角变形的估算方法及应用技巧

10.3.5.1 无拘束焊缝的角变形

图10.3-5所示为低碳钢或低合金钢单道焊缝的角变形Δβ（单位：rad），其中v为焊接速度，q_v是焊接热输入，h为焊缝厚度或板厚。

表10.3-6 弯曲变形的经验值 （单位：mm）

图10.3-6所示为当板厚为δ时，焊缝熔深H与角变形β的关系。

10.3.5.2多道焊的角变形对于多道焊，角变形为

Δβ=∑Δβ_im_i-∑Δβ_jm_j （10.3-8）

式中 i、j——板两侧的焊道数；

Δβ_i和Δβ_j——焊板两侧各焊道的角收缩；

m_i和m_j——焊道i和j的校正因子，每侧第一个焊道的m_i或m_j≈1.0。按照图10.3-7，对Δβ_i和Δβ_j的厚度h_i和h_j的选取应和各焊道的总堆焊厚度一致。

图10.3-5 不同情况下的焊缝角变形

图10.3-6 堆焊和对接焊缝角变形β与板厚δ和焊透深度H的关系

图10.3-7 多道焊角变形的校正因子

a）校正因子m_i或m_j与层数i或j的关系 b）双V形坡口4层对接焊缝的焊层厚度、坡口和层序

10.3.5.3 填角焊缝的角变形

在填角焊缝的情况下，翼缘通板的角变形Δβ和翼缘通板与端板之间的倾斜变形Δβ∗如图10.3-8所示，倾斜角变形Δβ^∗的起因近似三角形的焊缝横断面在其斜边方向上的变形，且与尺寸参数基本无关。当无拘束倾斜时，Δβ^∗≈1.25°。当倾斜受到拘束时（对双侧焊缝，板另一侧的角焊缝引起拘束），背面倾斜收缩角Δβ_b^∗（单位：rad）为

Δβ_b^∗=k_bε_Y （10.3-9）

式中 ε_Y——屈服强度应变，ε_Y=R_e/E；

k_b——背面倾斜因子，取决于翼缘厚度h_fl、腹板厚度h_wb和焊缝厚度a（Δβ_b^∗<1.15°），如图10.3-9所示。

图10.3-8 工字梁断面单侧角焊缝的角变形Δβ和倾斜变形Δβ^∗

10.3.5.4 间断焊缝的角变形

对于间断焊缝，平均角变形Δβ（或Δβ^∗）为(www.xing528.com)

式中 l_st——间断焊缝的长度；

l_i——间断焊缝之间的间隔长度。

图10.3-9 背面倾斜因子k_b与焊缝厚度a、翼缘厚度h_wb及腹板厚度h_wb的关系

10.3.5.5 T形接头的角变形

T形接头的角变形β与焊脚尺寸K和板厚δ的关系如图10.3-10所示。

图10.3-10 T形接头的角变形

a）低碳钢 b）铝镁合金

对如图10.3-11a所示的自由T形接头角焊缝，其钢焊件和铝焊件的角变形分别如图10.3-11b和图10.3-11c所示。图中，W为每单位长度焊缝上熔敷的焊条重量（g/cm），可以由式（10.3-11）计算，

式中 K——焊脚尺寸（mm）；

ρ——密度（g/cm³）；对于钢焊件ρ=7.85g/cm³；对于铝焊件ρ=2.65g/cm³；

D_e——熔敷系数，可取0.95。

图10.3-11 自由T形接头角焊缝焊后的角变形

a）自由角焊缝的角度变化示意图 b）钢焊件自由角焊缝的角度变化 c）铝焊件自由角焊缝的角度变化

10.3.5.6 角变形的实验数据

表10.3-7所示为低碳钢板在自由状态下对接焊角变形的实测值。表10.3-8所示为T形接头和搭接接头角变形的实测值。

表10.3-7 低碳钢板在自由状态下对接焊角变形的实测值

表10.3-8 T形接头和搭接接头角变形的实测值