單元二項目二焊接ppt課件

1、工程二 焊接鋼構造施工工程二 焊接 Welt Connections 焊縫銜接? 回想1、鋼材的機械性能目的有哪些？分別代表鋼材哪些方面的性能？2、哪些要素促使鋼材轉脆 ?3、什么是沖擊韌性，沖擊韌性是衡量什么的目的？4、何謂應力集中？應力集中對鋼材的機械性能有何影響？答案答案答案答案主要內容 鋼構造的銜接 對接焊縫的構造和計算 角焊縫的構造和計算教學要求1.了解鋼構造銜接的種類及各自的特點；2.了解焊接銜接的任務性能，掌握對接焊縫的計算方法及構造要求；3.掌握角焊縫的計算方法及構造要求；1.1 鋼構造的銜接銜接的方式焊縫銜接、鉚釘銜接和螺栓銜接稱為緊固件銜接銜接的原那么平安可靠、傳力明確、構

2、造簡單、制造方便和節(jié)約鋼材 圖1.1.1 銜接的方式a)NNNNc)NNb)螺栓銜接鉚釘銜接焊接銜接一、焊縫銜接 對接焊縫銜接優(yōu)點：不減弱截面，方便施工，銜接剛度大；缺陷：材質易脆，存在剩余應力，對裂紋敏感。 角焊縫銜接三、螺栓銜接 優(yōu)點：銜接剛度大，傳力可靠； 分為：普通螺栓銜接、高強度螺栓銜接 優(yōu)點：施工簡單、裝拆方便 缺陷：開孔減弱截面，加工精度要求高二、鉚釘銜接N缺陷：對施工技術要求很高，勞動強度大，施工條件差， 施工速度慢。缺陷* 構造簡單 任何方式的構件都可直接相連；* 用料經濟 不減弱截面；* 制造加工方便 可實現自動化操作；* 銜接的密閉性好，構造剛度大，整體性好。 * 材質易

3、變脆；* 產生剩余應力、剩余應變、焊接缺陷* 降低壓桿穩(wěn)定、影響疲勞強度* 對裂紋非常敏感* 低溫冷脆問題較為突出。優(yōu)點1.1.1 焊縫銜接1. 焊縫銜接的特點現代鋼構造最根本的銜接方式，運用最廣泛。3分鐘2. 鋼構造常用的焊接方法電阻焊電弧焊1手工電弧焊2自動半自動埋弧焊氣體維護焊1手工電弧焊原理：利用電弧產生熱量熔化涂有焊藥焊條和母材構成焊縫。 焊機導線熔池焊條焊鉗維護氣體焊件電弧優(yōu)點：方便，順應性強，特別適用于在高空和野外作業(yè)，小型焊接，運用最廣泛。缺陷：質量動搖大，要求焊工等級高，勞動強度大，消費效率低。 A、焊條的選擇： 焊條應與焊件鋼材主體金屬相順應。Q390、Q420鋼選擇E55

4、型焊條(E5500-E5518)Q345鋼選擇E50型焊條 (E5001-E5048)Q235鋼選擇E43型焊條E4300-E4328)不同鋼種的鋼材焊接，宜采用與低強度鋼材相順應的焊條。1、E表示焊條。2、第一、二位數字為熔敷金屬的最小抗拉強度。3、第三、四位數字表示適用焊接位置、電池總類以及藥皮類型等。2埋弧焊自動或半自動 光焊絲埋在焊劑下，通電后電弧使焊絲、焊件、焊劑熔化構成焊縫。 焊劑溶化后構成焊渣浮在溶化金屬外表，隔絕空氣接觸，供應必要的合金元素改善焊縫質量。、焊絲轉盤送絲器焊劑漏斗焊劑熔渣焊件優(yōu)點：自動化程度高，焊接速度快，勞動強度低，焊縫質量好。缺陷：設備投資大，施工位置受限，焊

