第5章焊接接頭ppt課件

1、(1)2022-2-2176532894第5章 焊接接頭5.1 焊接接頭的普通性能焊接接頭的普通性能5.2 焊接接頭的任務(wù)應(yīng)力分布和任務(wù)性能焊接接頭的任務(wù)應(yīng)力分布和任務(wù)性能5.3 焊接接頭靜載強(qiáng)度計(jì)算焊接接頭靜載強(qiáng)度計(jì)算(2)2022-2-2176532894 在焊件需銜接的部位，用焊接方法制造而成的接頭稱為焊接接頭，普通簡(jiǎn)稱接頭。焊接接頭本身的力學(xué)性能不均勻、焊接接頭部位所受任務(wù)應(yīng)力分布不均勻，是呵斥接頭破壞的主要緣由。(3)2022-2-2176532894焊接接頭由焊縫金屬、熔合區(qū)、熱影響區(qū)組成熔焊焊接接頭的組成對(duì)接接頭的斷面圖 搭接接頭的斷面圖 5.1 5.1 焊接接頭的普通性能焊接接

2、頭的普通性能一、一、 焊接接頭的根本概念焊接接頭的根本概念(4)2022-2-2176532894(5)2022-2-2176532894(6)2022-2-2176532894(7)2022-2-2176532894影響焊接接頭性能的主要要素剩余應(yīng)力組織成分不同焊趾及咬邊熱影響區(qū)焊縫金屬缺陷：裂紋、未焊透、氣孔、夾渣裂紋、脆化應(yīng)力集中角變形錯(cuò)邊錯(cuò)邊應(yīng)力集中(8)2022-2-2176532894二、二、 焊接接頭的不均勻性及其力學(xué)行為焊接接頭的不均勻性及其力學(xué)行為(9)2022-2-2176532894 粗晶區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)硬度高的緣由主要受冷卻速粗晶區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)硬度高的緣由主要受冷卻速度的影響度的影響

3、, ,延性的降低與鋼材的含碳量和熱循延性的降低與鋼材的含碳量和熱循環(huán)時(shí)產(chǎn)生的馬氏體多少有關(guān)環(huán)時(shí)產(chǎn)生的馬氏體多少有關(guān). . T=1200-AC3 , T=1200-AC3 ,全部為奧氏體全部為奧氏體, ,加熱速度快加熱速度快, ,高溫停留短高溫停留短, ,晶粒細(xì)小晶粒細(xì)小. .強(qiáng)度好強(qiáng)度好, ,延性高延性高. . T=900-700 , T=900-700 ,部分為奧氏體部分為奧氏體, ,冷卻后冷卻后為粗細(xì)不勻的組織為粗細(xì)不勻的組織. . (10)2022-2-2176532894 脆化區(qū)位置和范圍主要與母材組織成分和焊接熱輸脆化區(qū)位置和范圍主要與母材組織成分和焊接熱輸入有關(guān)入有關(guān). .普通焊接

4、熱輸入越大普通焊接熱輸入越大, ,高溫時(shí)間越長高溫時(shí)間越長, ,那么越容易因晶那么越容易因晶粒粗大而導(dǎo)致韌性降低粒粗大而導(dǎo)致韌性降低. .韌性最低是在熔合區(qū)上韌性最低是在熔合區(qū)上. .(11)2022-2-2176532894 熱塑性脆化熱塑性脆化: : 在在400-200400-200內(nèi)發(fā)生的熱塑性內(nèi)發(fā)生的熱塑性變形所引起的延性、韌性下降變形所引起的延性、韌性下降. . 該區(qū)稱為藍(lán)脆區(qū)。該區(qū)稱為藍(lán)脆區(qū)。 藍(lán)脆區(qū)特點(diǎn)：強(qiáng)度稍有提高，而延性、韌性明藍(lán)脆區(qū)特點(diǎn)：強(qiáng)度稍有提高，而延性、韌性明顯降低。顯降低。 熱循環(huán)的熱應(yīng)力使近縫區(qū)產(chǎn)生熱塑性變形，那熱循環(huán)的熱應(yīng)力使近縫區(qū)產(chǎn)生熱塑性變形，那么其力學(xué)性能

