第二章 焊接接头及其静载强度.
焊接接头及其静载强度-
力学方面因素：接头形状的不连续性(余高、接头错边)、焊 接缺陷（未焊透、裂纹）、残余应力和残余变形等。
材质方面因素：焊接热循环所引起的组织变化、焊接材料引 起的焊缝化学成分的变化、焊后热处理所引起的组织变化以及矫 正变形所引起的加工硬化等。
影响焊接接头性能的主要因素
t L F 1 52 m 08 0 5 N m m 4 0 m 10 .1 6 M 3 P 'ta 1M 42
所以该对接接头焊缝强度满足要求，结构工作 时是安全的。
(2)受剪切对接接头
Q ['] L1
式中 Q——接头所受的切力（N）；
L——焊缝长度（mm）；
δ 1——接头中较薄板的厚度（mm）； τ ——接头焊缝中所承受的切应力（MPa）； [τ ˊ]——焊缝许用切应力（MPa）；
例题
例2 两块板厚为10mm的钢板对接，焊缝受
29300N的切力，材料为Q235—A钢，试设计焊
缝的长度（钢板宽度）。 解 由公式(3-2)可得
L Q
1[ ' ]
对接焊缝的典型坡口形式
角焊缝
角焊缝按其截面形状可分为平角焊缝、凹角 焊缝、凸角焊缝和不等焊脚角焊缝。
各种截面形状角焊缝的承载能力与载荷性质 有关。静载时，如母材金属塑性良好，则角 焊缝的截面形状对承载能力没有明显影响； 动载时，凹角焊缝比平角焊缝的承载能力高， 凸角焊缝的承载能力最低。不等腰角焊缝， 长边平行于载荷方向时，承受动载效果好。
工作焊缝和联系焊缝
焊接接头的设计要点
应尽量使接头形式简单,结构连续,且不设在最大 应力作用截面上.
要特别重视角焊缝的设计,不宜选择过大的焊脚. 尽量避免在厚度(Z向)方向传递力. 接头的设计要便于制造和检验. 一般不考虑残余应力对接头强度的影响.
焊接接静载荷强度计算
焊接接头的基本力学性能
传统上把在常压和自然环境温度范围内进行的与超载 变形、断裂和脆断有关的力学性能称为材料和焊接接 头的力学性能。
焊接接头基本力学的测试以及用其作为强度设计的依 据安全评估比较复杂，主要原因是焊接接头的形状不 连续，焊接缺陷、焊接残余应力、焊接变形以及焊接 接头各区的组织结构和性能的不均匀性。对异质材料 的焊接接接头，除上述化学性能不均匀外，接头的各 部分的其他物理性能有时也可能存在较大差别。这些 都经常导致焊接接头力学性能测试结果有较大的分散 性，甚至对相同接头，由于测试细节的不同，不同的 测试者之间都可能出现显著差别的试验结果。
对接接头 在同一平面上，两板件端面相对焊接而形
成的接头称为对接接头。
搭接接头
两板材部分重叠在一起进行焊接而形成的 接头称为搭接接头。
T形接头
板件与另一板件相交构成直角或近似直角 的接头称为T形接头。
角接接头
两板件端面构成直角或近似直角的连接接 头称为角接接头
卷边接头
焊件端部预先卷边，在卷边处进行焊接的 接头称为卷边接头。
对接接头的工作应力分布和性能 对接接头是最常用的接头形式之一，也是工
作应力分布比较均匀的一种接头形式。 对接接头中，焊缝高于母材表面的部分称为
余高。焊缝余高使焊缝与母材的过渡处产生应力 集中，如P127页图4－16图中所示为一光弹性材料 制成的对接模型。这样尺寸的对接接头在焊缝与 母材过渡处的应力集中系数约为1.6，在焊缝背面 过渡处的应力集中系数约为1.5。
焊接静载强度计算的假设
由分析得知，在焊接接头中不仅存在有复杂的残 余应力，而且工作应力分布也比较复杂，特别是T 形接头及搭接接头的工作应力更为复杂，给接头 强பைடு நூலகம்计算带来很大的困难，所以在工程计算中常 采用一些简化的假定。
第二节主静载钢结构强度计算