5、機需沿順焊縫的導軌挪動。適用于梁、柱、板等大批量拼裝制造焊縫。焊絲的選擇應與焊件等強度。4電阻焊3氣體維護焊 利用焊槍噴出的CO2或其他惰性氣體替代焊劑的電弧溶焊方法。直接依托維護氣體在電弧周圍構成維護層，以防止有害氣體的侵入。 優(yōu)點：沒有熔渣，焊接速度快，焊接質量好。缺陷：施工條件受限制，不適用于在風較大的地方施焊。 利用電流經過焊件接觸點外表的電阻所產生的熱量來溶化金屬，再經過壓力使其焊合。適用于板疊厚度不大于12的焊接。 3. 焊接接頭及焊縫方式1焊接接頭：分為對接、搭接、T形銜接和角部銜接。1對接焊縫又稱坡口焊正對接焊縫2角焊縫T型對接焊縫斜對接焊縫T型銜接焊縫蓋板拼接銜接2焊縫方式：

6、分為對接焊縫和角焊縫。 對接焊縫按受力與焊縫方向分： 1直對接焊縫 2斜對接焊縫角焊縫按受力與焊縫方向分： 1正面角焊縫：作用力方向與焊縫長度方向垂直。 2側面角焊縫：作用力方向與焊縫長度方向平行。角焊縫沿長度方向的布置1延續(xù)角焊縫：受力性能較好，為主要的角焊縫方式。 2延續(xù)角焊縫：在起、滅弧處容易引起應力集中。 不重要或受力小的構件，可采用延續(xù)角焊縫銜接50或10hf平焊、立焊、橫焊和仰焊。施焊方式圖1.1.6 施焊方式平焊立焊a)焊條d)仰焊b)c)橫焊質量好質量普通質量差4. 焊縫缺陷及焊縫質量等級及檢查1焊縫缺陷 焊縫缺陷指焊接過程中產生于焊縫金屬或附近熱影響區(qū)鋼材外表或內部的缺陷。常

7、見的缺陷有裂紋、焊瘤、燒穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、未焊透等；以及焊縫尺寸不符合要求、焊縫成形不良等。 裂紋焊瘤燒穿弧坑氣孔夾渣咬邊未熔合未焊透(2)、焊縫質量檢查外觀檢查：檢查外觀缺陷和幾何尺寸；內部無損檢驗：檢驗內部缺陷。 內部檢驗主要采用超聲 波，有時還用磁粉檢驗 熒光檢驗等輔助檢驗方法。還可以采用X射線或射線透照或拍片。檢驗標準三 級肉眼外觀檢查二級 肉眼外觀檢查 超聲波用于有較大拉應力的較重要銜接不得存在裂紋、外表氣孔、夾渣、電弧擦傷等缺陷一級 肉眼外觀檢查 超聲波 X射線用于抗動力、疲勞荷載的重要銜接不得存在未滿焊、咬邊、根部收縮、裂紋、外表氣孔、夾渣、電弧擦傷等缺陷用于普

8、通銜接一切焊縫均應作外觀檢驗，不允許有可見裂紋等缺陷。其它缺陷如咬邊、外表氣孔、夾渣等按規(guī)范要求；焊縫質量檢驗超聲波檢測設備無損檢測：一級焊縫全數檢驗， 二級焊縫抽檢20以上3焊縫質量等級及選用 GB50017-2003中，對焊縫質量等級的選用有如下規(guī)定： 1 需求進展疲勞計算的構件中，垂直于作用力方向的橫向對接焊縫受拉時應為一級，受壓時應為二級。平行于作用力方向的縱向對接焊縫應為二級。 2 在不需求進展疲勞計算的構件中，凡要求與母材等強的受拉對接焊縫應不低于二級；受壓時宜為二級。 3 重級任務制和起分量50t的中級任務制吊車梁的腹板與上翼緣板之間以及吊車桁架上弦桿與節(jié)點板之間的形接頭焊透的對

9、接與角接組合焊縫，質量不應低于二級。 4 角焊縫質量等級普通為三級，但對直接接受動力荷載且需求驗算疲勞和起分量Q50t的中級任務制吊車梁的角焊縫的外觀質量應符合二級。5. 焊縫符號及標注方法焊縫符號主要由圖形符號、輔助符號和引出線等部分組成GB/T324-1988GB/T50105-2001角焊縫V形坡口對接焊縫? 回想在我國鋼構造銜接有哪幾種方式？各自的特點如何？ 焊接銜接的焊縫方式和銜接方式有哪幾種？各自的優(yōu)缺陷是什么？ 焊接Q235鋼和Q345鋼的普通構造分別采用哪種型號焊條，好像時焊接Q235鋼和Q345鋼需采用哪種型號焊條？焊縫缺陷有哪些？焊縫質量檢驗規(guī)范分為幾級，如何實施？ 答案答

