焊接接头是指两个或两个以上零件要用焊接组合的接点。或指两个或两个以上零件用焊接方法连接的接头,包括
焊缝、
熔合区和
热影响区。
熔焊的焊接接头是由高温热源进行
局部加热而形成。焊接接头由
焊缝金属、熔合区、热影响区和
母材金属所组成。
组成
焊缝区
接头金属及
填充金属熔化后,又以较快的速度冷却凝固后形成。焊缝组织是从
液体金属结晶的
铸态组织,
晶粒粗大,
成分偏析,组织不致密。但是,由于
焊接熔池小,冷却快,
化学成分控制严格,碳、硫、磷都较低,还通过渗合金调整焊缝化学成分,使其含有一定的
合金元素,因此,焊缝金属的性能问题不大,可以满足性能要求,特别是强度容易达到。
熔合区
熔化区和非熔化区之间的过渡部分。熔合区化学成分
不均匀,组织粗大,往往是粗大的
过热组织或粗大的淬
硬组织。其性能常常是焊接接头中最差的。熔合区和热影响区中的
过热区(或淬火区)是焊接接头中
机械性能最差的薄弱部位,
会严重影响焊接接头的质量。
热影响区
被
焊缝区的高温加热造成组织和性能改变的区域。
低碳钢的热影响区可分为过热区、
正火区和部分
相变区。
(1)过热区 最高加热温度1100℃以上的区域,晶粒粗大,甚至产生过热组织,叫过热区。过热区的塑性和韧性明显下降,是热影响区中机械性能最差的部位。
(2)
正火区 最高加热温度从Ac3至1100℃的区域,焊后空冷得到晶粒较细小的正火组织,叫正火区。正火区的机械性能较好。
(3)部分相变区最高加热温度从Ac1至Ac3的区域,只有部分
组织发生相变, 叫部分相变区。此区晶粒不均匀,性能也较差。 在安装焊接中,
熔焊焊接方法应用较多。焊接接头是高温热源对
基体金属进行
局部加热同时与熔融的填充金属熔化凝固而形成的不
均匀体。根据各部分的组织与性能的不同,焊接接头可分为三部分。如图1所示,
在焊接发生熔化凝固的区域称为焊缝,它由熔化的
母材和填充金属组成。而焊接时基体金属受热的影响(但未熔化)而发生
金相组织和
力学性能变化的区域称为热影响区。熔合区是焊接接头中焊缝金属与热影响区的交界处,熔合区一彀很窄,宽度为0.1~0.4mm。
焊接接头系数
焊接接头系数是指对接焊接接头强度与母材强度之比值。用以反映由于
焊接材料、
焊接缺陷和
焊接残余应力等因素使焊接接头强度被削弱的程度,是焊接接头力学性能的综合反映。(实际上焊接接头系数并不真正反映焊缝处
材料强度被削弱的程度,而是一个经验数据,表示焊缝质量的可靠程度。)
系数的大小标准
标准:国标、
美标、
日标与焊缝型式、
焊接工艺及焊缝
无损检测的严格程度有关。与美国的
ASME Ⅷ-1,日本JISB8241一样,GB150规定,
焊接接头系数应根据容器
受压元件的焊接接头的焊接
工艺特点(焊缝型式——
单面焊或
双面焊;有或无垫板),以及无损检测抽查率确定,而且只对
对接焊缝作了规定。
见表1:
表1 焊接接头系数
影响因素
焊接接头的机械性能决定于它的化学成分和组织。因此,影响焊缝化学成分和焊接接头组织的因素,都影响焊接接头的性能。
焊接材料
手工电弧焊的焊条,
埋弧自动焊和
气体保护焊等用的
焊丝,熔化后成为焊缝金属的组成部分,直接影响焊缝金属化学成分。焊剂也会影响焊缝的化学成分。
焊接方法
不同焊接方法的热源,其温度高低和热量集中程度不同。因此,热影响区的大小和焊接接头组织粗细都不相同,接头的性能也就不同。此外,不同焊接方法,机械保护效果也不同。因此,焊缝金属纯净程度,即有害杂质含量不同,焊缝的性能也会不同。
焊接工艺
焊接时,为保证
焊接质量而选定的诸
物理量(例如
焊接电流、
电弧电压、
焊接速度、
线能量等)的总称,叫焊接
工艺参数。
接头形式
焊接
接头形式主要有
对接接头、
T形接头、
角接接头、
搭接接头四种。有时
焊接结构中还有一些其它类型的接头形式,如
十字接头、
端接接头、
卷边接头、
套管接头、
斜对接接头、锁底对接接头等。在国家标准GB 985—88中有详细规定。
对接接头
两
焊件相对平行的接头称为对接接头,这种接头从力学角度看是较理想的接头形式,受力状况较好,
应力集中较小,能承受较大的
静载荷或
动载荷,是焊接结构中采用最多的一种接头形式。
根据焊件厚度、焊接方法和
坡口准备的不同,对接接头可分为不
开坡口对接接头和开坡口对接接头两种。常见的接头形式见图2所示。
T形接头
一焊件的端面与另一焊件表面构成直角或近似直角的接头,称为T形接头。
T形接头在
钢结构件中应用较多,作为一种联系焊缝,它能承受各方向的力和力矩。在选用时尽量避免单面
角焊缝,因其根部有较深的缺口,
承载能力很低。对于要求较高的焊件可采用K形坡口,根据受力状况决定是否根部焊透,这样比不开坡口而用大
焊脚的焊缝经济,而且接头
疲劳强度高。