第二节焊接接头的静载强度计算一、焊缝的符号及标注焊缝符号是工程语言的一种，是用符号在焊接结构设计的图样中标注出焊缝形式、焊缝和坡口的尺寸及其他焊接要求。
我国的焊缝符号是由国家标准GB/T324—1988统一规定的。
1．焊缝符号一般由基本符号与指引线组成。
必要时还可加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸符号。
其详细内容如下：(1)常用焊接方法的代号GB/T5185—1985《金属焊接及钎焊方法在图样上的表示代号》规定了各种焊接方法用阿拉伯数字代号表示。
常用焊接方法的数字代号见表4-2-1。
表4-2-1常用焊接方法的数字代号(2)基本符号基本符号是表示焊缝横截面形状的符号，见表4-2-2。
表4-2-2基本符号①不完全熔化的卷边焊缝用I形焊缝符号来表示，并加注焊缝有效厚度S。
(3)辅助符号辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号。
如提出对焊缝表面形状和焊缝如何布置等要求，均可以用辅助符号表示（表4-2-3）。
不需要确切地说明焊缝的表面形状时，可以不用辅助符号。
辅助符号的应用示例，见表4-2-4。
表4-2-3辅助符号表4-2-4辅助符号的应用示例(4)补充符号补充符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号，见表4-2-5表4-2-5 补充符号（5）焊缝尺寸符号焊缝尺寸符号见表4-2-6表4-2-6 焊缝尺寸符号示例2．焊缝符号在图样上的表示方法一般箭头线相对焊缝的位置没有特殊要求，但在标注V、单边V、J等形焊缝时，箭头线应指向带有坡口一侧的焊件，如图4-34a、b所示。
必要时，允许箭头弯折一次，如图4-34e 所示。
基准线的虚线可以画在基准线的实线下侧或上侧。
基准线一般应与图样的底边平行，但在特殊条件下亦可与底边垂直。
为了能在图样上确切的表示出焊缝的位置，特将基本符号相对基准线的位置作如下规定：1)如焊缝在接头的箭头侧，则基本符号标在基准线的实线侧(图4-35a)。
2)如焊缝在接头的非箭头侧，则基本符号标在基准线的虚线侧(图4-35b)。
焊接接头的设计与强度计算
焊接接头的设计与强度计算焊接接头作为一种常用的联接方式，在结构设计和强度计算中具有重要的地位。
本文将探讨焊接接头的设计原则以及强度计算的方法。
一、焊接接头的设计原则焊接接头的设计应遵循以下原则：1.材料的选择焊接接头所使用的材料应根据工程要求进行选择。
在选择材料时需考虑到接头所处环境的工作温度、腐蚀性等因素，以确保接头的耐久性和可靠性。
2.结构形式的选择根据工程需求，选择适合的焊接接头结构形式。
常见的焊接接头结构包括对接接头、搭接接头、角接接头等。
需要根据结构的受力情况选择合适的结构形式。
3.焊接参数的确定焊接参数的选择对焊接接头的质量和强度具有重要影响。
应根据材料的性质、焊接方法以及工作环境等因素来确定焊接参数，以保证焊接接头的强度和耐久性。
4.几何尺寸的设计焊接接头的几何尺寸设计应符合设计要求。
包括接头的长度、宽度、厚度等尺寸的确定，需要根据接头所承受的受力情况和应力分布进行合理的设计。
5.焊接缺陷的控制焊接接头的质量受到焊接缺陷的影响。
因此，在设计焊接接头时，要合理控制焊接缺陷的产生，采取相应的措施来减少焊接缺陷对接头强度的影响。
二、焊接接头强度计算的方法焊接接头的强度计算需要考虑以下几个方面的因素：1.焊缝的强度焊缝的强度是焊接接头强度计算的重要指标。
焊缝的强度与焊接方法、焊缝形状以及材料的物理性质等因素相关。