10、案答案答案1. 對接焊縫的坡口方式1.2 對接焊縫的構造和計算1.2.1 對接焊縫的構造直邊縫單邊V形縫雙邊V形縫U形縫X形縫K形縫b=0.52mm直邊縫b=23mm單邊Vb=23mmV型pU型b=34mmpb=34mmpK型b=34mmpX型3.對接焊縫的構造處置2.對接焊縫的優(yōu)缺陷優(yōu)點：用料經濟、傳力均勻、無明顯的應力集中，利于接受動力荷載。缺陷：需剖口，焊件長度要求準確。 墊板墊板墊板1為防止熔化金屬流淌必要時可在坡口下加墊板。2在焊縫的起滅弧處，常會出現弧坑等缺陷，故焊接時可設置引弧板和引出板，焊后將它們割除。引弧板 普通受靜力荷載的構造，也可不設引弧板，但焊縫的計算長度比實踐長度減小

11、2t或2hf。動畫4. 對接焊縫的強度 1受壓、受剪的對接焊縫與母材強度相等。 2三級質量的焊縫允許存在的缺陷較多，故其抗拉強度為母材強度的85%。(見附表1-3) 3一、二級質量的焊縫的抗拉強度可以為與母材強度相等。3在對接焊縫的拼接處，當焊件的寬度不同或厚度相差4mm以上時，應分別在寬度方向或厚度方向從一側或兩側做成坡度不大于1:2.5(靜載)或1:4(動載)的斜角，以使截面過渡和緩，減小應力集中。a) 改動厚度b) 改動寬度1:2.51:2.51.2.2 對接焊縫的計算1. 軸心受力的對接焊縫1.2.1N軸心拉力或壓力設計值lw焊縫計算長度，無引弧板時，焊縫計算長度取實踐長度減去2t；有

12、引弧板時，取實踐長度。t銜接件的較小厚度，對T形接頭為腹板的厚度 ; ftw、fcw對接焊縫的抗拉、抗壓強度設計值P255表1-3。對于靜載作用下的一級和二級對接焊縫其強度可視為與母材一樣，不用計算。三級焊縫需進展計算；NNlt要點斜向受力的對接焊縫 對接焊縫斜向受力是指作用力經過焊縫重心，并與焊縫長度方向呈夾角，其計算公式為：lw斜焊縫計算長度。加引弧板時， lwb/sinq； 不加引弧板時，lwb/sinq2t。 fvw對接焊縫抗剪設計強度。規(guī)范規(guī)定，當斜焊縫傾角 56.3，即tan 1.5時，可以為對接斜焊縫與母材等強，不用計算。b1.2.21.2.32. 接受彎距和剪力結協作用的對接焊

13、縫 焊縫內應力分布同母材。焊縫截面是矩形，正應力與剪應力圖形分布分別為三角形與拋物線形，其最大值應分別滿足以下強度條件。 1.2.51.2.4M焊縫接受的彎矩；Ww焊縫截面模量。V焊縫接受的剪力；Iw焊縫計算截面慣性矩；Sw焊縫截面計算剪應力處以上部分對中和軸的面積矩。 對于工字形或T形截面除應分別驗算最大正應力與最大剪應力外，還應驗算腹板與翼緣交接處的折算應力:1.2.6式中 : 1、1為腹板與翼緣交接處的正應力和剪應力。 1.1為思索到最大折算應力只在焊縫部分出現，而將焊縫強度設計值適當提高的系數。 工字形截面梁在彎曲時，彎曲正應力主要由上、下翼緣承當，剪應力主要由腹板承當，這使得截面上各

14、處的資料能到達充分的利用。3. 受軸力、彎矩和剪力結協作用的對接焊縫 軸力和彎矩作用下對接焊縫產生正應力，剪力作用下產生剪應力，其計算公式為：1.2.4*1.2.5*1.2.6*式中：12 對于梁柱節(jié)點處的牛腿，假定剪力由腹板接受，且剪應力均勻分布，其計算公式為：1.2.5*Aw牛腿處腹板的焊縫計算面積。fvw對接焊縫抗剪設計強度。驗算如下圖的鋼板對接焊縫的銜接。M=1008kN.m，V=240KN，鋼材Q235，E43焊條，手工焊，質量等級為三級，采用引弧板。1. 截面幾何特征值計算【例題1.1】【解】2501016161000MV12. 焊縫強度計算查附表1-3 P255 驗算如下圖牛腿與

15、柱的對接焊縫銜接。F=170kN，鋼材Q390，E55焊條，手工焊，質量等級為三級，采用引弧板?！纠}1.2】961012190F160961219010ba9610121902. 荷載計算F160ba1. 截面幾何特征值計算【解】xx0961219010yc3. 焊縫強度驗算? 回想某受彎構件采用HN7003001324，鋼材為Q235，其抗彎、抗剪強度設計值為？ 對接焊縫在那種情況下才需求計算？ 待焊鋼板厚度20mm時，有哪幾種坡口方式？對接焊縫有哪幾種構造措施？ 答案答案答案答案對接焊縫計算步驟確定荷載；進展截面應力形狀分析；計算截面幾何特征值；強度驗算。確定最不利位置；不同作用情況下對

16、接焊縫計算矩形、I形1.角焊縫的方式和強度1.3.1 角焊縫的構造1.3 角焊縫的構造和計算(fillet weld) 角焊縫按截面方式兩焊腳邊的夾角可分為直角角焊縫和斜角角焊縫。1直角角焊縫通常做成外表微凸的等腰直角三角形截面a。對接受動力荷載的構造中，正面角焊縫的截面通常采用b的方式，側面角焊縫的截面那么做成凹面式c。 a b c圖1.3.1 直角角焊縫截面普通型平坡型凹面型2斜角角焊縫兩焊邊的夾角90或o或60o斜角角焊縫,除鋼管構造外,不宜用作受力焊縫。角焊縫按作用力的方向分為：1側面角焊縫側縫單擊圖片播放單擊圖片播放2正面角焊縫端縫3斜角焊縫單擊圖片播放 2正面角焊縫：焊縫垂直于受力

17、方向，應力形狀較復雜。焊縫截面各面都有正應力和剪應力，分布不均勻，焊縫根部構成頂峰應力，易于開裂。破壞強度高，但塑性差，彈性模量大。 1側面角焊縫：焊縫長度方向與受力方向平行，應力分布簡單。主要接受剪應力，彈性階段分布并不均勻，剪應力兩端大，中間??；強度低，彈性模量低，但塑性較好。角焊縫的任務性能圖1.3.3 角焊縫的應力分布圖1.3.4 角焊縫荷載與變形關系 斜焊縫的受力性能和強度介于正面角焊縫和側面角焊縫之間。 q為實驗焊縫與試件程度方向的夾角。 正面角焊縫的破壞強度比側面角焊縫高。2.構造要求角焊縫的焊腳尺寸是指焊縫根腳至焊縫外邊的尺寸-hf1焊腳尺寸 為了保證焊縫的最小承載才干以及防止

18、焊縫由于冷卻速度快而產生淬硬組織，導致母材開裂。a) 最小焊腳尺寸(hf,min)焊腳尺寸的限制焊縫計算長度的控制減小焊縫應力集中的措施。手工焊角焊縫：t較厚焊件的厚度。hfmax 1.2tmin t較薄焊件的板厚。 b) 最大焊腳尺寸(hfmax) 對板件厚度t 邊緣的角焊縫貼邊焊當t6mm時，hfmaxt ；當t6mm時，hfmaxt - (12)mm 。 為了防止焊縫部分過熱，燒穿較薄的焊件，減小焊接剩余應力和剩余變形。hf,max應滿足以下要求:2角焊縫計算長度角焊縫計算長度lw取值lwminlw lwmax 焊腳尺寸的取值hfmin hf hfmax 最小計算長度lwmin 為了使焊

19、縫能有一定的承載才干，根據運用閱歷，側面角焊縫和正面角焊縫的計算長度：lwmin8hf 和40mm 思索到焊縫兩端的缺陷，其實踐長度應較前述數值還要大2hflwmax60hf 假設實踐長度超越以上數值，那么超越部分不納入計算長度中。假設內力沿側焊縫全長分布時，計算長度不受此限制。 b) 側焊縫最大計算長度lwmax 當板件端部僅采用兩條側面角焊縫銜接時： A、為了防止應力傳送的過分彎折而使構件中應力 不均，規(guī)范規(guī)定：B、為了防止焊縫橫向收縮時引 起板件的拱曲太大， 規(guī)范規(guī)定：不滿足時加正面角焊縫t1t2b3減小角焊縫應力集中的措施D、搭接銜接中，搭接長度不得小于焊件較小厚度 的5倍，且不得小于

