焊接坡口标准

四、焊接变形的控制与矫正
1. 设计措施 • （1）合理地选择焊缝
的尺寸和形状（如图）
• 在保证结构承载力的 情况下,尽可能采用较小 的焊缝尺寸, 减少热输 入对材料性能的影响, 并降低成本。
（2）合理选择焊缝长度和数量
只要允许，多采用型材、 冲压件；焊缝多且密集处，可 以采用铸—焊联合结构，就可 以减少焊缝数量。此外，适当 增加壁板厚度，以减少肋板数 量，或者采用压型结构代替肋 板结构，都对防止薄板结构的 变形有利。
（3）合理地安排焊缝的位 置
•
安排焊缝尽可能对
称与截面中性轴,或使焊
缝接近中性轴, 这对减
少梁柱的挠曲变形有良
好的效果。
2.工艺措施 （1）反变形法 ( 如图)
•
（2）留余量法 • 在下料时，将零件的实际长度或宽度
尺寸比设计尺寸适当加大，以补偿焊件的 收缩。
• 留余量法主要用于防止焊件的收缩变形。
坡口设计原则：
a.经济性原则：在满足强度要求的前提下，选择 合理的接头和坡口，减少焊材的填充量，提高焊 接效率。
b.考虑坡口加工：优先选择便于加工的坡口，如V 形、X形。U形和双U形坡口，加工相对困难。
c.避免焊接缺陷：采用不适当的坡口形式容易产生 焊接缺陷。比如：坡口角度过大，致使焊接热输 入大，工件变形；钝边过高，不能完全熔透，残 留的钝边即成了缺陷源。
2.3对称布置变形小；
2.4焊缝布置求分散；
2.5便于操作想周到；
2.6尽量平焊效率高。
3坡口设计原则 3.1在设计焊缝尺寸大小及其接头形式时，首先要 确定是工作焊缝还是联系焊缝。
工作焊缝：与被连接的元件是串联的，它承 担着传递全部载荷的作用，一旦断裂，结构就会 失效，其应力称为工作应力。
（3）角焊缝的坡口形式主要有以下3种：
根据受力情况决定是否需要焊透： 图a为不开坡口的焊缝，加工的经济性最好； 对于较厚的板，可采用图b所示K形坡口，这样做比不开坡口用大尺寸的角焊 缝经济，而且疲劳强度高； 对要求完全焊透的丁字接头，采用半V形坡口从一面焊，焊后清根焊满，如 图c，比采用K形坡口施焊可靠。
（3）刚性固定法 • 1） 将焊件固定在刚性平台上。
薄板拼接时的刚性固定
2）将焊件组合成刚性更大或对称的结构。 T形梁的刚性固定和反变形
• 3）利用焊接夹具增加结构的刚性和拘束。 对接拼板时的刚性固定
• （4） 选择合理的装配 焊接顺序。装配焊接顺 序对焊接结构变形的影 响很大。
1）大型而复杂的焊接 结构，只要条件允许， 把它分成若干个结构简 单的部件，单独进行焊 接，然后再总装成整体 。
（1）点状加热
（2）线状加热
矫正焊接变形的措施
三角形加热
工字梁弯曲变形的火焰矫正
火焰加热矫正焊接变形的取决于下列三个因素： （1）加热方式 （2）加热位置 （3）加热温度和加热区的面积
谢谢！
2）正在施焊的焊缝应 昼靠近结构截面的中性 轴。
主梁装配焊接
• 3）对于焊缝非对称布置的结构，装配焊接时应先 焊焊缝少的一侧。
压力机压型上模的焊接顺序
4）焊缝对称布置的结构，应由偶数焊工对称地施焊 。
圆筒体对接焊缝焊接顺序
• 5）长焊缝（1m以上）焊接时，可采用下图所示的 方向和顺序进行焊接，以减小其焊后的收缩变形 。
考虑可操作性
×
√
×
√
√
×
√
√
三、焊接变形产生的原因
复合板修补 时主要是收 缩变形、弯 曲变形和波 浪变形
焊接变形产生的原因
• 焊接时，由于局部高温加热而造成焊件上 温度分布不均匀，最终导致在结构内部产 生了焊接应力与变形。（内变形）
• 焊缝金属冷却时，当它由液态转为固态时， 其体积要收缩。由于焊缝金属与母材是紧 密联系的，因此，焊缝金属并不能自由收 缩，这将引起整个焊件的变形，同时在焊 缝中引起残余应力。 (缩边)
矫正焊接变形的措施
1. 手工矫正法
2. 机械矫正法
• 用机械方法矫正变形的原理就 是将缩短的尺寸拉长，使之与 较长的部分相适应，从而恢复 到原来的尺寸，或达到技术条 件对几何尺寸的要求。
• 机械矫正法会使金属材料因冷
作硬化而变脆，并产生附加应
力，因此一般适用于变形不大
的小型结构件。
机械矫正法矫正梁的弯曲变形
(2)坡口形式： 对接焊缝的焊接边缘可分为卷边、平对或加工
成V形、X形、K形和U形等。 方形对接：无间隙适合于板厚小于3mm；有间隙 或带垫板的对接适合于厚小于16 mm。加工的经 济性最好。
单面V型：适合于板厚在16mm左右； 双面V型：适合于板厚在在32mm以下； 单面U型：加工难度增加，但比单V型坡口节省焊接材料； 双面U型：加工难度增加，但比双V型坡口节省焊接材料；
1.4搭接接头 两焊件部分重叠构成的接头，叫搭接接头
。根据结构形式和对强度要求不同，分为 不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊等3种
图（a）为不开坡口的搭接接头，用于厚度12mm以下的焊件， 有时可采用双面焊接。这类接头承载能力低，用于不重要结构， 遇到重叠面积较大时，为保证焊接强度，可分别选用图(b)、(c) 两种形式。