常见的焊缝强度计算方法包括应力分析法、变形分析法和有限元分析法等。
2.爆破力的计算焊接接头在受到外力作用时会产生爆破力，爆破力的大小影响着接头的强度。
爆破力的计算需要考虑材料的弹性模量、接触面积以及受力情况等因素。
3.承载能力的估计焊接接头的承载能力即接头在工作条件下所能承受的最大荷载。
承载能力的估计需要考虑接头的几何形状、材料的物理性质以及焊接质量等因素。
4.疲劳寿命的计算焊接接头在长时间工作条件下会受到循环载荷的作用，容易产生疲劳破坏。
疲劳寿命的计算需要根据接头的几何形状、材料的疲劳性能以及工作条件等因素进行评估。
焊接接静载荷强度计算
焊接接头的断裂韧性
促使无裂纹的物体发生断裂的推动力是应力（例 如σ），这类物体发生断裂的临界应力是材料的强 度σb。促使带裂纹的物体断裂（即裂纹扩展）的 推动力是断裂参量，即裂纹尖端应力强度因子K， 裂纹尖端张开位移Δ和J积分（J），使裂纹发生断 裂的临界断裂参量Kc、Jc、Δc是材料的断裂韧度。
焊接接头的弯曲性能
弯曲试验用来评价焊接接头的塑性变形能 力和显示受拉表面的焊接缺陷，采用横弯、 纵弯和侧弯三种基本弯曲试样，根据弯曲 时受拉面的不同又分为下弯（受拉面为焊 缝正面）和背弯（受拉面为焊缝背面）， 采用三点弯曲和辊筒弯曲两种试验，P120 页图4－11。弯曲试验的压头和内辊直径D 根据况下，金属的强度和硬度对于确定类型的 材料存在一定的经验关系，P120页表4－1。焊接 接头的硬度除用来估价接头各区的强度外，接头 的硬度也常与焊件的使用性能有关。如作为抗磨 损能力的度量，耐磨堆焊件常规定其最低允许硬 度数值，低于此值表示堆焊表面的耐磨性不足。 相反，对于另一些焊件，特别是在含氢介质工作 的结构，由于淬硬组织易引起氢致开裂和其他氢 损伤，因此有时规定焊缝的最高硬度值不能超过 上限数值。焊接接头热影响区的最高硬度还被用 来评价钢材的冷裂倾向。
焊接接头的基本形式
焊接接头是指用焊接方法连接的接头； 包括焊缝、熔合区和热影响区； 接头种类和形式很多，从不同角度可分为； 1、采用的焊接方法不同，可分为熔焊接头、
压焊接头和钎焊接头； 2、根据接头的构造形式不同，可分为对接接
头、T形（十字）接头、搭接接头、角接接 头和卷边接头。
焊接接头的基本形式
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焊接接头的基本力学性能
传统上把在常压和自然环境温度范围内进行的与超载 变形、断裂和脆断有关的力学性能称为材料和焊接接 头的力学性能。
电焊接头的力学性能与强度分析
电焊接头的力学性能与强度分析电焊接头是一种常见的连接方法，在工业生产和建筑领域得到广泛应用。
它通过电弧将金属材料熔化并连接在一起，形成一个稳固的结构。
然而，电焊接头的力学性能和强度对于确保连接的可靠性和安全性至关重要。
本文将对电焊接头的力学性能和强度进行分析。
1. 电焊接头的构成和作用电焊接头由两个或多个金属工件通过电焊熔化连接而成。
它主要用于连接钢材、铝材等金属材料。
电焊接头的构成包括焊缝、熔合区和热影响区。
焊缝是焊接过程中形成的金属熔化区域，熔合区是焊接过程中热影响下的金属区域，热影响区是焊接过程中受热影响而发生的组织和性能变化的区域。
2. 电焊接头的力学性能电焊接头的力学性能包括强度、韧性和硬度等指标。
强度是指电焊接头在外力作用下能够承受的最大力量。
韧性是指电焊接头在受力过程中能够吸收能量而不发生破坏的能力。
硬度是指电焊接头的抗划伤能力。
这些性能指标直接影响着电焊接头的使用寿命和安全性。
3. 电焊接头的强度分析电焊接头的强度分析是对其承载能力进行评估和计算。
