一、對接焊縫的構造
1、對接焊縫的坡口形式
對接焊縫的焊件常需做成坡口,又叫坡口焊縫。坡口形式與焊件厚度有關。
(1)對手工焊,焊件厚度t≤6mm;對埋弧焊t≤10mm時可不做坡口,採用Ⅰ形。
(2)當焊件厚度t=7~20mm時,宜採用單邊V形或雙邊V形坡口。
p 稱為鈍邊,有拖住熔化金屬的作用,
p 取大了或角度取小了,導致焊不透,
p 取小了或角度取大了,導致焊條和工時的浪費。
c 稱為間隙,與斜坡口組成一個焊條能夠運轉的施焊空間,使焊縫得以焊透。
***p、c 常各取2mm。
(3)當t>20mm時,宜採用U型,K型,X型坡口
當間隙c較大時,可採用臨時墊板,作用是防止熔化金屬流淌,並使焊縫根部容易焊透。
施焊後,墊板可保留,也可除去。
2、對接焊縫的構造處理
(1)在焊縫的起滅弧處,常會出現弧坑等缺陷,極易出現應力集中現象,故焊接時可設置引弧板,焊後將它們割除。
如果無法採用時,計算焊縫長度為各減去2t(t為焊件的較小厚度)。
當板件厚度或寬度在一側相差大於4mm時,應做坡度不大於1:2.5的斜角,以平緩過度,減小應力集中。對於直接受動力荷載且需要進行疲勞計算的結構,斜角坡度應不大於1:4。
改變寬度:
當厚差小於4mm時,由焊縫找坡,計算時,焊縫厚度取薄板厚度。
二、 對接焊縫的連接
1.焊縫連接形式
2.對接焊縫和T形連接的工作和計算
對接焊縫的強度與所用鋼材的牌號、焊條型號及焊縫質量的檢驗標準等因素有關。
如果焊縫中不存在任何缺陷,焊縫金屬的強度是高於母材的。但由於焊接技術問題,焊縫中可能有氣孔、夾渣、咬邊、未焊透等缺陷。實驗證明,焊接缺陷對受壓、受剪的對接焊縫影響不大,故可認為受壓、受剪的對接焊縫與母材強度相等,但受拉的對接焊縫對缺陷甚為敏感。當缺陷面積與焊件截面積之比超過5%時,對接焊縫的抗拉強度將明顯下降。由於三級檢驗的焊縫允許存在的缺陷較多,故其抗拉強度為母材強度的85%,而一、二級檢驗的焊縫的抗拉強度可認為與母材強度相等。
對接焊縫可視作焊件的一部分,故其計算方法與構件強度計算相同。
(1)軸心受力的對接焊縫
lw——焊縫計算長度,無引弧板和引出板時,焊縫計算長度取實際長度減去2t;有引弧板時,取實際長度。
t——連接件的較小厚度,對T形接頭為腹板的厚度。
ftw、fcw——對接焊縫的抗拉、抗壓強度設計值。
特別說明:
(1)在一般加引弧板施焊的情況下,所有受壓、受剪的對接焊縫以及受拉的一、二級焊縫,均與母材等強,不用計算。
對於無墊板的單面施焊,強度設計值應乘0.85的折減係數。
其餘:
(2)只對接焊縫需要計算焊縫強度的只有兩種情況:
①沒有引弧板時需要計算;
②受拉情況下的三級焊縫。
(3)當不滿足上式時,可採用斜對接焊縫連接,如下:
l』w——斜焊縫計算長度。設引弧板時,l』w=b/sinθ;不設引弧板時,l』w=b/sinθ-2t。
fvw——對接焊縫抗剪設計強度。
經計算,當tgθ≤1.5時,對接斜焊縫強度不低於母材,可不用檢算。
2、承受彎矩和剪力聯合作用的對接焊縫
由於焊縫截面是矩形,正應力與剪應力圖形分別為三角形與拋物線形,其最大值應分別滿足下列強度條件。
M ——焊縫承受的設計彎矩;
Ww——焊縫計算截面模量。
V ——焊縫承受的設計剪力;
Iw ——焊縫計算截面慣性矩;
Sw ——計算剪應力處以上(或以下)焊縫計算截面對中和軸的面積矩。
t——對接焊縫計算厚度,即腹板的厚度
(1)板件間對接連接
焊縫內應力分布同母材。焊縫截面是矩形,正應力與剪應力圖形分布分別為三角形與拋物線形,其最大值應分別滿足下列強度條件:
(2)工字形截面梁對接連接計算
對於工字形截面梁的對接接頭,除應分別驗算最大正應力與最大剪應力外,還應驗算腹板與翼緣交接處的折算應力:
式中:
1、1——為腹板與翼緣交接處的正應力和剪應力。
1.1——考慮到最大折算應力只在局部出現,故將強度設計值適當提高。
3、承受軸心力、彎矩和剪力共同作用的對接焊縫
軸力和彎矩作用下對接焊縫產生正應力,剪力作用下產生剪應力,其計算公式為:
腹板與翼緣交界處的折算應力:
在中和軸處,雖然
,但該處的剪應力最大,所以中和軸處的折算應力也有可能較大,因而還應按下式驗算折算應力: