焊接坡口標準

培訓內容：焊接坡口與焊接變形

2021/5/91焊接接頭形式及坡口選用焊接變形產生的原因焊接結構設計與坡口設計焊接變形的控制與矯正2021/5/92接頭型式與坡口的準備1、焊接接頭的型式接頭主要有對接、角接、T形接和搭接等4種。1.1對接接頭兩焊件端面相對平行的接頭，稱為對接接頭。是焊接結構中采用最多的一種型式。根據坡口形式的不同，可分為I形、V形、X形、U形和雙U形等一、焊接接頭形式及坡口選用2021/5/93（a）I形坡口（b）V形坡口（c）X坡口（d）U形坡口（e）雙U形墳口

2021/5/941.2角接接頭兩焊件端面間構成300－1350夾角的接頭，稱為角接接頭。根據坡口型式的不同，分為不開坡口、單邊V形、V形及K形等4種型式（a）不開坡口（b）單邊V形坡口（c）V形坡口（d）K形坡口2021/5/951.3T形接頭一焊件端面與另一焊件表面構成復角或近似直角的接頭，稱為T形接頭。其應用范圍僅次于對接接頭。根據坡口形式不同，分為不開坡口、單邊V形、K形和雙U形等4種（a）I形坡口（b）單邊V形坡口（c）K形坡口（d）雙U形坡口

以T形接頭連接焊縫時，板厚小于3mm可不開放口。3個焊件裝配成“十”字形接頭，叫十字接頭。實際上是兩T形接頭的組合。2021/5/961.4搭接接頭兩焊件部分重疊構成的接頭，叫搭接接頭。根據結構形式和對強度要求不同，分為不開坡口、圓孔內塞焊和長孔內角焊等3種圖（a）為不開坡口的搭接接頭，用于厚度12mm以下的焊件，有時可采用雙面焊接。這類接頭承載能力低，用于不重要結構，遇到重疊面積較大時，為保證焊接強度，可分別選用圖(b)、(c)兩種形式。

2021/5/972、坡口的準備2.1坡口的定義及作用根據設計或工藝要求，在焊件的待焊部位加工成一定幾何形狀和尺寸的溝槽，叫坡口。作用是：(1)使熱源(電弧或火焰)能到達焊縫根部，保證根部焊透。(2)便于操作和清理焊渣。(3)調整焊縫成型系數(shù)，獲得較好的焊縫成型。(4)調節(jié)基本金屬與填充金屬的比例。2021/5/982.2選擇坡口的原則為獲得高質量的焊接接頭，應選擇適當?shù)钠驴谛褪?。坡口的選擇，主要取決于母材厚度、焊接方法和工藝要求。選擇時，應注意以下問題：(1)盡量減少填充金屬量。(2)坡口形狀容易加工。(3)便于焊工操作和清渣.

(4)焊后應力和變形盡可能小。2021/5/99V、U、X型坡口的比較坡口形式 比較條件加工 焊縫填充金屬量 焊件翻轉 焊后變形V 方便 較多 不需要 較大U 復雜 少 不需要 小X 方便 較少 需要 較小2021/5/9102.3坡口制備采取的方法，根據焊件的尺寸、形狀及加工條件確定。有以下方法：(1)剪邊：以剪板機剪切加工，常用于I形坡口。(2)刨邊：用刨床或刨邊機加工，常用于板件加工。(3)車削：用車床或車管機加工，適用于管子加工。(4)切割：用氧一乙快火焰手工切割或自動切割機切割加工成I形、V形、X形和K形坡口。(5)碳弧氣刨：主要用于清理焊根時的開槽，效率較高、勞動條件較差。(6)鏟削或磨削：用手工或風動、電動工具鏟削或使用砂輪機(或角向磨光機)磨削加工，效率較低，多用于焊接缺陷返修部位的開槽。坡口加工質量對焊接過程有很大影響，應符合圖紙或技術條件要求2021/5/9111焊接結構材料的選擇

焊接結構材料的選擇原則：1.1滿足使用要求，選易焊材；

1.2高強度結構鋼，盡量優(yōu)先選；

1.3重要結構應選用：鎮(zhèn)靜鋼；

1.4異種鋼材互焊時偏弱者跟措施；

1.5多用鍛、壓、型材，減少焊縫。二、焊接結構設計與坡口設計2021/5/9122焊接接頭的工藝設計焊縫的布置焊縫布置的一般原則：

2.1避開應力最大處；

2.2焊縫遠離加工面；

2.3對稱布置變形??；

2.4焊縫布置求分散；

2.5便于操作想周到；

2.6盡量平焊效率高。2021/5/9132021/5/9142021/5/9152021/5/9162021/5/9172021/5/9182021/5/9192021/5/9203坡口設計原則3.1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。