强度分析需要考虑焊接材料的强度、焊缝的形状和尺寸、焊接工艺参数等因素。
焊接材料的强度是指焊缝和母材的抗拉强度、屈服强度和冲击韧性等力学性能。
焊缝的形状和尺寸对于承载能力的影响很大，通常采用焊缝的有效截面面积进行计算。
焊接工艺参数包括焊接电流、焊接速度、焊接时间等，这些参数会影响焊缝的质量和强度。
4. 电焊接头的强度测试为了验证电焊接头的强度，需要进行强度测试。
常见的强度测试方法包括拉伸试验、冲击试验和硬度测试等。
拉伸试验通过施加拉力来测试电焊接头的抗拉强度和屈服强度。
冲击试验通过施加冲击载荷来测试电焊接头的韧性。
硬度测试通过测量焊缝和母材的硬度来评估电焊接头的硬度。
5. 电焊接头的强度提升措施为了提高电焊接头的强度，可以采取一些措施。
首先，选择合适的焊接材料，确保其具有良好的力学性能。
其次，优化焊接工艺参数，使焊接过程中的温度和应力分布均匀，减少焊接缺陷的产生。
焊接结构学-焊接接头及其静载强度
焊接结构制造工艺及实施（接头及静载强度）
20
二、电弧焊接头工作应力的分布
1 、对接接头的工作应力分布 对接接头的焊缝形状产生了结 构不连续性，因而引起不同的 应力分布，在焊缝与母材的过 渡处引起应力集中，最大应力 集中部位在焊趾。 应力集中的大小与余高和过渡 区半径有关。
降低 KT 方法：打磨余高、增
L 29300 N 10 98 MPa 29 . 9 mm
取L=32mm, 即当焊缝长度为32mm时,强度满足要求.
焊接结构制造工艺及实施（接头及静载强度）
30
2、搭接接头的静载强度计算
联合搭接角焊缝
计算公式：
F 0 .7 K L
[ ' ]
焊接结构制造工艺及实施（接头及静载强度）
⑤ 角焊缝都是在切应力的作用下破坏,按切应力计 算其强度.
焊接结构制造工艺及实施（接头及静载强度）
25
⑥ 角焊缝的破断面在角焊缝截面的最小高度上, 其值等于内接三角形高.
⑦ 余高和少量的熔深对接头的强度没有影响,但 是,在采用熔深较大的埋弧焊和CO2气体保护焊 时,应给予考虑,角焊缝计算断面高度a为: a=(K+p)cos45° 当K≤8mm时,可取a等于K; 当 K>8mm时,可取p=3mm.
加过渡区半径。
焊接结构制造工艺及实施（接头及静载强度）
21
2 、T型（十字）接头的工作应力
分布 T型（十字）接头有熔透和未熔透 两种。 ① 未熔透的十字接头，在焊趾和 焊根处有较大的应力集中系数，其 中以焊根处为最大。 ② 熔透的十字接头有较小的应力 集中系数。
焊接结构制造工艺及实施（接头及静载强度）
强度较高，优先选用
搭接接头 — 接头强度好。但受力复杂，应力集中严重， 易产生焊接缺陷。
焊接接头及其静载强度
第一节 焊接接头的组成和基本形式
• 焊接接头熔合区中存在着显著的物理化学的不均匀性，是接头性能的 薄弱环节，所以焊接接头是一个不均匀体。
• 焊接接头的组成如图1-1所示;图1-2为电弧焊接头断面图。 • 焊接接头性能的主要影响因素包括力学和材质两方面，如图1-3所示。 • 二、焊缝及焊接接头的基本形式 • 焊缝及接头的形式较多，应根据焊件的厚度、工作条件、受力情况
加盖板搭接接头应力不均匀程度大，添加正面角焊缝后应力分布得到 改善，但是加盖板接头还是不宜采用，尤其在承受动载的结构中疲劳 强度极低。 • 4.断续角焊缝接头的工作应力分布 • 如图1-28所示，断续角焊缝在每段短焊缝的起点和终点处都会引起 应力集中。 • 各种熔焊接头都存在不同程度的应力集中，但是并不是所有情况下 应力集中都影响强度。当材料有足够的塑性，焊缝中应力由于塑性变 形过程会均匀化，此时应力集中对静载强度没有影响。
