培訓(xùn)內(nèi)容 焊接坡口與焊接變形 焊接接頭形式及坡口選用 焊接變形產(chǎn)生的原因 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與坡口設(shè)計(jì) 焊接變形的控制與矯正 接頭型式與坡口的準(zhǔn)備1 焊接接頭的型式接頭主要有對接 角接 T形接和搭接等4種 1 1對接接頭兩焊件端面相對平行的接頭 稱為對接接頭 是焊接結(jié)構(gòu)中采用最多的一種型式 根據(jù)坡口形式的不同 可分為I形 V形 X形 U形和雙U形等 一 焊接接頭形式及坡口選用 a I形坡口 b V形坡口 c X坡口 d U形坡口 e 雙U形墳口 1 2角接接頭兩焊件端面間構(gòu)成300 1350夾角的接頭 稱為角接接頭 根據(jù)坡口型式的不同 分為不開坡口 單邊V形 V形及K形等4種型式 a 不開坡口 b 單邊V形坡口 c V形坡口 d K形坡口 1 3T形接頭一焊件端面與另一焊件表面構(gòu)成復(fù)角或近似直角的接頭 稱為T形接頭 其應(yīng)用范圍僅次于對接接頭 根據(jù)坡口形式不同 分為不開坡口 單邊V形 K形和雙U形等4種 a I形坡口 b 單邊V形坡口 c K形坡口 d 雙U形坡口以T形接頭連接焊縫時(shí) 板厚小于3mm可不開放口 3個(gè)焊件裝配成 十 字形接頭 叫十字接頭 實(shí)際上是兩T形接頭的組合 1 4搭接接頭兩焊件部分重疊構(gòu)成的接頭 叫搭接接頭 根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和對強(qiáng)度要求不同 分為不開坡口 圓孔內(nèi)塞焊和長孔內(nèi)角焊等3種 圖 a 為不開坡口的搭接接頭 用于厚度12mm以下的焊件 有時(shí)可采用雙面焊接 這類接頭承載能力低 用于不重要結(jié)構(gòu) 遇到重疊面積較大時(shí) 為保證焊接強(qiáng)度 可分別選用圖 b c 兩種形式 2 坡口的準(zhǔn)備2 1坡口的定義及作用根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝要求 在焊件的待焊部位加工成一定幾何形狀和尺寸的溝槽 叫坡口 作用是 1 使熱源 電弧或火焰 能到達(dá)焊縫根部 保證根部焊透 2 便于操作和清理焊渣 3 調(diào)整焊縫成型系數(shù) 獲得較好的焊縫成型 4 調(diào)節(jié)基本金屬與填充金屬的比例 2 2選擇坡口的原則為獲得高質(zhì)量的焊接接頭 應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)钠驴谛褪?坡口的選擇 主要取決于母材厚度 焊接方法和工藝要求 選擇時(shí) 應(yīng)注意以下問題 1 盡量減少填充金屬量 2 坡口形狀容易加工 3 便于焊工操作和清渣 4 焊后應(yīng)力和變形盡可能小 V U X型坡口的比較坡口形式比較條件加工焊縫填充金屬量焊件翻轉(zhuǎn)焊后變形V方便較多不需要較大U復(fù)雜少不需要小X方便較少需要較小 2 3坡口制備采取的方法 根據(jù)焊件的尺寸 形狀及加工條件確定 有以下方法 1 剪邊 以剪板機(jī)剪切加工 常用于I形坡口 2 刨邊 用刨床或刨邊機(jī)加工 常用于板件加工 3 車削 用車床或車管機(jī)加工 適用于管子加工 4 切割 用氧一乙快火焰手工切割或自動切割機(jī)切割加工成I形 V形 X形和K形坡口 5 碳弧氣刨 主要用于清理焊根時(shí)的開槽 效率較高 勞動條件較差 6 鏟削或磨削 用手工或風(fēng)動 電動工具鏟削或使用砂輪機(jī) 或角向磨光機(jī) 磨削加工 效率較低 多用于焊接缺陷返修部位的開槽 坡口加工質(zhì)量對焊接過程有很大影響 應(yīng)符合圖紙或技術(shù)條件要求 1焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇原則 1 1滿足使用要求 選易焊材 1 2高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 盡量優(yōu)先選 1 3重要結(jié)構(gòu)應(yīng)選用 鎮(zhèn)靜鋼 1 4異種鋼材互焊時(shí)偏弱者跟措施 1 5多用鍛 壓 型材 減少焊縫 二 焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與坡口設(shè)計(jì) 2焊接接頭的工藝設(shè)計(jì)焊縫的布置焊縫布置的一般原則 2 1避開應(yīng)力最大處 2 2焊縫遠(yuǎn)離加工面 2 3對稱布置變形小 2 4焊縫布置求分散 2 5便于操作想周到 2 6盡量平焊效率高 3坡口設(shè)計(jì)原則3 1在設(shè)計(jì)焊縫尺寸大小及其接頭形式時(shí) 首先要確定是工作焊縫還是聯(lián)系焊縫 工作焊縫 與被連接的元件是串聯(lián)的 它承擔(dān)著傳遞全部載荷的作用 一旦斷裂 結(jié)構(gòu)就會失效 其應(yīng)力稱為工作應(yīng)力 聯(lián)系焊縫 焊縫與被連接件是并聯(lián)的 它傳遞很小的載荷 主要起元件之間的相互聯(lián)系的作用 焊縫一旦斷裂 結(jié)構(gòu)不會立即失效 其應(yīng)力稱為聯(lián)系應(yīng)力 工作焊縫必須進(jìn)行焊縫強(qiáng)度計(jì)算 聯(lián)系焊縫則需考慮經(jīng)濟(jì)性而減小 減短焊縫 具有雙重性的焊縫 既有工作應(yīng)力又有聯(lián)系應(yīng)力 則只計(jì)算工作應(yīng)力 而不考慮聯(lián)系應(yīng)力 3 2坡口的設(shè)計(jì) 1 坡口作用 主要是增大熔深 提高焊縫截面的有效厚度 以對接Y形坡口為例 坡口角度 35 60 太大增加加工余量 焊接成本和變形 鈍邊高度p 需要熔透時(shí)一般為1 3mm 根部間隙b 保證鈍邊熔透 一般2 4mm 過大容易形成虛焊 坡口深度H 根據(jù)需要的焊縫厚度來設(shè)定 2 坡口形式 對接焊縫的焊接邊緣可分為卷邊 平對或加工成V形 X形 K形和U形等 方形對接 無間隙適合于板厚小于3mm 有間隙或帶墊板的對接適合于厚小于16mm 加工的經(jīng)濟(jì)性最好 單面V型 適合于板厚在16mm左右 雙面V型 適合于板厚在在32mm以下 單面U型 加工難度增加 但比單V型坡口節(jié)省焊接材料 雙面U型 加工難度增加 但比雙V型坡口節(jié)省焊接材料 3 角焊縫的坡口形式主要有以下3種 根據(jù)受力情況決定是否需要焊透 圖a為不開坡口的焊縫 加工的經(jīng)濟(jì)性最好 對于較厚的板 可采用圖b所示K形坡口 這樣做比不開坡口用大尺寸的角焊縫經(jīng)濟(jì) 而且疲勞強(qiáng)度高 對要求完全焊透的丁字接頭 采用半V形坡口從一面焊 焊后清根焊滿 如圖c 比采用K形坡口施焊可靠 坡口設(shè)計(jì)原則 a 經(jīng)濟(jì)性原則 在滿足強(qiáng)度要求的前提下 選擇合理的接頭和坡口 減少焊材的填充量 提高焊接效率 b 考慮坡口加工 優(yōu)先選擇便于加工的坡口 如V形 X形 U形和雙U形坡口 加工相對困難 c 避免焊接缺陷 采用不適當(dāng)?shù)钠驴谛问饺菀桩a(chǎn)生焊接缺陷 比如 坡口角度過大 致使焊接熱輸入大 工件變形 鈍邊過高 不能完全熔透 殘留的鈍邊即成了缺陷源 3 3焊縫大小的的設(shè)計(jì)對接焊縫的有效厚度S如下圖 根據(jù)焊縫強(qiáng)度要求設(shè)計(jì) 