5、發(fā)生變化。么其力學(xué)性能發(fā)生變化。 焊接接頭經(jīng)受一次熱循環(huán)，它的延性變形量不焊接接頭經(jīng)受一次熱循環(huán)，它的延性變形量不大，韌性下降不明顯，但多層焊或焊接帶有刻槽大，韌性下降不明顯，但多層焊或焊接帶有刻槽的焊件時(shí)，缺口附近要閱歷相當(dāng)大的塑性變形。的焊件時(shí)，缺口附近要閱歷相當(dāng)大的塑性變形。 (12)2022-2-2176532894(13)2022-2-2176532894 焊縫金屬的性能與焊接熱輸入有關(guān)，主要表現(xiàn)焊縫金屬的性能與焊接熱輸入有關(guān)，主要表現(xiàn)有二：有二： 1 1用較小的熱輸入進(jìn)展單層焊時(shí)，冷卻速度用較小的熱輸入進(jìn)展單層焊時(shí)，冷卻速度大，焊縫金屬組織細(xì)化，焊縫金屬變硬，強(qiáng)度升大，焊縫金屬組織

6、細(xì)化，焊縫金屬變硬，強(qiáng)度升高。高。 2 2添加焊接熱輸入、提高層間預(yù)熱溫度對(duì)高添加焊接熱輸入、提高層間預(yù)熱溫度對(duì)高強(qiáng)度鋼施焊，焊縫強(qiáng)度與韌性有明顯下降，主要強(qiáng)度鋼施焊，焊縫強(qiáng)度與韌性有明顯下降，主要是由于焊前添加預(yù)熱，冷速減慢，焊縫金屬組織是由于焊前添加預(yù)熱，冷速減慢，焊縫金屬組織粗大。粗大。 (14)2022-2-2176532894(15)2022-2-2176532894三、焊縫及焊接接頭的根本方式三、焊縫及焊接接頭的根本方式 對(duì)接焊縫對(duì)接焊縫 角焊縫角焊縫 焊縫的方式應(yīng)根據(jù)焊件的厚度、任務(wù)條件、受力情況等要素進(jìn)展選擇。 焊縫是構(gòu)成焊接接頭的主體部分，對(duì)接焊縫和角焊縫是焊縫的根本方式。(

7、16)2022-2-2176532894對(duì)接焊縫 坡口角度的大小與板厚和焊接方法有關(guān)，其作用是使電弧能深化根部使根部焊透。坡口角度越大，焊縫金屬量越多，焊接變形也會(huì)增大，普通坡口角度選60左右。 采用根部間隙是為了保證焊縫根部能焊透，普通情況下，坡口角度小，需求同時(shí)添加根部間隙；根部間隙較大時(shí)，又容易燒穿，為此，需求采用鈍邊防止燒穿。根部間隙過大時(shí)，還需求加墊板。(17)2022-2-2176532894對(duì)接焊縫的典型坡口方式(18)2022-2-2176532894 對(duì)接焊縫開坡口的根本目的，是為了確保接頭質(zhì)量，同時(shí)也從經(jīng)濟(jì)效益思索。坡口方式的選擇取決于板材厚度、焊接方法和工藝過程。 通常必

8、需思索以下幾個(gè)方面。 1可焊性和便于施焊。這是選擇坡口方式的重要根據(jù)之一，也是保證焊接質(zhì)量的前提。 2降低焊接資料的耗費(fèi)量。 3坡口易加工 V形和X形坡口可用氣割或等離子弧切割，亦可用機(jī)械切削加工。對(duì)于U形或雙U形坡口，普通需用刨邊機(jī)加工。在圓筒體上應(yīng)盡量少開坡口，因其加工困難。 4減少或控制焊接變形 采用不適當(dāng)?shù)钠驴谕庑稳菀桩a(chǎn)生較大的變形。(19)2022-2-2176532894角焊縫 角焊縫按其截面外形可分為平角焊縫、凹角焊縫、凸角焊縫和不等焊腳角焊縫。 各種截面外形角焊縫的承載才干與載荷性質(zhì)有關(guān)。靜載時(shí)，如母材金屬塑性良好，那么角焊縫的截面外形對(duì)承載才干沒有明顯影響；動(dòng)載時(shí)，凹角焊縫比

9、平角焊縫的承載才干高，凸角焊縫的承載才干最低。不等腰角焊縫，長邊平行于載荷方向時(shí)，接受動(dòng)載效果好。(20)2022-2-2176532894角焊縫截面外形及其計(jì)算斷面角焊縫截面外形及其計(jì)算斷面KKaKKaKKaKKa(21)2022-2-2176532894四、焊接接頭的根本方式四、焊接接頭的根本方式對(duì)接接頭：兩焊件外表構(gòu)成大于或等于對(duì)接接頭：兩焊件外表構(gòu)成大于或等于 、小于或、小于或等于等于180夾角，即兩板件相對(duì)端面焊接而構(gòu)成的接夾角，即兩板件相對(duì)端面焊接而構(gòu)成的接頭。頭。對(duì)接接頭從強(qiáng)度角度看是比較理想的接頭方式，也對(duì)接接頭從強(qiáng)度角度看是比較理想的接頭方式，也是廣泛運(yùn)用的接頭方式之一。常見

