2焊接接頭及其工作應(yīng)力分布

1、黎明- -第三章焊接接頭1、焊縫和焊接接頭的基本概念、基本形式及其表示方法：焊接方法類別焊接方法大致可以分為熔焊、壓焊、釬焊三大類，近百種。國標GB5185-85對焊接方法作了比較細致的分類，并給每種方法規(guī)定了一個數(shù)字類別代號。例如：1是電弧焊，11是無氣體保護電弧焊，111是手工電弧焊，12是埋弧焊，21是點焊，971是氣體釬焊，972是電弧釬等等。焊我們重點講熔焊。熔焊焊縫由焊縫金屬、熔合線、熱影響區(qū)和母材組成。有兩個基本類型：對接焊縫：將焊接接頭相連接的界面加工成一定的剖口，直接連接起來的焊縫稱為對接焊縫。根據(jù)不同板厚和接頭形式，國標985-88規(guī)定了29種不同的手工電弧焊和氣體保護電弧

2、焊對接焊縫的剖口形式與尺寸，國標986-88規(guī)定了32種不同的埋弧焊對接焊縫的剖口形式與尺寸可供選擇。歸納起來，剖口形式可分為I形、V形、單邊V形、U形、J形等5種基本類型，由它們可組成14種不同類型的剖口：剖口的選擇主要考慮：要減小焊接材料的消耗量；要保證可焊到性；要便于剖口加工；（4）要減小焊接變形。角焊縫：不開剖口，在焊接接頭非接觸界面之間連接起來的焊縫稱為角焊縫。用符號表示角焊縫。對接接頭未焊透的焊縫，計算強度時，按角焊縫對待。角焊縫的截面形狀如圖3-14。4種形式各適合于不同的情況。靜載情況下，一般用a）；承受動載、疲勞載荷，應(yīng)該用b）；角接頭角部的焊縫用c）；d）的形式長邊與主載荷

3、方向一致，可減小應(yīng)力集中，提高接頭的承載能力。a）c）rf）圖3-14角焊縫截面形狀及其計算斷面3焊接接頭的基本類型常見的形式有4種，對接接頭從力學角度出發(fā)，它是最佳的接頭形式。理應(yīng)盡量采用。搭接接頭應(yīng)力集中比較嚴重，不適于動載、疲勞載荷條件下工作，但它準備簡單，裝配容易，仍在許多情況下廣泛采用。槽焊、塞焊、電鉚焊、鋸齒焊等搭接形式主要用于背面不能施焊的情況下。丁字、十字接頭常見的形式見圖3-24，3-25rf圖3-24常見丁字（十字）接頭0）圖325丁字接頭承載能力角接頭主要用于箱形構(gòu)件上。常見的形式見圖3-264.焊接接頭在圖紙上的表示方法:焊縫符號按國標GB7093.2的規(guī)定繪制?；痉?/p>

4、號它是表示焊縫剖口剖面形狀的符號，按GB985-88,GB986-88繪制。剖口尺寸符號國標GB324-88中規(guī)定了16個相關(guān)尺寸符號：剖口深度H、角度a、剖口面角度0、間隙b、鈍邊p、根部半徑R和板厚6、縫寬c、余高h、有效縫厚s、焊腳k、焊核直徑d、斷續(xù)焊縫長1、縫距e、段數(shù)n、相同焊縫數(shù)量N。尾部標注心50-12、焊接接頭的不均勻性：焊接工藝方法時，隨后的相同焊縫數(shù)字前加字母N。如：下左圖的焊縫符號表明，先用手工電弧焊（111）焊接箭頭指處7mm深50角的半V形剖口，1mm間隙的封底角焊縫，角焊縫的焊腳8mm，焊縫表面呈凹心圓滑過渡；然后，在箭頭的另一側(cè)（虛線），用埋弧焊蓋面，焊縫形式為

