对接焊缝
用于板件和型钢拼接的焊缝技术
对接焊缝是指在焊件的坡口面间或一焊件的坡口面与另一焊件端(表)面间焊接的焊缝,因焊件的边缘常加工成各种形状的坡口,故对接焊缝又称坡口焊缝。
简介
焊缝是指利用焊接热源的高温,将焊条和接缝处的金属熔化连接而成的缝。焊缝金属冷却后,即将两个焊件连接成整体。根据焊缝金属的形状和焊件相互位置的不同,分对接焊缝、角焊缝、塞焊缝和电铆焊等。角焊缝常用于搭接连接;塞焊缝和电铆焊应用较少,仅为了减小焊件搭接长度才考虑采用;对接焊缝常用于板件和型钢的拼接,为便于施焊和保证焊缝质量,常将焊件的边缘加工成各种形状的坡口,故对接焊缝又称坡口焊缝。
构造
对接焊缝按焊缝是否被焊透,分为焊透的对接焊缝和未焊透的对接焊缝两种。一般采用焊透的对接焊缝。
采用对接焊缝连接时,焊缝金属将成为焊件截面的组成部分。为便于施焊和保证焊缝质量,在焊件较厚时,常将焊件的边缘加工成各种形状的坡口。坡口各部分的尺寸标注如图1所示。其中, 为坡口角度;钝边长度为 ,可起到托住焊液的作用;间隙宽度为 ,与坡口一起为焊条提供施焊空间。
对接焊缝的起弧点和落弧点常因不易焊透而出现凹陷的焊口,焊口处易产生内裂纹和应力集中现象。为消除焊口缺陷,施焊时可在焊缝的两端加设引弧板引出板,将起弧点和落弧点移到引弧板或引出板上,焊后将引弧板或引出板割除即可。
当焊接不同宽度和厚度的焊件时,应将焊件的一侧或两侧加工成坡度为1:2.5的坡,以使焊件过渡平缓。当焊件厚度差不大,如厚度差不大于4 mm时,亦可不做斜坡而直接焊接。对直接承受动力荷载且需要进行疲劳验算的结构,斜坡坡度不应大于1:4。
分类及应用
为了便于施工,保证施工质量,保证对接焊缝充满母材缝隙,根据钢板厚度采取不同的坡口形式。
当焊件厚度在10 mm以下时,可采用直边焊缝坡口;当焊件厚度为10~20mm时,可采用单边V形或V形坡口;当焊件厚度较厚时可采用K形或X形坡口。当坡口间隙过大时,可加设垫板,垫板在施焊后除去,也可留在焊件上。
当间隙过大(3~6mm)时,可在V形缝及单边V形缝、形缝下面设一块垫板(引弧板),防止熔化的金属流淌,并使根部焊透。为保证焊接质量,防止焊缝两端凹槽,减少应力集中对动荷载的影响,焊缝成型后,若不影响其使用,两端可留在焊件上,否则焊接完成后应切去。
焊缝的计算
因为对接焊缝的截面和焊件的截面相同,焊缝中的应力分布情况与焊件基本相同。所以可按计算焊件的方法计算对接焊缝。对焊透的一、二级焊缝,因为其强度与焊件钢材的强度相同,所以不必另行计算。只有三级焊缝才需进行强度验算。
(1)轴力作用下对接焊缝的计算
承受轴向压力或拉力的对接焊缝按下式计算:
式中 ——轴心拉力或轴心压力;
——焊缝计算长度,有引弧板时取焊缝实际长度,无引弧板时取焊缝实际长度减去 ;
——对接接头中为厚度较小焊件的厚度, 形接头中为腹板厚度;
——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值
(2)弯矩、剪力共同作用下对接焊缝的计算
矩形截面的对接焊缝在弯矩、剪力的共同作用下,应按下式分别计算正应力和剪应力。
式中——焊缝截面的截面模量;
——焊缝截面对中和轴的惯性矩;
——计算点在中和轴以外的面积对中和轴的面积矩;
——对接焊缝的抗剪强度设计值。
截面为工字形、形等截面形式时,除应按上述方法计算正应力和剪应力外,对同时承受较大正应力和剪应力处。还应按下式进行折算应力的验算:
式中 ——验算点处焊缝的正应力、剪应力。
1.1——考虑折算应力只产生在焊缝的局部而将设计强度提高的系数。
(3)弯矩、剪力、轴力共同作用下对接焊缝的计算
对接焊缝在弯矩、剪力、轴力的共同作用下,应验算由弯矩和轴力产生的正应力和剪应力,折算应力按验算,式中的按下式计算:
式中 ——弯矩产生的应力;
——轴力产生的应力。
参考资料
最新修订时间:2022-09-13 14:23
目录
概述
简介
构造
参考资料