10、的對(duì)接接頭的焊是廣泛運(yùn)用的接頭方式之一。常見的對(duì)接接頭的焊縫軸線與載荷方向相垂直，也有少數(shù)與載荷方向成縫軸線與載荷方向相垂直，也有少數(shù)與載荷方向成斜角的斜焊縫對(duì)接接頭。斜角的斜焊縫對(duì)接接頭。FF 對(duì)接接頭 斜縫對(duì)接接頭(22)2022-2-2176532894搭接接頭兩板件部分重疊起來進(jìn)展焊接所構(gòu)成的接頭稱為搭接兩板件部分重疊起來進(jìn)展焊接所構(gòu)成的接頭稱為搭接接頭。接頭。搭接接頭的應(yīng)力分布不均勻，疲勞強(qiáng)度較低，不是理搭接接頭的應(yīng)力分布不均勻，疲勞強(qiáng)度較低，不是理想的接頭方式。但由于焊前預(yù)備及裝配任務(wù)較為簡(jiǎn)單，想的接頭方式。但由于焊前預(yù)備及裝配任務(wù)較為簡(jiǎn)單，故多用于受力較小且不要求密封性的構(gòu)造中。

11、故多用于受力較小且不要求密封性的構(gòu)造中。搭接接頭中，最常見的是角焊縫組成的搭接接頭，普搭接接頭中，最常見的是角焊縫組成的搭接接頭，普通用于通用于12mm 12mm 以下的鋼板焊接。除此之外，還有開槽焊、以下的鋼板焊接。除此之外，還有開槽焊、塞焊、鋸齒狀搭接等多種方式。塞焊、鋸齒狀搭接等多種方式。(23)2022-2-2176532894開槽焊搭接接頭開槽焊搭接接頭FF開槽焊搭接接頭，先將被銜接件加工成槽形孔，然后用焊縫金屬填滿該槽，開槽焊焊縫斷面為矩形，其寬度為被銜接件厚度的二倍，開槽長度應(yīng)比搭接長度稍短一些。2(24)2022-2-2176532894塞焊接頭塞焊接頭 塞焊接是在被銜接的鋼板

12、上鉆孔，用來替代開槽焊的槽形孔，用焊縫金屬將孔填滿使兩板銜接起來。當(dāng)被銜接板厚小于5mm時(shí)，可以采用大功率的埋弧焊或CO2氣體維護(hù)焊直接將鋼板熔透而不用鉆孔。FF(25)2022-2-2176532894T形形十字十字接頭接頭T形接頭是典型的電弧焊接頭，能接受各種方向的力和力矩，這類接頭應(yīng)防止采用單面角焊縫，由于這種接頭的根部有很深的缺口，其承載才干低。(26)2022-2-2176532894T形接頭的承載才干形接頭的承載才干FyFxMFyFzFxM(27)2022-2-2176532894角接接頭兩板件端面構(gòu)成30夾角的焊接接頭稱作角接接頭，角接接頭多用于箱形構(gòu)件。(28)2022-2-2

13、176532894五、焊縫及接頭方式的表示方法五、焊縫及接頭方式的表示方法(29)2022-2-2176532894(30)2022-2-2176532894(31)2022-2-2176532894(32)2022-2-2176532894(33)2022-2-2176532894(34)2022-2-2176532894(35)2022-2-2176532894(36)2022-2-2176532894(37)2022-2-2176532894(38)2022-2-2176532894(39)2022-2-2176532894(40)2022-2-2176532894(41)2022-2-

14、21765328943 3焊接接頭在圖樣上的表示方法焊接接頭在圖樣上的表示方法1 1焊縫的表示方法焊縫的表示方法(42)2022-2-2176532894(43)2022-2-2176532894(44)2022-2-21765328942 2焊縫符號(hào)和焊接方法代號(hào)的標(biāo)注方法焊縫符號(hào)和焊接方法代號(hào)的標(biāo)注方法(45)2022-2-2176532894(46)2022-2-2176532894(47)2022-2-2176532894(48)2022-2-21765328943 3焊接接頭的簡(jiǎn)化標(biāo)注方法焊接接頭的簡(jiǎn)化標(biāo)注方法(49)2022-2-2176532894(50)2022-2-21765

