焊接接头及其静载强度

3）坡口易加工；
4）减少或控制焊接变形。
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对接焊缝
坡口角度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， 一般坡口角度选60°左右。
采用根部间隙是为了保证焊缝根部能焊透，一
般情况下，坡口角度小，需要同时增加根部间
F
F
对接接头
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斜缝对接接头
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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不均匀，疲劳强度较低，不是理想的接头 形式。但由于焊前准备及装配工作较为简单，故多用于受力较 小且不要求密封性的结构中。
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。
对接焊缝 角焊缝
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对接焊缝
对接焊缝的接头可采用卷边、平对接或加工 成各种形式的坡口。对接焊缝开坡口的目的， 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；
2）降低焊接材料的消耗量；
一、焊接接头的组成 二、焊缝的基本形式 三、焊接接头的基本形式
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一、焊接接头的组成
焊接接头由焊缝金属、熔合区、热影响区组成
图2-1 熔焊焊接接头的组成
对接接头的断面图
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搭接接头的断面图
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影响焊接接头性能的主要因素
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。
如果余高太大，虽然使焊缝截面增厚，但却使应力 集中程度增加，因此生产中应适当控制余高。
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对接接头的应力集中
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余高对应力集中的影响
由余高带来的应力集中，对动载结构的疲劳 强度是十分不利的，所以此时要求它越小越 好。
国家标准规定：在承受动载荷情况下，焊接 接头的焊缝余高应趋于零。
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T形（十字）接头
T形接头是典型的电弧焊接头，能承受各种方向的力和力矩，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，其承载能力低。
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T形接头的承载能力
Fy M
Fx
Fy
Fz
M Fx
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角接接头
两板件端面构成30°~135°夹角的焊接接头 称作角接接头，角接接头多用于箱形构件。
因此，对重要的动载结构，可采用削平余高 或增大过渡圆弧的措施来降低应力集中，以 提高接头的疲劳强度。
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二、电弧焊接头的工作应力分布
1、对接接头
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。焊趾处KT为1.6，焊根处 KT为1.5。
KT的大小与余高h和焊缝向母材金属过渡的半径r有 关。减小r和增大h，均使KT增加。当余高h为零时， KT =1，应力集中消失。
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角焊缝截面形状及其计算断面
K a
K
K a
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K a
K
Ka
K
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三、焊接接头的基本形式
对接接头：两焊件表面构成大于或等于135 °、小于或等于 180夹角，即两板件相对端面焊接而形成的接头。
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。常见的对接接头的焊缝轴线与载荷方向 相垂直，也有少数与载荷方向成斜角的斜焊缝对接接头。
隙；根部间隙较大时，又容易烧穿，为此，需
要采用钝边防止烧穿。根部间隙过大时，还需
要加垫板。
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对接焊缝的典型坡口形式
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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。
影响焊接接头性能的主要因素有以下两个方面：
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。
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影响焊接接头性能的主要因素
残余应力
组织成分不同
焊趾及咬边
应力集中 角变形
焊 缝 金
热 影 响
错 边 应力集中
属
区
缺陷：裂纹、未焊透、 裂纹、脆化 气孔、夹渣
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错边
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二、焊缝的基本形式
焊缝的形式应根据焊件的厚度、工作条件、受 力情况等因素进行选择。
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。
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开槽焊搭接接头
2δ
开槽焊搭接接头，先将被
连接件加工成槽形孔，然
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后用焊缝金属填满该槽，
开槽焊焊缝断面为矩形，
Байду номын сангаас
其宽度为被连接件厚度的
二倍，开槽长度应比搭接
长度稍短一些。
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塞焊接头
F
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塞焊接是在被连接的 钢板上钻孔，用来代 替开槽焊的槽形孔， 用焊缝金属将孔填满 使两板连接起来。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。
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第二节 电弧焊接头的工作应力
一、应力集中的概念 二、电弧焊接头的工作应力分布
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应力集中的概念
应力集中，是指接头局部区域的最大应力值 较平均应力值高的现象。常以应力集中系数 KT表示。 KT=
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。 2）焊缝外形不合理。 3）焊接接头设计不合理。
第二章 焊接接头及其静载强度
在焊件需连接的部位，用焊接方法制造而 成的接头称为焊接接头，一般简称接头。焊接 接头本身的力学性能不均匀、焊接接头部位所 受工作应力分布不均匀，是造成接头破坏的主 要原因。
第一节 焊接接头的类型
第二节 电弧焊接头的工作应力
第三节 焊接头头的静载强度计算
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第一节 焊接接头的类型