对接焊缝的焊件常需做成坡口,以便焊接时焊条有运转的施焊空间,使焊缝易于焊透,故又叫坡口焊缝。坡口形式与焊件的厚度和焊接方法有关,板件越厚和采用手工焊时坡口要相应加大,同时应考虑尽量减小对接焊缝的截面面积。
坡口形式通常有I形(即不开坡口)、V形、U形、X形、单边V形、单边U形、K形。各种坡口中,沿板件厚度方向通常有高度为p、间隙为b(一般 1~3 mm)的一段不开坡口,称为钝边。焊接从钝边处(根部)开始,钝边有托住熔化金属的作用。如图 3.14。
当焊件厚度很小(手工焊t≤6 mm,自动埋弧焊 t≤10 mm)时,可用直边缝。对于一般厚度的焊件(t=6~20 mm),可采用具有斜坡口的单边 V 形或 V 形焊缝。对于较厚的焊件(t>20 mm),则采用 U 形、K 形和 X 形坡口。
图3.14 对接焊缝的坡口形式
其中 V 形焊缝和U形焊缝为单面施焊,但在焊缝根部还需补焊(封底焊缝)。没有条件补焊时,要事先在根部加垫板(图3.15)。当焊件可随意翻转施焊时,使用K形焊缝和X形焊缝较好。
图3.15 根部加垫板(www.xing528.com)
焊缝的起点和终点常因焊接时起弧、灭弧的影响而较易出现弧坑、不能熔透等缺陷,这些缺陷对承载力有一定的影响,在受力后易出现裂缝及应力集中。为此,施焊时常采用引弧板(图 3.16)。引弧板的钢材和坡口应与焊件相同,长度≥60 mm(手工焊)、150 mm(自动焊),焊接完成后切除引弧板,并将板边沿受力方向修磨平整。一般在工厂焊接时采用引弧板,在工地焊接时,除了受动力荷载的结构外,一般不用引弧板,而是在计算时扣除焊缝两端板厚的2t长度(t为较薄焊件厚度)。
图3.16 对接焊缝的引弧板
在对接焊缝的拼接中,当焊件的宽度或厚度不同时,为使连接处截面平缓过渡以减小应力集中,应将焊件的宽度或厚度切成斜面,且坡口形式应根据较薄焊件厚度确定。试验证明,只要斜度不大于1/4,则其疲劳强度与等宽等厚的情况相差不大。故规范规定:当焊件的宽度不同或厚度相差4 mm以上时,应分别在宽度或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于 1∶2.5 的斜角(图 3.17),使截面平滑过渡,以减小应力集中的影响。但对直接承受动荷载且需验算疲劳强度的结构,图中斜角坡度不应大于1∶4。
图3.17 不同厚度及宽度的钢板连接
需要说明的是,钢板厚度方向的切削非常麻烦,因此规范规定当板厚差在 4 mm以上时才需要切成斜面,在 4 mm 以下时只需要焊成斜面,尽量避免使用改变厚度的构造。
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