20、25mm。C. 當角焊縫的端部位于構件轉角處時，應作2hf的繞 角焊，且轉角處必需延續(xù)施焊。b2hft1t2破壞面常發(fā)生在45斜面上。側焊縫端焊縫1.3.2 直角焊縫的根本計算公式1.焊縫的破壞面計算截面均取焊縫45處有效截面有效厚度計算長度焊縫有效高度he hfcos45o 0.7hf焊縫計算長度lw=每條焊縫長度-2hfhfhehh1h2deh-焊縫厚度、h1熔深h2凸度、d焊趾、e焊根每端1hf，以思索起落弧缺陷。 如下圖接受相互垂直的Ny、Nx兩個軸心力作用的直角角焊縫，Ny垂直于焊縫長度方向產生平均應力f，其在有效截面上引起的應力值為：1.3.4 f 對于有效截面既不是正應力也不是剪

21、應力，但可分解為 和 。對直角角焊縫 ：2.角焊縫的計算圖1.3.10 直角角焊縫的計算沿焊縫長度方向的力Nx，在有效截面上引起平行于焊縫長度方向的剪應力 f。1.3.5 我國采用了折算應力公式，引入抗力分項系數后得角焊縫計算公式為：1.3.3將及代入那么直角角焊縫在各種應力綜協作用下的計算公式為：1.3.6f 正面角焊縫的強度設計值增大系數。靜載時 f 1.22，對直接接受動力荷載的構造， f 1.0 。 f 垂直于焊縫長度方向按有效截面計算的應力； f 平行于焊縫長度方向按有效截面計算的應力；f 正面角焊縫的強度設計值增大系數。靜載時 f 1.22，對直接接受動力荷載的構造， f 1.0

22、。ffw 角焊縫的強度設計值，查附表1-3，P255。 角焊縫強度條件的普通表達式：正面角焊縫 f0，力N與焊縫長度方向垂直。側面角焊縫 f0，力N與焊縫長度方向平行。1.3.71.3.8以上各式中： he=0.7hf； lw角焊縫計算長度，思索起滅弧缺陷時，每條焊縫取其實踐長度減去2hf。計算公式1.3.3 角焊縫的計算1.軸心力拉力、壓力和剪力作用時角焊縫的計算 當焊件受軸心力，且軸心力經過銜接焊縫群的中心，焊縫的應力可以為是均勻分布的。(1用蓋板的對接銜接A、僅采用側面角焊縫銜接NNlwSlw銜接一側的側面角焊縫計算長度的總和B、采用三面圍焊銜接NNlwlw先計算正面角焊縫承當的內力Sl

23、w銜接一側的正面角焊縫計算長度的總和再計算側面角焊縫的強度Slw銜接一側的側面角焊縫計算長度的總和(2接受斜向軸心力的角焊縫NNxNyff平行于焊縫長度方向的分力Ncos垂直于焊縫長度方向的分力Nsin 1.3.9a1.3.9b外力N和焊縫長度方向斜交，焊縫遭到的力N被分解為：代入下式，得焊縫計算公式：NeNxNyMANxMNyhehet 受彎矩M 、剪力V 、軸力N結協作用時角焊縫的計算T形銜接由軸心拉力Nx產生的應力：由彎矩M產生的最大應力：A點產生的剪應力：A點控制應力最大為控制設計點A點產生的正應力由兩部分組成：軸心拉力Nx和彎矩M產生的正應力。直接疊加得：代入角焊縫適用計算公式：xl

