钢结构焊接连接解析

学习情境2.2钢结构焊接连接

能力目标：能认知焊材，并能正确选择焊材能判别焊缝类型能进行简单焊缝连接计算能进行焊缝的质量检验

焊接相关概念基础知识

焊接方法

对接焊缝构造与计算第一步：资讯

角焊缝构造与计算

焊缝符号、标注方法焊接结构设计

焊缝质量等级

焊接残余变形和残余应力一、焊接相关概念1.什么叫焊接?

答：两种或两种以上材质(同种或异种)，通过加热或加压或二者并用,来达到原子之间的结合而形成永久性连接的工艺过程叫焊接。2.什么叫电弧？

答：由焊接电源供给的，在两极间产生强烈而持久的气体放电现象—叫电弧。3.什么叫母材？答：被焊接的金属---叫做母材。4.什么叫熔滴？答：焊丝先端受热后熔化，并向熔池过渡的液态金属滴---叫做熔滴。

5.什么叫熔池？答：熔焊时焊件上所形成的具有一定几何形状的液态金属部分---叫做熔池。6.什么叫焊缝？答：焊接后焊件中所形成的结合部分。7.什么叫焊缝金属？答：由熔化的母材和填充金属（焊丝、焊条等）凝固后形成的那部分金属。8.什么叫保护气体？答：焊接中用于保护金属熔滴以及熔池免受外界有害气体（氢、氧、氮）侵入的气体---保护气体。

9.什么叫焊接工艺？它有哪些内容？答：焊接过程中的一整套工艺程序及其技术规定。内容包括：焊接方法、焊前准备加工、装配、焊接材料、焊接设备、焊接顺序、焊接操作、焊接工艺参数以及焊后处理等。焊接材料1.什么叫焊接材料？包括哪些内容？答：焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂、气体、电极、衬垫等。

2.什么叫焊丝？答：焊接时作为填充金属，同时用来导电的金属丝—叫焊丝。分实心焊丝和药芯焊丝两种。3.什么叫药芯焊丝？答：由薄钢带卷成圆形钢管，同时在其中填满一定成分的药粉，经拉制而成的一种焊丝。4.药皮由什么组成？答：药皮主要由矿石粉、有机物粉、铁合金粉和粘接剂等原料组成。焊接设备1.什么叫焊接电源？答：电焊机中，供给焊接所需的电能并具有适宜于焊接电气特性的设备称为焊接电源。2.什么是半自动切割机？答：是指被加工物的安装及卸载作业均采用手动方式进行，只有加工工序实施自动化操作的切割机。在有些机型上也可实施自动化位置校准作业。3.什么叫正接法？

答：直流电弧焊时，焊件接电焊机输出端的正极，焊枪（焊钳）接输出端的负极的接线法，叫“正接法”也称正极性。也称反极性。碱性焊条（结507等）、碳弧气刨、CO2焊接均用反接法。

4.什么叫反接法？

答：直流电弧焊时，焊件接电焊机输出端的负极，焊枪（焊钳）接输出端的正极的接线法，叫“反接法”。1.钢结构连接方法？答：焊接、螺栓连接、铆钉连接。

2.焊接的方法？答：金属焊接方法有40种以上，主要分为熔焊、压焊和钎焊三大类。焊缝连接常用的有三种形式：电弧焊、电阻焊及气焊。电弧焊是工程中应用最普遍的焊接形式。熔焊主要类型：手工电弧焊、自动或半自动埋弧焊和气体保护焊、气焊、电渣焊、等离子弧焊。手工电弧焊埋弧自动焊CO2气体保护焊电渣焊气焊1

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二、焊接方法（一）焊接过程熔化的焊条金属与熔化的工件金属混合，形成金属熔池。药皮熔化形成了熔渣并与熔池中的液态金属发生物理化学反应，熔渣又从熔池中上浮，覆盖在熔池表面。气流和熔渣起到了保护作用。1、手工电弧焊1、手工电弧焊（二）电焊条

1．焊条的组成

焊条是由焊条芯和焊条药皮两部分组成。（1）焊条芯（简称焊芯）--特殊冶炼的钢丝，焊接用钢。焊条芯的作用：1、作为电极，2、作为填充金属。焊丝常用的有H08和H08A、H08MnA等。（2）焊条药皮主要作用是：1、机械保护作用，2、冶金处理作用，除去有害杂质（如O、H、S、P等）并添加有益的合金元素。3、改善工艺性能，

稳定电弧。。焊条药皮的组成物相当复杂，一种焊条药皮的配方中，通常由七、八种以上原料配成。2．焊条分类

按照国家标准，手弧焊用焊条共分九大类。其中应用最多的是结构钢焊条。老牌号，结422，“42”表示焊缝金属的σb≥420MPa，最后一位“2”表示钛钙型药皮、交直流两用。结507，“50”表示焊缝金属的σb≥500MPa，最后一位“7”表示低氢型药皮、直流专用。新牌号，E4303、E5015和E5016。（结422，结507，结506）型号中的“E”表示焊条；前两位数字“43”或“50”表示焊缝金属的抗拉强度；第三位数字“0”或“1”表示适用于各种位置焊接（平焊、立焊、仰焊、横焊）；第四位数字表示焊条药皮类型和焊接电源的种类，“3”表示药皮为钛钙型，交、直流两用；“5”表示低氢（钠）型，用直流焊机；“6”表示低氢（钾）型，交、直流两用。1、手工电弧焊结构钢焊条生产上还常按其药皮熔化后形成熔渣的酸碱度，分成酸性焊条和碱性焊条两大类。酸性焊条，工艺性能好，价格便宜，因而获得了广泛的应用，但焊缝金属的塑性、韧性及抗裂性较差。碱性焊条，焊缝金属的塑性、韧性好，具有较高的抗裂性能。主要用于重要结构、承受冲击载荷结构的焊接。工艺性差，成本高。3．焊条的选用原则

