焊接接头及其静载强度.ppt

焊接接头及其静载强度,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,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,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,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 搭接接头的断面图,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。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。,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,热影响区,焊缝金属,缺陷：裂纹、未焊透、气孔、夹渣,裂纹、脆化,应力集中,角变形,错边,错边,应力集中,二、焊缝的基本形式,对接焊缝角焊缝,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。,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；3）坡口易加工；4）减少或控制焊接变形。,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。,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。,角焊缝截面形状及其计算断面,K,K,a,K,K,a,K,K,a,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。,F,F,对接接头 斜缝对接接头,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。,开槽焊搭接接头,F,F,开槽焊搭接接头，先将被连接件加工成槽形孔，然后用焊缝金属填满该槽，开槽焊焊缝断面为矩形，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。,2,塞焊接头,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。,F,F,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。,T形接头的承载能力,Fy,Fx,M,Fy,Fz,Fx,M,角接接头,两板件端面构成30135夹角的焊接接头称作角接接头，角接接头多用于箱形构件。,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,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。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。,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