焊接(角焊缝)

一、角焊缝的形式和构造1、角焊缝的形式(按两焊脚边的夹角分) (1)直角焊缝(a)普通焊缝 (b)平坡焊缝 直角 斜角

(c)深熔(凹)焊缝a) b) c)

一般采用(a)。但(a)应力集中 较严重，在承受动力荷载时采用(b)、 (c)。

B

E

hf

45°

D

A

C

hf

图中， hf—焊脚尺寸， he—焊缝有效厚度。 并有， he =0.7hf, he—总是450斜面上的最小高度。

直角焊缝： =900a) b) c)

a

普通焊缝 b

平坡焊缝

凹焊缝

普通焊缝：两焊脚尺寸都等于hf ,常用。但应力集中较严重 (材料突变严重)。

平坡焊缝：是在一侧焊脚处将焊缝宽度加宽至1.5hf而成。易焊，应力集中介于普通焊缝与凹焊缝之间。 凹焊缝：两边的焊缝宽度被加宽成凹面，应力集中小，用于受 动荷的结构中可提高疲劳强度，但手工焊费工。

(2)斜角角焊缝 (d)斜锐角焊缝d)

(e)斜钝角焊缝e)

(f)斜凹面角焊缝f)

两焊边夹角α>90°或α<90°的焊缝称为斜角

角焊缝。斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。 对于α>135°或α<60°斜角角焊缝，除钢管结 构外,不宜用作受力焊缝。

我们主要讨论直角焊缝

按角焊缝与外力的关系可分为：

(1)正面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直。 (2)侧面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向平行。 (3)斜焊缝：作用力方向与焊缝方向斜交。斜焊缝 正面角焊缝 侧面角焊缝 N 侧面角焊缝

统称为围焊缝

角焊缝的构造要求为了避免因焊脚尺寸过大或过小而引起“烧穿”、 “变脆”等缺陷，以及焊缝长度太长或太短而出现焊缝 受力不均匀等现象，对角焊缝的焊脚尺寸、焊缝长度还 有限制。在计算角焊缝连接时，除满足焊缝的强度条件 外，还必须满足以下构造要求。 1、焊角尺寸hf的构造要求 (1)最大焊脚尺寸 ①为了避免焊缝处局部过热，减小焊件的焊接残余应力 和残余变形，除钢管结构除外，hf,max应满足以下要求:

t1 hf,max≤1.2t1hf

式中: t1—较薄焊件厚度。

t1<t

②对于板件边缘的角焊缝,尚应满足以下要求：

当 t>6mm时，hf,max≤t-(1~2)mm当 t≤6mm时，hf,max≤t 若另一焊件厚度t1<t时，还应满足hf,max≤1.2t1贴边焊缝

t

hf

t1

t

(2)最小焊脚尺寸 为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬硬

组织，导致母材开裂， hf,min 还应满足以下要求:

h f ,min 1.5 t取整mm数，小数点以后只进不舍。 式中: t——较厚焊件厚度

t1hf

另外：对埋弧自动焊hf,min可减小1mm;当t≤4mm时, hf,min=t

t1 <t

对T形连接单面角焊缝hf,min应增加1mm;

t

(3)设计焊角尺寸hf 应满足

h f ,min h f h f ,max2、焊缝计算长度的构造要求 (1)侧面角焊缝的最大计算

长度 侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均 两端大而中间小。焊缝越长，应力集中越显著。如果 焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后，继续 加载，应力会渐趋均匀；但是当焊缝长度超过某一限 值后，可能首先在焊缝两端发生破坏而逐渐向中间发 展，最终导致焊缝破坏。

故侧面焊缝计算长度： 当实际长度大于以上限值时，计算时超出部分不予 考虑；但当内力沿侧焊缝全长分布时，lw不受此限制.

lw 60h f

(2)侧面角焊缝的最小计算长度 对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热严 重且起灭弧坑相距太近，使焊缝不可靠。焊缝越短应力 集中也越严重，故根据经验，规定：

lw 8h f 且 40mm此规定适合正面角焊缝和侧面角焊缝。

(3)侧面角焊缝的计算长度

l w ,min l w l w ,max3、搭接连接的构造要求

N

2hf 2hf lw l1

N

b

N

l2

N 钢板拱曲

(1)当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时：

试验结果表明，连接的承载力与b / lw有关。当b / lw >1时，连接承载力随比值增大明显下降，这是由于应力 传递的过分弯折而使构件中应力不均所致，为防止连接强 度过分降低，规范规定： b / lw ≤1 为避免因焊缝横向收缩引起板件的拱曲太大，要求： b≤16t(t >12mm)或190mm(t≤12mm)

式中：b为两侧焊缝的距离；lw为侧焊缝计算长度； t为较薄焊件的厚度。

(2)在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度 的5倍，且不得小于25mm。 t1 t22hf 2hf

(t1 <t2 ) 且 25mm

5t1

焊缝绕角2hf

(3)当焊缝端部在焊件转角处 时，应将焊缝延续绕过转角加焊2hf。 避开起落弧发生在转角处的应力集2hf

中。

二、角焊缝连接的基本计算公式1、应力分析

焊缝是一个块体，应力状态复杂，计算时把直角三角形 以外的部分去掉，按有效厚度he确定最危险截面(顺着焊缝 方向的平面),通常称为有效截面。有效截面——焊缝两焊脚面交线(aa )与有效厚度he组 成的截面(下图中add a )。 d b a c hf d a b hf

he hf hf

c

(1)侧焊缝有效截面上只有与 焊缝长度方向平行的剪 应力 。 这些剪应力实际分布 N

N

N

不均。试验表明两头大中 间小。考虑到出现塑性后 应力重分布，规范规定在 焊缝长度范围内按均匀分 布计算。 N

(2)端(正面)焊缝N a

b c

B1

N/2

有效截面上与焊缝长度 A 方向垂直的正应力 ⊥和 剪应力 ⊥ 。正面角焊缝刚度大，破坏 时变形小，强度比侧缝高， 但塑性变形能力比侧缝小， 常呈脆性破坏。 N A

B2

N/2 N/2

⊥

⊥N/2

B2

N/2

(3)一般受力的焊缝

V N

⊥

f ⊥ ⊥

F

F 作用在T型连接焊缝上 f helw F 产生 , f 的一般力N,可以分解为平 N 行于焊缝方向的力V和垂直 f分解为： ⊥和 ⊥。 ∥ = 有效截面上有： he lw 于的焊缝方向力F。 ⊥ 、 ⊥ 、 。

V产生 ;

2、 角焊缝的强度(1)有效截面上的应力状态 前面已经说明：最一般情况(同时有端焊缝，侧焊缝性质的 一般受力焊缝),有效截面上有三个应力 、 ∥ 、 。 —正应力，与焊缝长度方向(x)面外垂直 ∥ —剪应应，与焊缝长度方向(x)面内平行 —剪应力，与焊缝长度方向(x)面内垂直 z x c d

a y c

da

角焊缝强度条件一般表达式：P432

f f

w 2 f f f

(2-12)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/u7ti.html