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，結構就會失效，其應力稱為工作應力。2021/5/921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，結構不會立即失效，其應力稱為聯(lián)系應力。工作焊縫必須進行焊縫強度計算；聯(lián)系焊縫則需考慮經濟性而減小、減短焊縫；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；2021/5/9223.2坡口的設計(1)坡口作用：主要是增大熔深，提高焊縫截面的有效厚度。以對接Y形坡口為例：坡口角度α：35～60°，α太大增加加工余量、焊接成本和變形；鈍邊高度p：需要熔透時一般為1～3mm；根部間隙b：保證鈍邊熔透，一般2～4mm，過大容易形成虛焊；坡口深度H：根據需要的焊縫厚度來設定。2021/5/923(2)坡口形式：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。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16mm。加工的經濟性最好。單面V型：適合于板厚在16mm左右；雙面V型：適合于板厚在在32mm以下；單面U型：加工難度增加，但比單V型坡口節(jié)省焊接材料；雙面U型：加工難度增加，但比雙V型坡口節(jié)省焊接材料；2021/5/924（3）角焊縫的坡口形式主要有以下3種：

根據受力情況決定是否需要焊透：圖a為不開坡口的焊縫，加工的經濟性最好；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濟，而且疲勞強度高；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。2021/5/925坡口設計原則：a.經濟性原則：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。b.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。c.避免焊接缺陷：采用不適當?shù)钠驴谛问饺菀桩a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。2021/5/9263.3焊縫大小的的設計對接焊縫的有效厚度S如下圖：根據焊縫強度要求設計，同時考慮經濟性；重要焊縫應當采取等強原則，S=δ(較薄板厚)。2021/5/927最小焊腳尺寸2021/5/928考慮可操作性×√√×√×√√2021/5/929三、焊接變形產生的原因復合板修補時主要是收縮變形、彎曲變形和波浪變形2021/5/930焊接變形產生的原因焊接時，由于局部高溫加熱而造成焊件上溫度分布不均勻，最終導致在結構內部產生了焊接應力與變形。（內變形）焊縫金屬冷卻時，當它由液態(tài)轉為固態(tài)時，其體積要收縮。由于焊縫金屬與母材是緊密聯(lián)系的，因此，焊縫金屬并不能自由收縮，這將引起整個焊件的變形，同時在焊縫中引起殘余應力。(縮邊)2021/5/931四、焊接變形的控制與矯正1.設計措施（1）合理地選擇焊縫的尺寸和形狀（如圖）

在保證結構承載力的情況下,盡可能采用較小的焊縫尺寸,減少熱輸入對材料性能的影響,并降低成本。相同承載力的十字接頭箱形梁的不同接頭形式2021/5/932（2）合理選擇焊縫長度和數(shù)量

只要允許，多采用型材、沖壓件；焊縫多且密集處，可以采用鑄—焊聯(lián)合結構，就可以減少焊縫數(shù)量。此外，適當增加壁板厚度，以減少肋板數(shù)量，或者采用壓型結構代替肋板結構，都對防止薄板結構的變形有利。某加強筋狀況2021/5/933（3）合理地安排焊縫的位置

安排焊縫盡可能對稱與截面中性軸,或使焊縫接近中性軸,這對減少梁柱的撓曲變形有良好的效果。箱形和工字梁的焊縫布置（后者較好）2021/5/9342.工藝措施（1）反變形法(如圖)

幾種反變形措施2021/5/935（2）留余量法在下料時，將零件的實際長度或寬度尺寸比設計尺寸適當加大，以補償焊件的收縮。留余量法主要用于防止焊件的收縮變形。2021/5/936（3）剛性固定法1）將焊件固定在剛性平臺上。薄板拼接時的剛性固定2021/5/937

2）將焊件組合成剛性更大或對稱的結構。T形梁的剛性固定和反變形2021/5/9383）利用焊接夾具增加結構的剛性和拘束。對接拼板時的剛性固定2021/5/939（4）選擇合理的裝配焊接順序。裝配焊接順序對焊接結構變形的影響很大。

1）大型而復雜的焊接結構，只要條件允許，把它分成若干個結構簡單的部件，單獨進行焊接，然后再總裝成整體。

2）正在施焊的焊縫應晝靠近結構截面的中性軸。主梁裝配焊接2021/5/9403）對于焊縫非對稱布置的結構，裝配焊接時應先焊焊縫少的一側。壓力機壓型上模的焊接順序2021/5/9414）焊縫對稱布置的結構，應由偶數(shù)焊工對稱地施焊。圓筒體對接焊縫焊接順序2021/5/9425）長焊縫（1m以上）焊接時，可采用下圖所示的方向和順序進行焊接，以減小其焊后的收縮變形。2021/5/943矯正焊接變形的措施1.手工矯正法

2.機械矯正法用機械方法矯正變形的原理就是將縮短的尺寸拉長，使之與較長的部分相適應，從而恢復到原來的尺寸，或達到技術條件對幾何尺寸的要求。機械矯正法會使金屬材料因冷作硬化而變脆，并產生附加應力，因此一般適用于變形不大的小型結構件。機械矯正法矯正梁的彎曲變形2021/5/944矯正焊接變形的措施3.火焰加熱矯正法火焰矯正的原理與機械矯正相反，它是通過局部加熱并隨之快冷，使焊件伸長的部位縮短，達到矯正變形的目的?；鹧婕訜岬姆绞接悬c狀加熱、線狀加熱和三角