焊接图焊接基本工艺基础知识
1 焊接工艺基本知识 1.1 焊接接头种类及接头型式 用焊接办法连接接头称为焊接接头(简称为接头)。它由焊缝、熔合区、热影响区及其邻近母材构成。在焊接构造中焊接接头起两方面作用,第一是连接作用,即把两焊件连接成一种整体;第二是传力作用,即传递焊件所承受载荷。 依照GB/T3375—94《焊接名词术语》中规定,焊接接头可分为10种类型,即对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头和锁底接头,如图1。其中以对接接头和T形接头应用最为普遍。 (一)对接接头 两件表面构成不不大于或等于135°,不大于或等于180°夹角接头,叫做对接接头。在各种焊接构造中它是采用最多一种接头型式。 钢板厚度在6mm如下,除重要构造外,普通不开坡口。 厚度不同钢板对接两板厚度差(δ—δ1)不超过表1—1规定期,则焊缝坡口基本形式与尺寸按较厚板尺寸数据来选用;否则,应在厚板上作出如图1—1所示单面或双面削薄;其削薄长度L≥3(δ—δ1)。 图1—1 不同厚度板材对接 (a)单面削薄, (b)双面削薄 表1-1 较薄板厚度δ1 ≤2~5 >5~9 >9~12 >12 容许厚度差 (δ—δ1) 1 2 3 4 (二)角接接头 两焊件端面间构成不不大于30°、不大于135°夹角接头,叫做角接接头,见图1—2。这种接头受力状况不太好,惯用于不重要构造中。 图1—2 角接接头 (a)I形坡口; (b)带钝边单边V形坡口 (三)T形接头 一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角接头,叫做T形接头,见图1—3。 图1—3 T形接头 (四)搭接接头 两件某些重叠构成接头叫搭接接头,见图1—4。 图1—4 搭接接头 (a)I形坡口, (b)圆孔内塞焊; (c)长孔内角焊 搭接接头依照其构造形式和对强度规定,分为不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊三种形式,见图1—4。 I形坡口搭接接头,普通用于厚度12mm如下钢板,其重叠某些≥2(δ1+δ2),双面焊接。这种接头用于不重要构造中。 当遇到重叠某些面积较大时,可依照板厚及强度规定,分别采用不同大小和数量圆孔内塞焊或长孔内角焊接头型式。 1.2焊缝坡口基本形式与尺寸 依照设计或工艺需要,将焊件待焊部位加工成一定几何形状沟槽称为坡口。开坡口目是为了得到在焊件厚度上所有焊透焊缝。 (一)坡口形式 坡口形式由 GB985—88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口基本形式与尺寸》、GB986—88《埋弧焊焊缝坡口基本形式及尺寸》原则制定:依照坡口形状,坡口提成I形(不开坡口)、V形、Y形、双Y形、U形、双U形、单边V形、双单边Y形、J形等各种坡口形式。 V形和Y形坡口加工和施焊以便(不必翻转焊件),但焊后容易产生角变形。 双Y形坡口是在V形坡口基本上发展。当焊件厚度增大时,采用双Y形代替V形坡口,在同样厚度下,可减少焊缝金属量约1/2,并且可对称施焊,焊后残存变形较小。缺陷是焊接过程中要翻转焊件,在筒形焊件内部施焊,使劳动条件变差。 U形坡口填充金属量在焊件厚度相似条件下比V形坡口小得多,但这种坡口加工较复杂。 (二)坡口几何尺寸 (1)坡口面:待焊件上坡口表面叫坡口面。 (2)坡口面角度和坡口角度:待加工坡口端面与坡口面之间夹角叫坡口面角度,两坡口面之间夹角叫坡口角度,见图1—5。 