力又有切应力，应力分布更为不均，受外力情况以图1-25所示最为普 遍 • 从图1-26(a)所示可以看出，当两块被连接的搭接板的断面面积不相 等时，切应力分布将不对称于焊缝中点，而是靠近小断面一端的应力 高于靠近大断面的一端。
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第二节 熔焊接头的工作应力分布
• (3)联合角焊缝工作应力分布。 • (4)加盖板接头工作应力分布。如图1-2ห้องสมุดไป่ตู้所示，只有侧面角焊缝的
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第四节 焊缝符号
• 一、焊缝符号与焊接方法代号 • 1.焊缝符号 • GB/T 324-2008《焊缝符号表示法》规定的焊缝符号适用于焊接接
头的标注。 • 国家标准规定的完整的焊缝符号包括基本符号、指引线、补充符号、
焊缝尺寸符号和数据等。焊缝符号一般由基本符号与指引线组成，必 要时还可以加上补充符号和焊缝尺寸符号等。图形符号的比例、尺寸 和在图样上的标注方法，按技术制图有关规定。基本符号是表示焊缝 截面形状的符号，见表1-4。 • 标注双面焊缝或接头时，基本符号可组合使用，见表1-5。
第二章接头强度
第二章焊接结构强度的基本理论38 38 第二章焊接结构强度的基本理论在焊件需连接的部位用焊接方法制造而的接头称为焊接接头焊接接头是焊接结构的重要组成部分。
焊接接头部位往往是结构破坏的起点。
造成这种情况的原因是多方面的归纳起来主要有两点⒈焊接接头本身的力学性能不均匀⒉焊接接头部位所受工作应力分布不均匀。
第一节焊接接头的基本知识一、焊缝和焊接接头的基本概念、基本形式及其表示方法⒈焊接方法类别焊接方法大致可以分为熔焊、压焊、钎焊三大类近百种。
国标GB5185-85对焊接方法作了比较细致的分类并给每种方法规定了一个数字类别代号。
例如1是电弧焊11是无气体保护电弧焊111是手工电弧焊12是埋弧焊21是点焊971是气体钎焊972是电弧钎??等等。
焊我们重点讲熔焊。
⒉熔焊焊缝接头由焊缝金属、熔合区、热影响区和母材组成一对接焊缝将焊接接头相连接的界面加工成一定的剖口直接连接起来的焊缝称为对接焊缝。
归纳起来剖口形式可分为I形、V形、单边V形、U形、J形等5种基本类型由它们可组成14种不同类型的剖口。
剖口的选择主要考虑⑴要减小焊接材料的消耗量⑵要保证可焊到性⑶要便于剖口加工⑷要减小焊接变形。
焊缝金属由焊接填充金属及部分母材金属熔化结晶后形成其组织和化学成分不同于母材金属。
热影响区受焊接热循环的影响组织和性能都发生变化特别是熔合区的组织和性能变化更为明显。
焊接接头是成分、组织、性能都不同或不均匀的连接体而且焊接接头的焊缝外形和内部材质密度分布也不断变化难免产生不同程度的应力集中。
所以不均匀性和应力集中是焊接接头的两个基本属性。
影响焊接接头性能的主要因素两方面⑴力学因素有接头形状不连续性、焊接缺陷未焊透和焊接裂纹最严重、残余应力和残余变形等。
⑵材质因素有焊接热循环和焊后热处理所引起的组织变化、焊接填充材料引起的焊缝化第二章焊接结构强度的基本理论39 39 学成分变化、矫正变形引起的加工硬化等。
二角焊缝不开剖口在焊接接头非接触界面之间连接起来的焊缝称为角焊缝。
焊接接头及静载强度计算共51页
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71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
焊接接头及静载强度计算