24、wx0.7hf0.7hf有效截面3接受軸心力的角鋼端部銜接 在鋼桁架中，角鋼腹桿與節(jié)點板的銜接焊縫常用兩面?zhèn)群?，或三面圍焊，特殊情況也允許采用L形圍焊如下圖。腹桿受軸心力作用，為了防止焊縫偏心受力，焊縫所傳送的合力的作用線應與角鋼桿件的軸線重合。圖1.3.13 桁架腹桿節(jié)點板的銜接動畫1動畫2NN1N2eb角鋼的側縫銜接 a) 僅用側面焊縫銜接解上式得肢背和肢尖的受力為：1.3.141.3.15 在N1、N2作用下，側縫的計算長度為：由平衡條件得：肢背肢尖K1角鋼肢背焊縫的內力分配系數K2角鋼肢尖焊縫的內力分配系數1.3.161.3.17表1.3.1 角鋼角焊縫內力分配系數K對于校核問題:對于

25、設計問題: b) 角鋼用三面圍焊時，可減小角鋼的搭接長度?？上燃俣ㄕ娼呛缚p的焊腳尺寸hf3 ，并算出它所能接受的內力N3 ：1.3.111.3.12經過平衡關系得肢背和肢尖側焊縫受力為:1.3.13 角鋼角焊縫圍焊的計算NN1N2ebN3lw2lw11.3.16*1.3.17*c) 當采用L形圍焊時，令N20，得：L形圍焊角焊縫計算公式為：1.3.19假設求出的hf3大于hfmax ,那么不能采用L形圍焊。1.3.181.3.20 當焊縫非軸心受力時，可以將外力作用分解為軸力、彎矩、剪力、扭矩等簡單受力情況，分別求出各自的焊縫應力，然后利用疊加原理，找出焊縫中受力最大的幾個點進展驗算。2.復

26、雜受力時角焊縫銜接計算2 V、M共同作用下焊縫強度計算h1f1f2fxxhh2221h1MeFVM對于1點：假設：腹板焊縫接受全部剪力，全部焊縫接受彎矩1.3.212點處：式中：Iw全部焊縫有效截面對中性軸的慣性矩； h1兩翼緣焊縫有效截面最外纖維間的間隔工字梁或牛腿與鋼柱翼緣角焊縫的銜接另一種計算方法是使焊縫傳送應力近似與資料所接受應力相協調，即假設腹板焊縫只接受剪力，翼緣焊縫承當全部彎矩，并將彎矩M化為一對程度力H=M/h。腹板焊縫的強度計算式：HH翼緣焊縫的強度計算式：V? 回想角焊縫的最大焊腳尺寸、最大焊腳尺寸、最大計算長度及最小計算長度有那些規(guī)定？ 角焊縫計算公式中增大系數在什么情況

27、下不思索？ 當板件的端部僅由兩側面角焊縫銜接時，兩側面角焊縫的間距應滿足什么條件？答案答案答案角焊縫計算步驟確定荷載；進展截面應力形狀分析；確定焊腳尺寸，計算截面幾何特征值；強度驗算。確定最不利位置；1.3.71.3.8端縫側縫例題 試設計用拼接蓋板的對接銜接。知鋼板寬B270mm，厚度t1=28mm，拼接蓋板的厚度t2=16mm。該銜接接受的靜態(tài)軸心力N1400kN設計值，鋼材為Q235B，手工焊，焊條為E43型。 設計拼接蓋板的對接銜接有兩種方法。 一種方法是假定焊腳尺寸求得焊縫長度，再由焊縫長度確定拼接蓋板的尺寸； 另一方法是先假定焊腳尺寸和拼接蓋板的尺寸，然后驗算焊縫的承載力。 假設假

28、定的焊縫尺寸不能滿足承載力要求時，那么應調整焊腳尺寸，再行驗算，直到滿足承載力要求為止。 解 方法一 角焊縫的焊腳尺寸hf應根據板件厚度確定： 由于此處的焊縫在板件邊緣施焊，且拼接蓋板厚度t2=16mm6mm，t2t1，那么：取hf=10mmhfmin1.5(t)1/2=1.5(28)1/2=7.9，hfmax = 1.2t=1.2*16=19.2mm hfmaxt-(12)mm =1415mm方法2：采用菱形拼接蓋板。 當拼接板寬度較大時，采用菱形拼接蓋板可以減小角部的應力集中，從而使銜接的任務性能得以改善。設計時普通先假定拼接蓋板的尺寸再進展驗算。蓋板尺寸如下圖：仍取hf=10mm解：實踐焊縫的總長度為：練習試確定如下圖接受靜態(tài)軸心力的三面