矫正焊接变形的措施
3.火焰加热矫正法 • 火焰矫正的原理与机械矫正相反，它是通过局部加热并随之
快冷，使焊件伸长的部位缩短，达到矫正变形的目的。 • 火焰加热的方式有点状加热、线状加热和三角形加热。
• 此法一般使用的是气焊炬，不需专门设备。操作简单方便， 机动灵活，可以在大型复杂结构上进行矫正。
矫正焊接变形的措施
加工成I形、V形、X形和K形坡口。 (5)碳弧气刨：主要用于清理焊根时的开槽，效率较高
、劳动条件较差。 (6)铲削或磨削：用手工或风动、电动工具铲削或使用
砂轮机(或角向磨光机)磨削加工，效率较低，多用于焊 接缺陷返修部位的开槽。 坡口加工质量对焊接过程有很大影响，应符合图纸或技 术条件要求
二、焊接结构设计与坡口设计
2、坡口的准备 2.1坡口的定义及作用
根据设计或工艺要求，在焊件的待 焊部位加工成一定几何形状和尺寸的沟 槽，叫坡口。 作用是： (1)使热源(电弧或火焰)能到达焊缝根部 ，保证根部焊透。 (2)便于操作和清理焊渣。 (3)调整焊缝成型系数，获得较好的焊缝 成型。 (4)调节基本金属与填充金属的比例。
方便
较多
不需要 较大
U
复杂
少
不需要 小
X
方便
较少
需要 较小
焊后变形
2.3坡口制备 采取的方法，根据焊件的尺寸、形状及加工条件
确定。有以下方法： (1)剪边：以剪板机剪切加工，常用于I形坡口。 (2)刨边：用刨床或刨边机加工，常用于板件加工。 (3)车削：用车床或车管机加工，适用于管子加工。 (4)切割：用氧一乙快火焰手工切割或自动切割机切割
近似直角的接头，称为T形接头。其应用 范围仅次于对接接头。根据坡口形式不同 ，分为不开坡口、单边V形、K形和双U形 等4种
（a）I形坡口 （b）单边V形坡口 （c）K形坡口 （d）双U形坡口 以T形接头连接焊缝时，板厚小于3mm可不开放口。3个焊件
装配成“百度文库”字形接头，叫十字接头。实际上是两T形接头的组合。
（a）I形坡口 （b）V形坡口 （c）X坡口 （d）U形坡口 （e）双U形坟口
1.2角接接头 两焊件端面间构成300－1350夹角的接头，称
为角接接头。根据坡口型式的不同，分为不开 坡口、单边V形、V形及K形等4种型式
（a）不开坡口 （b）单边V形坡口 （c）V形坡口 （d）K形坡口
1.3T形接头 一焊件端面与另一焊件表面构成复角或
联系焊缝：焊缝与被连接件是并联的，它传 递很小的载荷，主要起元件之间的相互联系的作 用，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效，其应力 称为联系应力。
工作焊缝必须进行焊缝强度计算； 联系焊缝则需考虑经济性而减小、减短焊缝； 具有双重性的焊缝，既有工作应力又有联系应力，则只计算工作应力，而 不考虑联系应力；
焊接坡口简介
焊接接头形式及坡口选用 焊接结构设计与坡口设计 焊接变形产生的原因 焊接变形的控制与矫正
一、焊接接头形式及坡口选用
接头型式与坡口的准备
1、焊接接头的型式 接头主要有对接、角接、T形接和
搭接等4种。
1.1对接接头 两焊件端面相对平行的接头，称为对 接接头。是焊接结构中采用最多的一 种型式。根据坡口形式的不同，可分 为I形、V形、X形、U形和双U形等
1 焊接结构材料的选择
焊接结构材料的选择原则： 1.1满足使用要求，选易焊材；
1.2高强度结构钢，尽量优先选；
1.3重要结构应选用：镇静钢；
1.4异种钢材互焊时偏弱者跟措施；
1.5多用锻、压、型材，减少焊缝。
2 焊接接头的工艺设计 焊缝的布置 焊缝布置的一般原则：
2.1避开应力最大处；
2.2焊缝远离加工面；
3.2坡口的设计 (1)坡口作用：主要是增大熔深，提高焊缝截面的 有效厚度。
以对接Y形坡口为例： 坡口角度α：35～60°，α太大增加加工余量、焊接成本和变形； 钝边高度p：需要熔透时一般为1～3mm； 根部间隙b：保证钝边熔透，一般2～4mm，过大容易形成虚焊； 坡口深度H：根据需要的焊缝厚度来设定。
2.2选择坡口的原则 为获得高质量的焊接接头，应选择适
当的坡口型式。坡口的选择，主要取决于 母材厚度、焊接方法和工艺要求。选择时 ，应注意以下问题：
(1)尽量减少填充金属量。 (2)坡口形状容易加工。 (3)便于焊工操作和清渣. (4)焊后应力和变形尽可能小。
坡口形式 V
V、U、X型坡口的比较
比较条件加工 焊缝填充金属量 焊件翻转
3.3焊缝大小的的设计 对接焊缝的有效厚度S如下图：
S
δ
根据焊缝强度要求设计，同时考虑经济性； 重要焊缝应当采取等强原则，S=δ(较薄板厚) 。
最小焊脚尺寸
母材厚度(mm)
≤6 6～12 12～20 20～38 38～57 57～152 >152
最小焊脚尺寸 (mm) 3mm 5mm 6mm 8mm 10mm 12mm 16mm