单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,在设计焊缝尺寸大小及其接头形式时，首先要确定是工作焊缝还是联系焊缝。,1、考虑焊缝性质,工作焊缝：,与被连接的元件是串联的，它承担着传递全部载荷的作用，一旦断裂，结构就会失效，其应力称为工作应力。,焊缝设计原则,在设计焊缝尺寸大小及其接头形式时，首先要确定是工作焊缝还是联,1,工作焊缝必须进行焊缝强度计算；,联系焊缝则需考虑经济性而减小、减短焊缝；,具有双重性的焊缝，既有工作应力又有联系应力，则只计算工作应力，而不考虑联系应力；,联系焊缝：,焊缝与被连接件是并联的，它传递很小的载荷，主要起元件之间的相互联系的作用，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效，其应力称为联系应力。,焊缝设计原则,工作焊缝必须进行焊缝强度计算；联系焊缝：焊缝与被连接件是并联,2,2、焊接接头形式选择,焊接接头形式可以分为：对接接头；,搭接接头；,T形接头；,角接接头。,焊缝设计原则,不同的接头形式承载能力和应力分布情况不同。,2、焊接接头形式选择焊接接头形式可以分为：对接接头；焊缝设计,3,(1)对接接头：两焊件同在一个平面上焊接而成的接头。,特点：应力集中相对较小，能承受较大的静载荷和较高的疲劳交变载荷。注意：板厚不同,应将厚板削薄后对接。L3（,2,-,1,）,L,2,1,2,1,L/2,焊缝设计原则,(1)对接接头：两焊件同在一个平面上焊接而成的接头。特点：应,4,(2)搭接接头：两焊件相互错叠，在焊件端头进行焊接的接头。,特点：应力分布不均匀，疲劳强度较低；,焊前准备和装配工作比对接接头简单；,横向收缩量比对接接头小；,适用于被焊结构的狭小处以及密闭的焊接结构。,焊缝设计原则,(2)搭接接头：两焊件相互错叠，在焊件端头进行焊接的接头。特,5,(3)T形接头：两焊件相互垂直，在交角处进行焊接的接头。,特点：应力分布不均匀，虽然承载能力低，但能承受各种方向的力和力,矩，是比较理想的焊接接头形式。,注意：T形接头应避免采用单面角焊缝。,焊缝设计原则,(3)T形接头：两焊件相互垂直，在交角处进行焊接的接头。特点,6,(4)角接接头：两焊件边缘相互垂直，在顶端边缘上进行焊接的接头。角接接头常用于箱形结构，常用的角接头如下图：,特点：承载能力低，但能承受各种方向的力和力矩。,焊缝设计原则,(4)角接接头：两焊件边缘相互垂直，在顶端边缘上进行焊接的接,7,(1)坡口作用：主要是增大熔深，提高焊缝截面的有效厚度。,3、坡口的设计,以对接Y形坡口为例：,坡口角度：3560，,太大增加加工余量、焊接成本和变形；,钝边高度p：需要熔透时一般为13mm；,根部间隙b：保证钝边熔透，一般24mm，过大容易形成虚焊；,坡口深度H：根据需要的焊缝厚度来设定。,焊缝设计原则,(1)坡口作用：主要是增大熔深，提高焊缝截面的有效厚度。3、,8,(2)坡口形式：,对接焊缝的焊接边缘可分为卷边、平对或加工成V形、X形、K形和U形等。,方形对接：无间隙适合于板厚小于3,mm；有间隙或带垫板的对接适合于厚小于16 mm。加工的经济性最好。,单面V型：适合于板厚在16,mm左右；,双面V型：适合于板厚在在32mm以下；,单面U型：加工难度增加，但比单V型坡口节省焊接材料；,双面U型：加工难度增加，但比双V型坡口节省焊接材料；,卷边焊缝,I,形坡口,焊缝设计原则,(2)坡口形式：单面V型：适合于板厚在16mm左右；卷边焊缝,9,角焊缝的坡口形式主要有以下3种：,根据受力情况决定是否需要焊透：,图,a,为不开坡口的焊缝，加工的经济性最好；,对于较厚的板，可采用图,b,所示K形坡口，这样做比不开坡口用大尺寸的角焊缝经济，而且疲劳强度高；,对要求完全焊透的丁字接头，采用半V形坡口从一面焊，焊后清根焊满，如图,c,，比采用K形坡口施焊可靠,。,a,b,c,焊缝设计原则,角焊缝的坡口形式主要有以下3种：根据受力情况决定是否需要焊透,10,经济性原则：在满足强度要求的前提下，选择合理的接头和坡口，减少焊材的填充量，提高焊接效率。,考虑坡口加工：优先选择便于加工的坡口，如V形、X形。U形和双U形坡口，加工相对困难。,避免焊接缺陷：采用不适当的坡口形式容易产生焊接缺陷。比如：坡口角度过大，致使焊接热输入大，工件变形；钝边过高，不能完全熔透，残留的钝边即成了缺陷源。,焊缝设计原则,(3)坡口设计原则：,经济性原则：在满足强度要求的前提下，选择合理的接头和坡口，减,11,(1)对接焊缝的有效厚度S如下图：,4、焊缝大小的的设计,S根据焊缝强度要求设计，同时考虑经济性；,重要焊缝应当采取等强原则，S,=,(较薄板厚),。,焊缝设计原则,(1)对接焊缝的有效厚度S如下图：4、焊缝大小的的设计S根据,12,(2)角焊缝的焊脚尺寸K的设计,说明：随着h/k比率的增加，焊缝承受横向应力的能力相应增加，直到比,率为2.75为止。,等边角焊缝：a=0.707K,非等边角焊缝：,根据有效截面大小选择焊脚尺寸。焊脚尺寸K与焊缝有效截面大小a的关系如下图：,焊缝设计原则,(2)角焊缝的焊脚尺寸K的设计说明：随着h/k比率的增加，焊,13,焊脚尺寸K与板厚,：,如图双面等边角焊缝：,若,1,2，则a1+a2,1,即0.707(K1+K2),1,美国钢结构学会AISC-1.17.6规定：,厚度小于1/4寸（6.35mm）的材料，沿端边起最大K可以与材料厚度相等；,厚度等于或大于1/4寸的材料，沿端边起最大垂直K比材料厚度要小1/16,寸（1.6mm），在图纸上特别规定要求焊缝获得全厚度焊缝高的除外。,焊缝设计原则,焊脚尺寸K与板厚：如图双面等边角焊缝：美国钢结构学会AIS,14,焊缝设计原则,最小焊脚尺寸,母材厚度(mm),最小焊脚尺寸(mm),6,3mm,6,12,5mm,12,20,6mm,20,38,8mm,38,57,10mm,57,152,12mm,152,16mm,美国焊接学会结构的焊接规程(D1.1-72)如下：,焊缝设计原则最小焊脚尺寸母材厚度(mm)最小焊脚尺寸(mm),15,接头位置设计不当，造成焊工无法操作或施焊困难，势必导致焊,接缺陷，为此设计时要考虑操作空间。,焊缝设计原则,5、考虑可操作性,完,接头位置设计不当，造成焊工无法操作或,16,