15、32894 (51)2022-2-2176532894(52)2022-2-2176532894(53)2022-2-2176532894(54)2022-2-2176532894前往前往(55)2022-2-2176532894 5.2 5.2 焊接接頭任務(wù)應(yīng)力分布和任務(wù)性焊接接頭任務(wù)應(yīng)力分布和任務(wù)性能能一、一、 應(yīng)力集中的概念應(yīng)力集中的概念前往前往(56)2022-2-2176532894 對(duì)接接頭的應(yīng)力集中主要由對(duì)接接頭的應(yīng)力集中主要由余高引起的，且主要出如今焊趾處。余高引起的，且主要出如今焊趾處。應(yīng)力集中系數(shù)的大小取決于應(yīng)力集中系數(shù)的大小取決于中系數(shù)增大。中系數(shù)增大。(57)2022-

16、2-2176532894余高與過渡半徑與余高與過渡半徑與KT的關(guān)系的關(guān)系(58)2022-2-2176532894余高對(duì)應(yīng)力集中的影響余高對(duì)應(yīng)力集中的影響 由余高帶來的應(yīng)力集中，對(duì)動(dòng)載構(gòu)造的疲勞強(qiáng)度是非常不利的，所以此時(shí)要求它越小越好。 國家規(guī)范規(guī)定：在接受動(dòng)載荷情況下，焊接接頭的焊縫余高應(yīng)趨于零。 因此，對(duì)重要的動(dòng)載構(gòu)造，可采用削平余高或增大過渡圓弧的措施來降低應(yīng)力集中，以提高接頭的疲勞強(qiáng)度。(59)2022-2-2176532894(60)2022-2-2176532894(61)2022-2-2176532894(62)2022-2-2176532894(63)2022-2-217653

17、2894(64)2022-2-2176532894(65)2022-2-2176532894(66)2022-2-2176532894(67)2022-2-2176532894前往前往(68)2022-2-2176532894 5.3 5.3 焊接接頭靜載強(qiáng)度計(jì)算焊接接頭靜載強(qiáng)度計(jì)算前往前往(69)2022-2-2176532894(70)2022-2-2176532894一一.任務(wù)焊縫和聯(lián)絡(luò)焊縫任務(wù)焊縫和聯(lián)絡(luò)焊縫 任務(wù)焊縫任務(wù)焊縫: :焊縫與被銜接的元件是串聯(lián)的焊縫與被銜接的元件是串聯(lián)的, ,它它承當(dāng)著傳送全部載荷的作用承當(dāng)著傳送全部載荷的作用, ,焊縫一旦斷裂焊縫一旦斷裂, ,構(gòu)培育會(huì)立刻

18、失效構(gòu)培育會(huì)立刻失效. . 聯(lián)絡(luò)焊縫聯(lián)絡(luò)焊縫: :焊縫與被銜接的元件是并聯(lián)的焊縫與被銜接的元件是并聯(lián)的, ,它它僅傳送很小的載荷僅傳送很小的載荷, ,主要起元件之間相互聯(lián)絡(luò)主要起元件之間相互聯(lián)絡(luò)的作用的作用, ,焊縫一旦斷裂焊縫一旦斷裂, ,構(gòu)造不會(huì)立刻失效構(gòu)造不會(huì)立刻失效. . 在構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)無需計(jì)算聯(lián)絡(luò)焊縫的強(qiáng)度在構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)無需計(jì)算聯(lián)絡(luò)焊縫的強(qiáng)度, ,只需只需計(jì)算任務(wù)焊縫的強(qiáng)度計(jì)算任務(wù)焊縫的強(qiáng)度. .(71)2022-2-2176532894任務(wù)焊縫和聯(lián)絡(luò)焊縫(72)2022-2-2176532894焊接接頭的設(shè)計(jì)要點(diǎn)焊接接頭的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 應(yīng)盡量使接頭方式簡(jiǎn)單,構(gòu)造延續(xù),且不設(shè)在最大 應(yīng)力作用