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
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第二章焊接接头及其静载强度在焊件需连接部位，用焊接方法制造而成的接头称为焊接接头，一般简称接头。
接头是焊接结构的重要组成部分。
通过对大量焊接结构失效事故的分析表明，接头部位往往是结构破坏的起点。
造成这种情况的原因是多方面的，归纳起来主要有两点：焊接接头本身的力学性能不均匀；接头部位所受工作应力分布不均匀。
因此，研究焊接接头的性能特征和应力分布规律，对提高焊接结构的使用可靠性具有十分重要的意义。
第一节焊接接头的类型一、焊接接头的组成现代焊接技术发展迅速，新的焊接方法不断出现，接头类型更是繁多，但应用最广的焊接方法是熔焊。
本章将以熔焊接头为重点进行分析。
焊接接头是由焊缝金属、熔合区、热影响区和母材组成，如图2-1所示。
图2-1 熔焊焊接接头的组成a) 对接接头断面图b) 搭接接头断面图1－焊缝金属2－熔合区3－热影响区4－母材焊缝金属是由焊接填充金属及部分母材金属熔化结晶后形成的，其组织和化学成分不同于母材金属。
热影响区受焊接热循环的影响，组织和性能都发生变化，特别是熔合区的组织和性能变化更为明显。
因此，焊接接头是一个成分、组织和性能都不均匀的连接体。
此外，焊接接头因焊缝的形状和布置的不同，将会产生不同程度的应力集中。
所以，不均匀性和应力集中是焊接接头的两个基本属性。
影响焊接接头性能的主要因素见图2-2。
这些因素可归纳为力学的和材质的两个方面。
图2-2 影响焊接接头性能的主要因素力学方面影响焊接接头性能的因素有接头形状不连续性、焊接缺陷（如未焊透和焊接裂纹）、残余应力和残余变形等。
接头形状的不连续性，如焊缝的余高和施焊过程中可能造成的接头错位等，都是应力集中的根源。
材质方面影响焊接接头性能的因素主要有焊接热循环所引起的组织变化、焊接材料引起的焊缝化学成分的变化、焊后热处理所引起的组织变化以及矫正变形引起的加工硬化等。
焊接接头是组成焊接结构的关键元件，它的性能与焊接结构的性能和安全有着直接的关系。
因此，不断提高焊接接头的质量，是保证焊接结构安全可靠工作的重要方面。
二、焊缝及焊接接头的基本形式焊缝及接头的形式较多，应根据焊件的厚度、工作条件、受力情况等因素进行选择。
1．焊缝的基本形式焊缝是构成焊接接头的主体部分，对接焊缝和角焊缝是焊缝的基本形式。
（1）对接焊缝对接焊缝的焊接接头可采用卷边、平对接或加工成V形、U形、X形、K形等坡口，如图2-3所示。
各种坡口尺寸可根据国家标准（GB985-98和GB986-98）或根据具体情况确定。
图2-3 对接焊缝的典型坡口形式a)δ=1～3mm b) δ=3～8mm c) δ=3～26mmd) δ=20～60mm e) δ=12～60mm f) δ>12mm对接焊缝开坡口的根本目的，是为了确保接头的质量，同时也从经济效益考虑。
坡口形式的选择取决于板材厚度、焊接方法和工艺过程。
通常必须考虑以下几个方面：1）可焊到性或便于施焊。
这是选择坡口形式的重要依据之一，也是保证焊接质量的前提。
一般而言，要根据构件能否翻转，翻转难易，或内外两侧的焊接条件而定。
对不能翻转和内径较小的容器、转子及轴类的对接焊缝，为了避免大量的仰焊或不便从内侧施焊，宜采用V形或U形坡口。
2）降低焊接材料的消耗量。
对于同样厚度的焊接接头，采用X形坡口比V形坡口能节省较多的焊接材料、电能和工时，构件越厚，节省得越多，成本越低。
3）坡口易加工。
V形和X形坡口可用氧气切割或等离子弧切割，亦可用机械切削加工。