开单面坡口时,坡口角度等于坡口面角度;开双面对称坡口时,坡口角度等于两倍坡口面角度。 坡口角度(或坡口面角度)应保证焊条能自由伸入坡口内部,不和两侧坡口面相碰,但角度太大将会消耗太多填充材料,并减少劳动生产率。 (3)根部间隙:焊前在接头根部之间预留空隙叫根部间隙,见图1—5。根部间隙又叫装配间隙。根部间隙作用在于焊接底层焊道时,能保证根部可以焊透。因而,根部间隙太小时,将在根部产生焊不透现象;但太大根部间隙,又会使根部烧穿,形成焊瘤。 (4)钝边:焊件开坡口时,沿焊件接头坡口根部端面直边某些叫钝边,见图1—5。钝边作用是防止根部烧穿。但钝边值太大,又会使根部焊不透。 (5)根部半径:在J形、U形坡口底部圆角半径叫根部半径(见图1—5)。它作用是增大坡口根部空间,使焊条可以伸入根部,以便焊透根部。 图1—5 坡口几何尺寸 1.3焊接位置种类 依照GB/T3375—94《焊接术语》规定,焊接位置,即熔焊时,焊件接缝所处空间位置,可用焊缝倾角和焊缝转角来表达。有平焊、立焊、横焊和仰焊位置等。 焊缝倾角,即焊缝轴线与水平面之间夹角,见图1—6。 图1—6 焊缝倾角 焊缝转角,即焊缝中心线(焊根和盖面层中心连线)和水平参照面Y轴夹角,见图1—7。 图1—7 焊缝转角 (1)平焊位置 焊缝倾角0°,焊缝转角90°焊接位置,见图1—8(a)。 图1—8 各种焊接位置 (a)平焊 (b)横焊 (c)立焊 (d)仰焊 (e)平角焊 (f)仰角焊 (2)横焊位置 焊缝倾角0°,180°;焊缝转角0°,180°对接位置,见图1—8(b)。 (3)立焊位置 焊缝倾角90°(立向上),270°(立向下)焊接位置,见图1—8(c)。 (4)仰焊位置 对接焊缝倾角0°,180°;转角270°焊接位置,如图1—8(d)。 此外,对于角焊位置还规定了此外两种焊接位置。 (5)平角焊位置 角焊缝倾角0°,180°;转角45°,135°角焊位置,见图1—8(e)。 (6)仰角焊位置 倾角0°,180°;转角225°,315°角焊位置,见图1—8(f)。 在平焊位置、横焊位置、立焊位置、仰焊位置进行焊接分别称为平焊、横焊、立焊、仰焊。T形、十字形和角接接头处在平焊位置进行焊接称为船形焊。在工程上惯用水平固定管焊接,由于在管子360°焊接中,有仰焊、立焊、平焊,因此称全位置焊接。当焊件接缝置于倾斜位置(除平、横、立、仰焊位置以外)时进行焊接称为倾斜焊。 1.4焊缝形式及形状尺寸 (一)焊缝形式 焊缝按不同分类办法可分为下列几种形式: (1)依照GB/T 3375—94规定,按焊缝结合形式,分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝、槽焊缝和端接焊缝五种: 1)对接焊缝:构成对接接头焊缝称为对接焊缝。对接焊缝可以由对接接头形成,也可以由T形接头(十字接头)形成,后者是指开坡口后进行全焊透焊接而焊脚为零焊缝,见图9。 2)角焊缝:沿两直交或近直交零件交线所焊接焊缝。 同步由对接焊缝和角焊缝构成焊缝称为组合焊缝,T形接头(十字接头)开坡口后进行全焊透焊接并且具备一定焊脚焊缝,即为组合焊缝,坡口内焊缝为对接焊缝,坡口外连接两焊件焊缝为角焊缝,见图11。 3)端接焊缝:构成端接接头所形成焊缝。 4)塞焊缝:两零件相叠,其中一块开圆孔,在圆孔中焊接两板所形成焊缝,只在孔内焊角焊缝者不称塞焊。 5)槽焊缝:两板相叠,其中一块开长孔,在长孔中焊接两板焊缝,只焊角焊缝者不称槽焊。 (2)按施焊时焊缝在空间所处位置分为平焊缝、立焊缝、横焊缝及仰焊缝四种形式。 (3)按焊缝断续状