19、截面上. 要特別注重角焊縫的設(shè)計(jì),不宜選擇過大的焊腳. 盡量防止在厚度(Z向)方向傳送力. 接頭的設(shè)計(jì)要便于制造和檢驗(yàn). 普通不思索剩余應(yīng)力對(duì)接頭強(qiáng)度的影響.(73)2022-2-2176532894二二.焊接接頭強(qiáng)度計(jì)算的假設(shè)焊接接頭強(qiáng)度計(jì)算的假設(shè)剩余應(yīng)力對(duì)接頭強(qiáng)度沒有影響.焊趾處和余高處的應(yīng)力集中對(duì)接頭強(qiáng)度無影響.接頭的任務(wù)應(yīng)力是均布的,以平均應(yīng)力計(jì)算.正面角焊縫與側(cè)面角焊縫的強(qiáng)度沒有差別.焊腳尺寸的大小對(duì)角焊縫的強(qiáng)度沒有影響.角焊縫都是在切應(yīng)力的作用下破壞,按切應(yīng)力計(jì)算其強(qiáng)度.在靜載條件下為了計(jì)算方便常作如下假設(shè):(74)2022-2-21765328947)角焊縫的破斷面在角焊縫截面的

20、最小高度上,其值等于內(nèi)接三角形高.8)余高和少量的熔深對(duì)接頭的強(qiáng)度沒有影響,但是,在采用熔深較大的埋弧焊和CO2氣體維護(hù)焊時(shí),應(yīng)給予思索,角焊縫計(jì)算斷面高度a為: a=(K+p)cos45 當(dāng)K8mm時(shí),可取a等于K; 當(dāng) K8mm時(shí),可取p=3mm.(75)2022-2-2176532894三三.電弧焊接頭的靜載強(qiáng)度計(jì)算電弧焊接頭的靜載強(qiáng)度計(jì)算 電弧焊接頭靜載強(qiáng)度計(jì)算的普通表達(dá)式為:或式中,為平均任務(wù)應(yīng)力; 為焊縫的許用應(yīng)力.(76)2022-2-21765328941.對(duì)接接頭的靜載強(qiáng)度計(jì)算對(duì)接接頭的靜載強(qiáng)度計(jì)算 不思索焊縫余高 焊縫長度取實(shí)踐長度 計(jì)算厚度取兩板中較薄者 假設(shè)焊縫的許用應(yīng)

21、力與根本金屬的相等,那么不用進(jìn)展強(qiáng)度計(jì)算對(duì)接接頭進(jìn)展強(qiáng)度計(jì)算時(shí)(77)2022-2-2176532894對(duì)接接頭受力情況對(duì)接接頭受力情況Fs為切力M1為平面內(nèi)彎矩M2為垂直平面的彎矩(78)2022-2-2176532894(1)受拉或受壓對(duì)接接頭 1ttLF1ppLF受拉時(shí)受壓時(shí)式中 F接頭所受的拉力或壓力N；L焊縫長度mm；1接頭中較薄板的厚度mm；t p接頭受拉或受壓時(shí)焊縫中所接受的任務(wù)應(yīng)力MPa；t焊縫受拉或受彎時(shí)的許用應(yīng)力MPa；p焊縫受壓時(shí)的許用應(yīng)力MPa；(79)2022-2-2176532894例題 例例1 兩塊板厚為兩塊板厚為5mm、寬為、寬為500mm的鋼板對(duì)接，的鋼板對(duì)接

22、，兩端受兩端受28400N的拉力，資料為的拉力，資料為Q235A鋼，鋼，t142MPa，試校核其焊縫強(qiáng)度。，試校核其焊縫強(qiáng)度。 解解: 知知F=28400N，L=500mm， =5mm，t142MPa，代入式，代入式2-1得得 MPaMPammmmNLFtt1426 .1135500284001所以該對(duì)接接頭焊縫強(qiáng)度滿足要求，構(gòu)造任務(wù)時(shí)是平安的。 (80)2022-2-2176532894(2)受剪切對(duì)接接頭式中 Q接頭所受的切力N；L焊縫長度mm；1接頭中較薄板的厚度mm； 接頭焊縫中所接受的切應(yīng)力MPa；焊縫許用切應(yīng)力MPa； 1LQ(81)2022-2-2176532894例題 例例2 2 兩塊板厚為兩塊板厚為10mm10mm的鋼板對(duì)接，焊縫受的鋼板對(duì)接，焊縫受29300N29300N的切力，資料為的切力，資料為Q235AQ235A鋼，試設(shè)計(jì)焊縫鋼，試設(shè)計(jì)焊縫的長度的長度鋼板寬度鋼板寬度。 解解 由公式由公式(3-2)(3-2)可得可得 由知條件知由知條件知Q=29300NQ=29300N，=10mm=10mm；由表；由表2-32-3中查中查得得98MPa