对于U 形或双U形坡口，一般需用刨边机加工。
在圆筒体上应尽量少开U形坡口，因其加工困难。
4）减少或控制焊接变形。
采用不适当的坡口形状容易产生较大的变形。
如平板对接的V形坡口，其角变形就大于X形坡口。
因此，如果坡口形式合理，工艺正确，可以有效地减少或控制焊接变形。
上面只是列举了选择坡口的一般规则，具体选择时，则需要根据具体情况综合考虑。
例如，从节约焊接材料出发，U形坡口较V形坡口好，但加工费用高；双面坡口明显地优于单面坡口，同时焊接变形小。
双面坡口焊接时需要翻转焊件，增加了辅助工时，所以在板厚小于25mm时，一般采用V形坡口。
受力大而要求焊接变形小的部位应采用U形坡口。
利用焊条电弧焊焊接6mm以下钢板时，选用I形坡口就可得到优质焊缝；用埋弧自动焊焊接14mm以下的钢板，采用I形坡口也能焊透。
坡口角的大小与板厚和焊接方法有关，其作用是使电弧能深入根部使根部焊透。
坡口角度越大，焊缝金属量越多，焊接变形也会增大，一般在60°左右。
两连接件之间的距离称为间隙，采用间隙是为了保证根部能焊透。
一般情况下，坡口角度小，需要同时增加间隙；而间隙较大时，又容易烧穿，为此，需要采用钝边防止烧穿。
间隙过大时，还需要加垫板。
（2）角焊缝角焊缝按其截面形状可分为平角焊缝、凹角焊缝、凸角焊缝和不等腰角焊缝四种，如图2-4所示。
角焊缝的大小用焊脚尺寸K表示，应用最多的是截面为直角等腰的角焊缝。
各种截面形状角焊缝的承载能力与载荷性质有关。
静载时，如母材金属塑性良好，角焊缝的截面形状对承载能力没有显著影响；动载时，凹角焊缝比平角焊缝的承载能力高，凸角焊缝的最低。
不等腰角焊缝，长边平行于载荷方向时，承受动载效果较好。
图2-4 角焊缝截面形状及其计算断面a) 平角焊缝b) 凹角焊缝c) 凸角焊缝d) 不等腰角焊缝为了提高焊接效率、节约焊接材料、减小焊接变形，当板厚大于13mm时，可以采用开坡口的角焊缝。
在等强度条件下，坡口角焊缝的焊接材料消耗量仅为普通角焊缝的60% 。
2．接头的基本形式焊接接头的基本形式有四种：对接接头、搭接接头、T形接头和角接接头，见图2-5。
选用接头形式时，应该熟悉各种接头的优缺点。
图2-5 焊接接头的基本形式a) 对接接头b) 搭接接头c) T形接头d) 角接接头（1）对接接头在同一平面内，两板件相对端面焊接而形成的接头叫对接接头。
对接接头从强度角度看是比较理想的接头形式，也是广泛应用的接头形式之一。
在焊接结构上和焊接生产中，常见的对接接头的焊缝方向与载荷方向相垂直，也有少数与载荷方向成斜角的斜焊缝对接接头，见图2-6，这种接头的焊缝承受较低的正应力。
过去由于焊接水平低，为了安全可靠，往往采用这种斜缝对接。
但是，随着焊接技术的发展，焊缝金属具有优良的性能，并不低于母材金属的性能，而斜缝对接因浪费材料和工时，所以一般不再采用。
图2-6 斜缝对接接头（2）搭接接头两板件部分重叠起来进行焊接所形成的接头称为搭接接头。
搭接接头的应力分布极不均匀，疲劳强度较低，不是理想的接头形式。
但是，搭接接头的焊前准备和装配工作比对接接头简单得多，其横向收缩量也比对接接头小，所以在受力较小的焊接结构中仍能得到广泛的应用。
搭接接头中，最常见的是角焊缝组成的搭接接头，一般用于12mm以下的钢板焊接。
除此之外，还有开槽焊、塞焊、锯齿状搭接等多种形式。
开槽焊搭接接头的结构形式见图2-7。
先将被连接件冲压切成槽，然后用焊缝金属填满该槽，槽焊焊缝断面为矩形，其宽度为被连接件厚度的2倍，开槽长度应比搭接长度稍短一些。
当被连接件的厚度不大时，可采用大功率的埋弧焊或CO2气体保护焊，不开槽也有可能熔透，使两个焊件连接起来。