5、帶2mm鈍邊的J形剖口，根部圓角9mm，剖面角度20，根部間隙1mm，焊縫余高1mm，如右側(cè)圖所示。工件左右兩側(cè)，有兩個相同的焊縫。5.影響焊接接頭力學性能的主要因素：材質(zhì)、工藝、缺陷、應(yīng)力變形、應(yīng)力集中等。成分、組織不均勻：焊縫金屬與母材相比，多為高純度的優(yōu)質(zhì)韌性材料。從焊縫中心向外到母材，金相組織不斷變化：焊縫中心晶粒較細的等軸晶粒f粗大的樹枝狀鑄造組織f熔合線外粗大的過熱組織f晶粒較細的重結(jié)晶區(qū)f粗大的再結(jié)晶區(qū)f細晶粒軋制母材。見上頁示意圖、下圖。上圖是焊縫中心區(qū)，下圖是熔合線內(nèi)側(cè)；右兩圖，采用隨焊沖擊碾壓技術(shù)，細化了晶粒。從焊縫到母材，金屬的力學性能（強度、塑性、韌度）在不斷變化。見圖

6、3-4，3-3。從焊縫到熱影響區(qū)、母材，表面和內(nèi)部各有不同程度的缺陷和表面形狀等各種變化。氣孔、夾雜、疏松、未焊透、未熔合、裂紋焊趾處的外形突變、熱應(yīng)變脆化等。1500(0廠、強度塑性O(shè)gO圖3-3熱影響區(qū)強度與塑性分布示意圖山4.熱影響區(qū)的熱塑變脆化應(yīng)力集中和缺陷的存在，在焊縫冷卻收縮過程中，會產(chǎn)生較大的塑性變形和硬化，若與400200C（蘭脆溫度）的變形時效硬化（熱應(yīng)變脆化）疊加，是很危險的。5.接頭表面形狀的突然變化和工作應(yīng)力的不均勻性由于表面形狀突變，引起應(yīng)力集中，工作應(yīng)力分布不均，會降低接頭的承載能力。3、低組配焊接接頭的力學性能低組配焊接接頭適合于高強材料的焊接，追求的是接頭和母材

7、等強度，而非焊縫和母材等強度。這有工藝性好、韌性高等優(yōu)點。6)圖3-9對接接頭不同組配的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系護一焊縫金屬的曲線一母材的。一乙曲線/一接頭的。一曲線400-斷裂在高強材料上O斷裂在低強材料上4吉iftiff圖370低強焊縫金屬接頭強度試驗結(jié)果I低強度材料：crfc=440N/mm2,a,=268N/mm2I高彊度材料,CT*=733N/mm,a.=481N/nuai3-2焊接接頭的工作應(yīng)力分布和工作性能1、應(yīng)力集中的概念應(yīng)力集中系數(shù)Kt等于截面中最大工作應(yīng)力omax與平均工作應(yīng)力o的比值。即：KT=a/oTmaxm2、熔焊接頭的工作應(yīng)力分布和工作性能i.對接接頭的工作應(yīng)力分布圖3-27

8、對接接頭的應(yīng)力分布對接接頭模型r=0.5和r=3圖3-28加厚高和過渡半徑與應(yīng)力集中系數(shù)的關(guān)系2-正面搭接接頭的工作應(yīng)力分布圖3-36正面搭接角焊縫的應(yīng)力分布3十字接頭的工作應(yīng)力分布圖3-29丁字（十字）接頭的應(yīng)力分布圖3-30角焊縫的形狀、尺寸與應(yīng)力集中的關(guān)系eEE、詞辺*,6wg+丁字（十字）接頭聯(lián)系焊縫的應(yīng)力集中函3-33工作焊縫與聯(lián)系焊縫o）工作焊縫&）聯(lián)聶焊縫EENmor單位長焊縫承我能力010可30焊腳Qnm圖3-15十字接頭受拉力時力的傳遞力一角焊縫根部一角焊縫趾部圖3-16正面角焊縫焊腳&與承載能力關(guān)系X-計算極限強度O-實際極限強度一屈服強度焊接結(jié)構(gòu)課件10黎明- 側(cè)面角焊縫搭接接頭的工作應(yīng)力分布圖3:35搭接接頭角焊縫FF*FiF2圖3-42側(cè)面角焊縫與聯(lián)合角焊縫搭接接頭的應(yīng)力分布a）側(cè)面角焊縫搭接6）聯(lián)合角焊縫搭接蓋板搭接接頭中的工作應(yīng)力分布BZEE1NS20O3、接觸焊接頭的工作應(yīng)力分布和工作性能1點焊接頭的工作應(yīng)力分布圖3-49焊點區(qū)在母材厚度上的應(yīng)力分布圖3