文/大山

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。是焊接結構中采用最多的一種型式。根據坡口形式的不同，可分為I形、V形、X形、U形和雙U形等。

1.2角接接頭

兩焊件端面間構成300－1350夾角的接頭，稱為角接接頭。根據坡口型式的不同，分為不開坡口、單邊V形、V形及K形等4種型式

1.3T形接頭

一焊件端面與另一焊件表面構成複角或近似直角的接頭，稱為T形接頭。其應用範圍僅次于對接接頭。根據坡口形式不同，分為不開坡口、單邊V形、K形和雙U形等4種。

以T形接頭連接焊縫時，闆厚小于3mm可不開放口。3個焊件裝配成“十”字形接頭，叫十字接頭。實際上是兩T形接頭的組合。

1.4搭接接頭

兩焊件部分重疊構成的接頭，叫搭接接頭。根據結構形式和對強度要求不同，分為不開坡口、圓孔内塞焊和長孔内角焊等3種。

圖（a）為不開坡口的搭接接頭，用于厚度12mm以下的焊件，有時可采用雙面焊接。這類接頭承載能力低，用于不重要結構，遇到重疊面積較大時，為保證焊接強度，可分别選用圖(b)、(c)兩種形式。

2、坡口的準備

2.1坡口的定義及作用

根據設計或工藝要求，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)能到達焊縫根部，保證根部焊透。

(2)便于操作和清理焊渣。

(3)調整焊縫成型系數，獲得較好的焊縫成型。

(4)調節基本金屬與填充金屬的比例。

2.2選擇坡口的原則

為獲得高質量的焊接接頭，應選擇适當的坡口型式。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，應注意以下問題：

(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)焊後應力和變形盡可能小。

2.3坡口制備

采取的方法，根據焊件的尺寸、形狀及加工條件确定。有以下方法：

(1)剪邊：以剪闆機剪切加工，常用于I形坡口。

(2)刨邊：用刨床或刨邊機加工，常用于闆件加工。

(3)車削：用車床或車管機加工，适用于管子加工。

(4)切割：用氧一乙炔火焰手工切割或自動切割機切割加工成I形、V形、X形和K形坡口。

(5)碳弧氣刨：主要用于清理焊根的開槽，效率較高、勞動條件較差。

(6)鏟削或磨削：用手工或風動、電動工具鏟削或使用砂輪機(或角向磨光機)磨削加工，效率較低，多用于焊接缺陷返修部位的開槽。

坡口加工質量對焊接過程有很大影響，應符合圖紙或技術條件要求

1 焊接結構材料的選擇

焊接結構材料的選擇原則：

1.1滿足使用要求，選易焊材；

1.2高強度結構鋼，盡量優先選；

1.3重要結構應選用：鎮靜鋼；

1.4異種鋼材互焊時偏弱者跟措施；

1.5多用鍛、壓、型材，減少焊縫。

2 焊接接頭的工藝設計

焊縫的布置

焊縫布置的一般原則：

2.1避開應力最大處；

2.2焊縫遠離加工面；

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坡口設計原則

3.1在設計焊縫尺寸大小及其接頭形式時，首先要确定是工作焊縫還是聯系焊縫。

工作焊縫：與被連接的元件是串聯的，它承擔着傳遞全部載荷的作用，一旦斷裂，結構就會失效，其應力稱為工作應力。

聯系焊縫：焊縫與被連接件是并聯的，它傳遞很小的載荷，主要起元件之間的相互聯系的作用，焊縫一旦斷裂，結構不會立即失效，其應力稱為聯系應力。

工作焊縫必須進行焊縫強度計算；

聯系焊縫則需考慮經濟性而減小、減短焊縫；

具有雙重性的焊縫，既有工作應力又有聯系應力，則隻計算工作應力，而不考慮聯系應力；

3.2坡口的設計

(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α：35～60°，α太大增加加工餘量、焊接成本和變形；

鈍邊高度p：需要熔透時一般為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：根據需要的焊縫厚度來設定。

(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：無間隙适合于闆厚小于3mm；有間隙或帶墊闆的對接适合于厚小于16 mm。加工的經濟性最好。

（3）角焊縫的坡口形式主要有以下3種：

坡口設計原則：

a.經濟性原則：在滿足強度要求的前提下，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：采用不适當的坡口形式容易産生焊接缺陷。比如：坡口角度過大，緻使焊接熱輸入大，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焊縫大小的的設計

焊接變形産生的原因

焊接時，由于局部高溫加熱而造成焊件上溫度分布不均勻，最終導緻在結構内部産生了焊接應力與變形。（内變形）

焊縫金屬冷卻時，當它由液态轉為固态時，其體積要收縮。由于焊縫金屬與母材是緊密聯系的，因此，焊縫金屬并不能自由收縮，這将引起整個焊件的變形，同時在焊縫中引起殘餘應力。 (縮邊)

四、焊接變形的控制與矯正

1. 設計措施

1）合理地選擇焊縫的尺寸和形狀（如圖）

在保證結構承載力的情況下,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。

2）合理選擇焊縫長度和數量

隻要允許，多采用型材、沖壓件；焊縫多且密集處，可以采用鑄—焊聯合結構，就可以減少焊縫數量。此外，适當增加壁闆厚度，以減少肋闆數量，或者采用壓型結構代替肋闆結構，都對防止薄闆結構的變形有利。

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。

2.工藝措施

（1）反變形法 ( 如圖)

（2）留餘量法

在下料時，将零件的實際長度或寬度尺寸比設計尺寸适當加大，以補償焊件的收縮。

留餘量法主要用于防止焊件的收縮變形。

（3）剛性固定法

1） 将焊件固定在剛性平台上。

2）将焊件組合成剛性更大或對稱的結構。

3）利用焊接夾具增加結構的剛性和拘束。

（4） 選擇合理的裝配焊接順序。裝配焊接順序對焊接結構變形的影響很大。

1）大型而複雜的焊接結構，隻要條件允許，把它分成若幹個結構簡單的部件，單獨進行焊接，然後再總裝成整體。

2）正在施焊的焊縫應晝靠近結構截面的中性軸。

3）對于焊縫非對稱布置的結構，裝配焊接時應先焊焊縫少的一側。

4）焊縫對稱布置的結構，應由偶數焊工對稱地施焊。

5）長焊縫（1m以上）焊接時，可采用下圖所示的方向和順序進行焊接，以減小其焊後的收縮變形。

矯正焊接變形的措施

火焰加熱矯正焊接變形的取決于下列三個因素：（1）加熱方式，（2）加熱位置，（3）加熱溫度和加熱區的面積。

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