向的力和力矩；l 有較大應(yīng)力集中有較大應(yīng)力集中l(wèi)丁字十字接頭在船體上的運(yùn)用非常廣泛，比如船的縱橫骨架、扶強(qiáng)材等。它的種類也較多，常見的如以下圖所示。 丁字十字接頭的焊縫向母材過渡較猛烈，力線彎曲嚴(yán)重，應(yīng)力分布極不均勻，在焊縫跟部和趾部有較大的應(yīng)力集中。如下圖。 圖a是未開坡口的十字接頭中正面焊縫的應(yīng)力

12、分布情況。由于整個(gè)厚度沒有焊透，所以焊縫跟部應(yīng)力集中很大。在焊趾截面B-B上應(yīng)力分布也是不均勻的，B點(diǎn)的應(yīng)力集中系數(shù)的值隨角焊縫外形而變，角減小應(yīng)力集中系數(shù)減小，焊角尺寸增大應(yīng)力集中系數(shù)也減小。 圖b是開坡口并焊透的丁字十字接頭，這種接頭的應(yīng)力集中大大降低。l 兩板件端面構(gòu)成大于或等于兩板件端面構(gòu)成大于或等于30 ，小于小于 夾角的接頭。夾角的接頭。圖圖a是最簡單的角接頭，但承載才干差；是最簡單的角接頭，但承載才干差；圖圖b是采用雙面焊縫從內(nèi)部加強(qiáng)的角接頭，承載才干較大；是采用雙面焊縫從內(nèi)部加強(qiáng)的角接頭，承載才干較大；圖圖c和和d開坡口易焊透，有較高的強(qiáng)度，而且在外觀上具有開坡口易焊透，有較高

13、的強(qiáng)度，而且在外觀上具有 良好的棱良好的棱角，但要留意層狀撕裂問題；角，但要留意層狀撕裂問題；圖圖e和和f易裝配，省工時(shí)，是最經(jīng)濟(jì)的角接頭；易裝配，省工時(shí)，是最經(jīng)濟(jì)的角接頭；圖圖g是保證接頭具有準(zhǔn)確直角的角接頭，并且剛性大，但角鋼厚度應(yīng)大于板是保證接頭具有準(zhǔn)確直角的角接頭，并且剛性大，但角鋼厚度應(yīng)大于板厚；厚；圖圖h是不合理的角接頭，焊縫多而且不易施焊。是不合理的角接頭，焊縫多而且不易施焊。l 指用管件組成的構(gòu)造中的焊接指用管件組成的構(gòu)造中的焊接銜接點(diǎn)，通常稱管節(jié)點(diǎn)。銜接點(diǎn)，通常稱管節(jié)點(diǎn)。l 既有焊接接頭，又有鉚接接既有焊接接頭，又有鉚接接頭的構(gòu)造稱為鉚焊結(jié)合構(gòu)造頭的構(gòu)造稱為鉚焊結(jié)合構(gòu)造 l這是由于：這是由于：l1鉚接構(gòu)造有較高的止裂性鉚接構(gòu)造有較高的止裂性 l2鉚接接頭比焊接接頭的剛度小鉚接接頭比焊接接頭的剛度小 l3鉚接接頭的應(yīng)力集中系數(shù)比某些焊接鉚接接頭的應(yīng)力集中系數(shù)比某些焊接接頭的低接頭的低 l4鉚接接頭構(gòu)成的內(nèi)應(yīng)力比焊接接頭低鉚接接頭構(gòu)成的內(nèi)應(yīng)力比焊接接頭低 l 鉚焊結(jié)合構(gòu)造汲取了鉚接和