关于焊接接头的选择与坡口设计，都在这了

知识点：合理选择焊缝尺寸和坡口形式

一、焊接接头

(1)焊接接头的基本类型  

 用主要的焊接方法如熔焊、压焊和钎焊都可制成焊接结构,用这些焊接方法连接金属结构形成不可拆的连接接头—焊接接头,分别形成熔焊接头、压焊接头和钎焊接头,从而构成焊接结构。但应用最广泛的是熔焊,这里重点介绍熔焊接头。

1)熔焊接头:熔焊接头由焊缝金属、熔合线、热影响区和母材所组成。而焊缝金属是填充材料和部分母材熔化后凝固而成的铸造组织。熔焊接头各部分的组织是不均匀的,性能上也存在差异。这是由于以上四个区域化学成分和金相组织不同,并且接头处往往改变了构件原来的截面和形状,出现不连续,甚至有缺陷,形成不同程度的应力集中,还有焊接残余应力和变形,大的刚度等都对接头的性能有影响,结果使接头不仅力学性能不均匀,而且物理化学性能也存在差异。为保证焊接结构可靠地工作,希望焊接接头具有与母材相同的力学性能,有些情况下还希望获得相同的物理和化学性能,如导电、导磁、抗腐蚀性能和相同的光泽和颜色等。

 就焊缝金属而言,往往形成柱状晶铸造组织,一般较母材的强度高且硬,而韧性下降。对于高强度钢,采用适当的工艺措施,如预热、缓冷或采用合适的热输人也可获得要求性能的焊缝金属。一般来说,焊缝金属强度相对母材强度可能要高或低,前者称为高匹配,后者称为低匹配。

 宽度不大的热影响区,由于焊接温度场梯度大,各点的热循环大不相同,造成了组织和性能的不同。这种差别和被焊金属的组织成分、焊接热输人有关。特别要指出的是经过焊接热循环后发生的“动应变时效”(热应变时效)会使接头性能恶化。将钢材、铝材等经预应变后,会产生变脆的“时效”现象,这种预应变及时效都是在低温(室温)下发生的,通常称为“静应变时效”。而焊接热影响区经焊接热循环后会产生热应变,焊接的高温加速了时效脆化,所以“动应变时效”大大降低了接头的性能,要注意防止。

 熔焊的焊缝主要有对接焊缝和角焊缝,以这两种焊缝为主体构成的焊接接头有对接接头、角接接头、T形(十字)接头、搭接接头和塞焊接头等。根据GB/T 985-1988《气焊、焊条电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》和GB/T 986-1988《埋弧焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》常用的焊缝坡口基本形式与所构成的上述接头形式如图5 -1所示。图5 -1中给出了对接接头(见图5-1 a~n)、角接接头(见图5 -1o~u) 、T形和十字接头(见图5 -1 v~Y及z、a')及搭接接头(见图5 -1 b' 、c')的坡口形式、尺寸、熔化形成的焊缝金属(图中用细实线表示)。由符号字母代表的有关尺寸见表5-6。表5-6是参照GB/T 985-1988 ,  GB/T 986-1988标准规定列出的。选择哪一种坡口形式除按照上述两标准外,也可按行业和企业标准由焊件厚度确定,并且有一个合适的区间。例如厚度为30mm的板对接,既可以选择图5 -1 i所示的双Y形坡口(由表5-6可查得:用焊条电弧焊时,该坡口适于12~ 60mm厚的板;用埋弧焊时,适于24~60mm厚的板),也可以选择图5 -1 m所示带钝边的双U形坡口。无论选择哪一种坡口形式,都首先要保证接头质量,同时还要考虑经济性。

 电渣焊接头是熔焊接头中重要的一种接头。当焊件厚度大于30mm时即可以考虑采用电渣焊接头,特别是大断面的焊缝,例如焊件厚度大于60 mm,则电渣焊比电弧焊接头效率要高。常用电渣焊接头的基本形式如图5 -2所示,各种形式电渣焊接头尺寸见表5 -7。当工件采用电渣焊时要使工件位置做到焊缝由下至上,即适于垂直位置焊接的焊缝。电渣焊焊缝由焊接材料和母材边缘被高温的渣池熔化堆积而成,因而焊缝的内外侧应该有挡块,电渣焊适于大和特大焊接截面的焊件,如厚壁压力容器、大直径的轴、大厚度的管道、大机器件的拼焊等。电渣焊的焊件焊后通常要经正火——回火或高温退火热处理,以消除大焊接热输人造成的宽热影响区、粗晶粒、高残余应力的不良影响。

 电子束焊接接头是熔焊接头中一种特殊的接头。它是利用聚焦的高速电子流轰击焊件,使电子动能转化为热能而熔化焊接接头的焊缝区而进行的熔焊。其特点是可焊接各种特殊的金属,大厚度,焊缝的深宽比大(可达25 :1)。按其特点应用于核反应堆元件,航空、航天设备中的某些特殊金属、超高强度钢及耐热合金零件的焊接。由于电子束直径细、焊接能量集中,焊接时不加填充金属,形成了电子束焊接头的一些特点。这种接头也有对接、角接、T形接和搭接形式,还有一种类似于电渣焊的叠接的端接形式,只是焊件是贴紧的。

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