图2-7 开槽焊搭接接头塞焊是在被连接的钢板上钻孔，用来代替槽焊的开槽，用焊缝金属将孔填满使两板连接起来，有时也叫电铆焊，见图2-8。
当被连接板厚小于5mm时，可以采用大功率的埋弧焊或CO2气体保护焊直接将钢板熔透而不必钻孔。
这种接头施焊简单，特别对于一薄一厚的两焊件连接最为方便，生产效率较高。
图2-8 塞焊接头图2-9 锯齿缝搭接接头锯齿缝搭接接头形式见图2-9，这是单面搭接接头的一种形式。
直缝单面搭接接头的强度和刚度比双面搭接接头低得多，所以只能用在受力很小的次要部位。
对背面不能施焊的接头，可用锯齿形焊缝搭接，这样能提高焊接接头的强度和刚度。
若在背面施焊困难，用这种接头形式比较合理。
（3）T形（十字）接头T形（十字）接头是将相互垂直的被连接件，用角焊缝连接起来的接头，见图2-10。
这种接头是典型的弧焊接头，能承受各种方向的力和力矩，见图2-11。
这类接头应避免采用单面角焊缝，因为这种接头的根部有很深的缺口（图2-10a），其承载能力低。
对较厚的钢板，可采用K形坡口（图2-10b），根据受力状况决定是否需要焊透。
对要求完全焊透的T 形接头，采用单边V 形坡口（图2-10c ）从一面焊，焊后在背面清根焊满，比采用K 形坡口施焊可靠。
图2-10 T 形（十字）接头图2-11 T 形接头承载能力图2-12 角接接头形式（4）角接接头 两板件端面构成为30°～135°度夹角的焊接接头称作角接接头。
角接接头多用于箱形构件，常用的形式见图2-12。
其中图2-12a 是最简单的角接接头，但承载能力差；图2-12b 采用双面焊缝从内部加强角接接头，承载能力较大；图2-12c 和图2-12d 开坡口易焊透，有较高的强度，而且在外观上具有良好的棱角，但应注意层状撕裂问题；图2-12e 、f 易装配，省工时，是最经济的角接头；图2-12g 是保证接头具有准确直角的角接接头，并且刚度高，但角钢厚度应大于板厚；图2-12h 是最不合理的角接接头，焊缝多且不易施焊。
第二节 电弧焊接头的工作应力分布一、 应力集中为了表示焊接接头工作应力分布的不均匀程度，这里引入应力集中的概念。
所谓应力集中，是指接头局部区域的最大应力值（max σ）较平均应力值（av σ）高的现象。
而应力集中的大小，常以应力集中系数K T 表示。
在焊接接头中产生应力集中的原因是：（1）焊缝中有工艺缺陷 焊缝中经常产生的缺陷，如气孔、夹杂、裂纹和未焊透等，都会在其周围引起应力集中，其中尤以裂纹和未焊透引起的应力集中最严重。
avT K σσmax=（2）焊缝外形不合理如对接焊缝的余高过大，角焊缝为凸出形等（图2-4c），在焊趾处都会形成较大的应力集中。
（3）焊接接头设计不合理如接头截面的突变、加盖板的对接接头等，均会造成严重的应力集中。
焊缝布置不合理，如只有单侧焊缝的T形接头，也会引起应力集中。
二、电弧焊接头的工作应力分布不同的焊接接头在外力作用下，其工作应力分布都不一样。
1．对接接头在焊接结构生产中，对接接头的焊缝略高于母材金属板面，高出的部分称为余高。
由于余高造成了构件表面不平滑，在焊缝与母材金属的过渡处引起应力集中，如图2-13所示。
在焊缝余高与母材金属的过渡焊趾处，应力集中系数K T为1.6，在焊缝背面与母材金属的过渡处，应力集中系数K T 为1.5。
K T的大小与余高h和焊缝向母材金属过渡的半径r有关，如图2-14所示。
减小r和增大h，均使K T增加。
当余高h为零时，K T=1，应力集中消失。
如果余高太大，虽然使焊缝截面增厚，但却使应力集中程度也增加，因此生产中应适当控制余高量，不应当以增加余高的方法来增加焊缝的承载能力。