同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性 重要焊縫應(yīng)當(dāng)采取等強(qiáng)原則 S 較薄板厚 最小焊腳尺寸 考慮可操作性 三 焊接變形產(chǎn)生的原因 復(fù)合板修補(bǔ)時(shí)主要是收縮變形 彎曲變形和波浪變形 焊接變形產(chǎn)生的原因 焊接時(shí) 由于局部高溫加熱而造成焊件上溫度分布不均勻 最終導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生了焊接應(yīng)力與變形 內(nèi)變形 焊縫金屬冷卻時(shí) 當(dāng)它由液態(tài)轉(zhuǎn)為固態(tài)時(shí) 其體積要收縮 由于焊縫金屬與母材是緊密聯(lián)系的 因此 焊縫金屬并不能自由收縮 這將引起整個(gè)焊件的變形 同時(shí)在焊縫中引起殘余應(yīng)力 縮邊 四 焊接變形的控制與矯正 1 設(shè)計(jì)措施 1 合理地選擇焊縫的尺寸和形狀 如圖 在保證結(jié)構(gòu)承載力的情況下 盡可能采用較小的焊縫尺寸 減少熱輸入對材料性能的影響 并降低成本 相同承載力的十字接頭 箱形梁的不同接頭形式 2 合理選擇焊縫長度和數(shù)量只要允許 多采用型材 沖壓件 焊縫多且密集處 可以采用鑄 焊聯(lián)合結(jié)構(gòu) 就可以減少焊縫數(shù)量 此外 適當(dāng)增加壁板厚度 以減少肋板數(shù)量 或者采用壓型結(jié)構(gòu)代替肋板結(jié)構(gòu) 都對防止薄板結(jié)構(gòu)的變形有利 某加強(qiáng)筋狀況 3 合理地安排焊縫的位置安排焊縫盡可能對稱與截面中性軸 或使焊縫接近中性軸 這對減少梁柱的撓曲變形有良好的效果 箱形和工字梁的焊縫布置 后者較好 2 工藝措施 1 反變形法 如圖 幾種反變形措施 2 留余量法在下料時(shí) 將零件的實(shí)際長度或?qū)挾瘸叽绫仍O(shè)計(jì)尺寸適當(dāng)加大 以補(bǔ)償焊件的收縮 留余量法主要用于防止焊件的收縮變形 3 剛性固定法1 將焊件固定在剛性平臺上 薄板拼接時(shí)的剛性固定 2 將焊件組合成剛性更大或?qū)ΨQ的結(jié)構(gòu) T形梁的剛性固定和反變形 3 利用焊接夾具增加結(jié)構(gòu)的剛性和拘束 對接拼板時(shí)的剛性固定 4 選擇合理的裝配焊接順序 裝配焊接順序?qū)附咏Y(jié)構(gòu)變形的影響很大 1 大型而復(fù)雜的焊接結(jié)構(gòu) 只要條件允許 把它分成若干個(gè)結(jié)構(gòu)簡單的部件 單獨(dú)進(jìn)行焊接 然后再總裝成整體 2 正在施焊的焊縫應(yīng)晝靠近結(jié)構(gòu)截面的中性軸 主梁裝配焊接 3 對于焊縫非對稱布置的結(jié)構(gòu) 裝配焊接時(shí)應(yīng)先焊焊縫少的一側(cè) 壓力機(jī)壓型上模的焊接順序 4 焊縫對稱布置的結(jié)構(gòu) 應(yīng)由偶數(shù)焊工對稱地施焊 圓筒體對接焊縫焊接順序 5 長焊縫 1m以上 焊接時(shí) 可采用下圖所示的方向和順序進(jìn)行焊接 以減小其焊后的收縮變形 矯正焊接變形的措施 1 手工矯正法2 機(jī)械矯正法用機(jī)械方法矯正變形的原理就是將縮短的尺寸拉長 使之與較長的部分相適應(yīng) 從而恢復(fù)到原來的尺寸 或達(dá)到技術(shù)條件對幾何尺寸的要求 機(jī)械矯正法會使金屬材料因冷作硬化而變脆 并產(chǎn)生附加應(yīng)力 因此一般適用于變形不大的小型結(jié)構(gòu)件 機(jī)械矯正法矯正梁的彎曲變形 矯正焊接變形的措施 3 火焰加熱矯正法火焰矯正的原理與機(jī)械矯正相反 它是通過局部加熱并隨之快冷 使焊件伸長的部位縮