焊接接頭及其靜載強度

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1、焊接接頭及其靜載強度第一節(jié)焊接接頭的類型第二節(jié)電弧焊接頭的工作應(yīng)力第三節(jié)焊接頭頭的靜載強度計算在焊件需連接的部位，用焊接方法制造而成的接頭稱為焊接接頭，一般簡稱接頭。焊接接頭本身的力學(xué)性能不均勻、焊接接頭部位所受工作應(yīng)力分布不均勻，是造成接頭破壞的主要原因。第一節(jié)焊接接頭的類型一、焊接接頭的組成二、焊縫的基本形式三、焊接接頭的基本形式一、焊接接頭的組成焊接接頭由焊縫金屬、熔合區(qū)、熱影響區(qū)組成圖2-1熔焊焊接接頭的組成對接接頭的斷面圖搭接接頭的斷面圖影響焊接接頭性能的主要因素焊接接頭是一個成分、組織和性能都不均勻的連接體。此外，焊接接頭因焊縫的形狀和布置的

2、不同，將會產(chǎn)生不同程度的應(yīng)力集中。所以，不均勻性和應(yīng)力集中是焊接接頭的兩個基本屬性。影響焊接接頭性能的主要因素有以下兩個方面：力學(xué)方面因素：接頭形狀的不連續(xù)性(余高、接頭錯邊)、焊接缺陷（未焊透、裂紋）、殘余應(yīng)力和殘余變形等。材質(zhì)方面因素：焊接熱循環(huán)所引起的組織變化、焊接材料引起的焊縫化學(xué)成分的變化、焊后熱處理所引起的組織變化以及矯正變形所引起的加工硬化等。影響焊接接頭性能的主要因素殘余應(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)力集中角變形錯邊錯邊應(yīng)力集中二、焊縫的基本形式對接焊縫角焊縫焊縫的形式應(yīng)根據(jù)焊件的厚度

3、、工作條件、受力情況等因素進行選擇。焊縫是構(gòu)成焊接接頭的主體部分，對接焊縫和角焊縫是焊縫的基本形式。對接焊縫對接焊縫的接頭可采用卷邊、平對接或加工成各種形式的坡口。對接焊縫開坡口的目的，是為了確保接頭的質(zhì)量，同時也從經(jīng)濟效益考慮。坡口形式的選擇取決于板材厚度、焊接方法和工藝過程。通常必須考慮以下幾個方面：1）可焊到性或便于施焊；2）降低焊接材料的消耗量；3）坡口易加工；4）減少或控制焊接變形。對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入根部使根部焊透。坡口角度越大，焊縫金屬量越多，焊接變形也會增大，一般坡口角度選60°左右。采用根部間

4、隙是為了保證焊縫根部能焊透，一般情況下，坡口角度小，需要同時增加根部間隙；根部間隙較大時，又容易燒穿，為此，需要采用鈍邊防止燒穿。根部間隙過大時，還需要加墊板。對接焊縫的典型坡口形式角焊縫角焊縫按其截面形狀可分為平角焊縫、凹角焊縫、凸角焊縫和不等焊腳角焊縫。各種截面形狀角焊縫的承載能力與載荷性質(zhì)有關(guān)。靜載時，如母材金屬塑性良好，則角焊縫的截面形狀對承載能力沒有明顯影響；動載時，凹角焊縫比平角焊縫的承載能力高，凸角焊縫的承載能力最低。不等腰角焊縫，長邊平行于載荷方向時，承受動載效果好。角焊縫截面形狀及其計算斷面KKaKKaKKaKKa三、焊接接頭的基本形式

5、對接接頭：兩焊件表面構(gòu)成大于或等于135°、小于或等于180夾角，即兩板件相對端面焊接而形成的接頭。對接接頭從強度角度看是比較理想的接頭形式，也是廣泛應(yīng)用的接頭形式之一。常見的對接接頭的焊縫軸線與載荷方向相垂直，也有少數(shù)與載荷方向成斜角的斜焊縫對接接頭。FF對接接頭斜縫對接接頭搭接接頭兩板件部分重疊起來進行焊接所形成的接頭稱為搭接接頭。搭接接頭的應(yīng)力分布不均勻，疲勞強度較低，不是理想的接頭形式。但由于焊前準備及裝配工作較為簡單，故多用于受力較小且不要求密封性的結(jié)構(gòu)中。搭接接頭中，最常見的是角焊縫組成的搭接接頭，一般用于12mm以下的鋼板焊接。除此之外，還

6、有開槽焊、塞焊、鋸齒狀搭接等多種形式。開槽焊搭接接頭FF開槽焊搭接接頭，先將被連接件加工成槽形孔，然后用焊縫金屬填滿該槽，開槽焊焊縫斷面為矩形，其寬度為被連接件厚度的二倍，開槽長度應(yīng)比搭接長度稍短一些。2δ塞焊接頭塞焊接是在被連接的鋼板上鉆孔，用來代替開槽焊的槽形孔，用焊縫金屬將孔填滿使兩板連接起來。當(dāng)被連接板厚小于5mm時，可以采用大功率的埋弧焊或CO2氣體保護焊直接將鋼板熔透而不必鉆孔。FFT形（十字）接頭T形接頭是典型的電弧焊接頭，能承受各種方向的力和力矩，這類接頭應(yīng)避免采用單面角焊縫，因為這種接頭的根部有很深的缺口，其承載能力低。T形接頭的承載能

7、力FyFxMFyFzFxM角接接頭兩板件端面構(gòu)成30°~135°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。第二節(jié)電弧焊接頭的工作應(yīng)力一、應(yīng)力集中的概念二、電弧焊接頭的工作應(yīng)力分布應(yīng)力集中的概念應(yīng)力集中，是指接頭局部區(qū)域的最大應(yīng)力值較平均應(yīng)力值高的現(xiàn)象。常以應(yīng)力集中系數(shù)KT表示。在焊接接頭中產(chǎn)生應(yīng)力集中的原因是：1）焊縫中有工藝缺陷。2）焊縫外形不合理。3）焊接接頭設(shè)計不合理。二、電弧焊接頭的工作應(yīng)力分布1、對接接頭由于余高造成了構(gòu)件表面不平滑，在焊縫與母材金屬的過渡處引起應(yīng)力集中。焊趾處KT為1.6，焊根處KT為1.5。KT的大小與余高h和焊縫

8、向母材金屬過渡的半徑r有關(guān)。減小r和增大h，均使KT增加。當(dāng)余高h為零時，KT=