焊接图焊接工艺基础知识

1 焊接工艺基础知识

焊接接头的种类及接头型式

用焊接方法连接的接头称为焊接接头（简称为接头）。它由焊缝、熔合区、热影响区及其邻近的母材组成。在焊接结构中焊接接头起两方面的作用，第一是连接作用，即把两焊件连接成一个整体；第二是传力作用，即传递焊件所承受的载荷。

根据GB/T3375—94《焊接名词术语》中的规定，焊接接头可分为10种类型，即对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头和锁底接头，如图1。其中以对接接头和T形接头应用最为普遍。

(一)对接接头

两件表面构成大于或等于135°，小于或等于180°夹角的接头，叫做对接接头。在各种焊接结构中它是采用最多的一种接头型式。

钢板厚度在6mm以下，除重要结构外，一般不开坡口。

厚度不同的钢板对接的两板厚度差(δ—δ1)不超过表1—1规定时，则焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选取；否则，应在厚板上作出如图1—1所示的单面或双面削薄；其削薄长度L≥3(δ—δ1)。

图1—1 不同厚度板材的对接

(a)单面削薄，(b)双面削薄

表1-1

较薄板厚度δ1 ≤2～5 >5～9 >9～12 >12

允许厚度差

1 2 3 4

(δ—δ1)

(二)角接接头

两焊件端面间构成大于30°、小于135°夹角的接头，叫做角接接头，见图1—2。这种接头受力状况不太好，常用于不重要的结构中。

图1—2 角接接头

(a)I形坡口；(b)带钝边单边V形坡口

(三)T形接头

一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头，叫做T形接头，见图1—3。

图1—3 T形接头

(四)搭接接头

两件部分重叠构成的接头叫搭接接头，见图1—4。

图1—4 搭接接头

(a)I形坡口，(b)圆孔内塞焊；(c)长孔内角焊

搭接接头根据其结构形式和对强度的要求，分为不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊三种形式，见图1—4。

I形坡口的搭接接头，一般用于厚度12mm以下的钢板，其重叠部分≥2(δ1+δ2)，双面焊接。这种接头用于不重要的结构中。

当遇到重叠部分的面积较大时，可根据板厚及强度要求，分别采用不同大小和数量的圆孔内塞焊或长孔内角焊的接头型式。

焊缝坡口的基本形式与尺寸

根据设计或工艺需要，将焊件的待焊部位加工成一定几何形状的沟槽称为坡口。开坡口的目的是为了得到在焊件厚度上全部焊透的焊缝。

(一)坡口形式

坡口的形式由GB985—88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》、GB986—88《埋弧焊焊缝坡口的基本形式及尺寸》标准制定的：根据坡口的形状，坡口分成I形(不开坡口)、V形、Y形、双Y形、U形、双U形、单边V形、双单边Y形、J形等各种坡口形式。

V形和Y形坡口的加工和施焊方便(不必翻转焊件)，但焊后容易产生角变形。

双Y形坡口是在V形坡口的基础上发展的。当焊件厚度增大时，采用双Y形代替V形坡口，在同样厚度下，可减少焊缝金属量约1/2，并且可对称施焊，焊后的残余变形较小。缺点是焊接过程中要翻转焊件，在筒形焊件的内部施焊，使劳动条件变差。

U形坡口的填充金属量在焊件厚度相同的条件下比V形坡口小得多，但这种坡口的加工较复杂。

(二)坡口的几何尺寸

(1)坡口面：待焊件上的坡口表面叫坡口面。

(2)坡口面角度和坡口角度：待加工坡口的端面与坡口面之间的夹角叫坡口面角度，两坡口面之间的夹角叫坡口角度，见图1—5。

开单面坡口时，坡口角度等于坡口面角度；开双面对称坡口时，坡口角度等于两倍的坡口面角度。

坡口角度（或坡口面角度）应保证焊条能自由伸入坡口内部，不和两侧坡口面相碰，但角度太大将会消耗太多的填充材料，并降低劳动生产率。

(3)根部间隙：焊前在接头根部之间预留的空隙叫根部间隙，见图1—5。根部间隙又叫装配间隙。根部间隙的作用在于焊接底层焊道时，能保证根部可以焊透。因此，根部间隙太小时，将在根部产生焊不透现象；但太大的根部间隙，又会使根部烧穿，形成焊瘤。

(4)钝边：焊件开坡口时，沿焊件接头坡口根部的端面直边部分叫钝边，见图1—5。钝边的作用是防止根部烧穿。但钝边值太大，又会使根部焊不透。

(5)根部半径：在J形、U形坡口底部的圆角半径叫根部半径(见图1—5)。它的作用是增大坡口根部的空间，使焊条能够伸入根部，以便焊透根部。

图1—5 坡口的几何尺寸

焊接位置种类

根据GB／T3375—94《焊接术语》的规定，焊接位置，即熔焊时，焊件接缝所处的空间位置，可用焊缝倾角和焊缝转角来表示。有平焊、立焊、横焊和仰焊位置等。

焊缝倾角，即焊缝轴线与水平面之间的夹角，见图1—6。

图1—6 焊缝倾角

焊缝转角，即焊缝中心线(焊根和盖面层中心连线)和水平参照面Y轴的夹角，见图1—7。

图1—7 焊缝转角

(1)平焊位置焊缝倾角0°，焊缝转角90°的焊接位置，见图1—8(a)。

图1—8 各种焊接位置

(a)平焊(b)横焊(c)立焊(d)仰焊(e)平角焊(f)仰角焊

(2)横焊位置焊缝倾角0°，180°；焊缝转角0°，180°的对接位置，见图1—8(b)。

(3)立焊位置焊缝倾角90°(立向上)，270°(立向下)的焊接位置，见图1—8(c)。

(4)仰焊位置对接焊缝倾角0°，180°；转角270°的焊接位置，如图1—8(d)。

此外，对于角焊位置还规定了另外两种焊接位置。

(5)平角焊位置角焊缝倾角0°，180°；转角45°，135°的角焊位置，见图1—8(e)。

(6)仰角焊位置倾角0°，180°；转角225°，315°的角焊位置，见图1—8(f)。

在平焊位置、横焊位置、立焊位置、仰焊位置进行的焊接分别称为平焊、横焊、立焊、仰焊。T形、十字形和角接接头处于平焊位置进行的焊接称为船形焊。在工程上常用的水平固定管的焊接，由于在管子360°的焊接中，有仰焊、立焊、平焊，所以称全位置焊接。当焊件接缝置于倾斜位置(除平、横、立、仰焊位置以外)时进行的焊接称为倾斜焊。

焊缝形式及形状尺寸

(一)焊缝形式

焊缝按不同分类方法可分为下列几种形式：

(1)根据GB／T 3375—94的规定，按焊缝结合形式，分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝和端接焊缝五种：

1)对接焊缝：构成对接接头的焊缝称为对接焊缝。对接焊缝可以由对接接头形成，也可以由T形接头（十字接头）形成，后者是指开坡口后进行全焊透焊接而焊脚为零的焊缝，见图9。