（1）根据被焊金属的强度焊条的选择应满足等强度原则。（2）根据被焊结构的特点和工作条件在承受冲击载荷或在低温、高压下工作的结构，此时要选用低氢型焊条。（3）根据具体施工条件及成本优先选用工艺性好、价格便宜的酸性焊条。1、手工电弧焊（三）手工电弧焊工艺1、焊接的四种空间位置：平焊、立焊、横焊和仰焊。2、开坡口，以便能够焊透。坡口形式3、焊接规范（焊条直径、焊接电流、电弧弧长、焊接速度）1、手工电弧焊焊条保温筒2、埋弧自动焊（一）焊接过程埋弧自动焊时，电弧引燃、焊丝送进、电弧沿焊接方向移动及焊接收尾，完全由机械来完成。（二）焊丝与焊剂（1）高锰焊剂（如焊剂431）配合低碳钢焊丝H08A，重要结构可用中锰焊丝H08MnA。（2）无锰焊剂（如焊剂130）或低锰焊剂（如焊剂230）配合高锰焊丝H08Mn2。

2、埋弧自动焊（三）特点及适用范围1、生产率高

可以采用较大的焊接电流2、焊接质量高3、劳动条件好4、埋弧自动焊一般限于水平位置焊缝的焊接5、埋弧自动焊常用于焊接生产批量较大，长而直的且处于水平位置的焊缝或直径较大（一般要大于500mm）的环焊缝。3、气体保护焊概念：气体保护焊是利用气体作为保护介质的一种电弧焊方法。保护气体有氩气、二氧化碳气体等。气体保护焊的特点1、与埋弧自动焊相比，可以适宜全位置焊接，焊后也不用清渣，从而提高了焊接生产率。2、与手工电弧焊相比，保护气流对电弧有压缩作用，热量集中，使焊接熔池和热影响区较窄，变形和裂纹倾向较小。

3、气体保护焊不宜在室外有风的地方进行焊接，设备比较复杂。

3、虎气体纽奉保护尸焊（一状）氩驴弧焊氩弧焊危按照电应极材料吓不同分待为熔化扩极和不接熔化极箩两种。氩弧丙焊的排特点1、氩气昨与金属天不发生等化学反部应，合垦金元素京无氧化桐烧损2、保护失效果好留，并且佛电弧稳眼定，产浸生的飞雷溅少，毛焊缝致航密，成缘瑞形美观3、氩弧盛焊设备增复杂，席氩气价蜂格较高4、主要显用于焊雨接铝、辆镁、钛仇等金属仰及其合爆金、不词锈钢、盘耐热钢辉等合金滤钢以及慎一些稀敲有金属下等3、闷气体拖保护存焊（二）CO2气体老保护使焊CO2气体猴保护置焊的弄特点1、合金漆元素荐烧损，2、焊接忽低碳山钢和玻低合拼金钢等，3、焊触接低撒碳钢欣时常路采用H0律8M秧nS贷iA焊丝4、焊接荒低合雕金钢荐时常掘采用H08惩Mn2姓SiA焊丝赔。5、焊捷接成经本低，约类是手拦工电碧弧焊炎和埋朽弧自努动焊挺成本奖的40％左右。压平焊（一）电阻屯焊1．点焊点焊过程宏，1、加预压，施加一定的卸压力，2、通以强大的请电流。3、断缩慧电，纳加压待力。分流烤现象工件娘材料志的厚的度及匀导电众性焊点掘距离点焊主仆要用于叮焊接薄狼板冲压舱结构点焊倡工件亲厚度蓝为0.3～4mm，采用圆搭接呼。压涌焊2．缝焊缝焊时品由于焊根点重叠,分流现罪象严重只限节于焊台接3mm以下目的薄悬板结舒构。元采用银搭接落。缝常用疫来焊接局要求密梯封的薄占壁容器凳如汽车欧油箱、臭消音器劈燕等，广原泛应用碗于汽车怎等制造瘦业。压置焊3．对焊电阻絮对焊接头强蛮度低，负尤其是醋冲击韧馆性差。闪光电对焊强度朗高且算塑性暮、韧邮性好肃，所颈以常腐用于寒重要跳、受笑冲击晕工件勉的焊似接。对焊滴主要缸用于递焊接隐截面必小而剩长度候大的浇工件帜。不和论是缎哪种绳对焊姿工艺穿，其竞工件前对焊截面形娇状应尽很量相同压创焊（二扁）摩擦润焊摩擦平焊是概利用焦工件别接触德端面疤相互叼摩擦幼所产猜生的翼热量偏作为满焊接强热源时，将零工件达接合甘处加披热到腰塑性绑状态义，然矮后在六压力忆作用顺下进洞行焊真接的逼一种脚压焊峡方法妄。摩擦焊纹接头要泄求有一况个工件脱的截面本为圆形细或圆管倚形。摩擦焊六可以焊淹接异种顺金属如目铝-铜、窜铝-钢接头贡。钎结焊钎焊是指工橡件与填韵充金属库同时被怖加热，统在工件绍不熔化端的情况薪下，填伴充金属铸熔化、碎浸润并鬼填满工分件连接胸处的间开隙中，鸡依靠溶撕解和扩尝散作用岗，形成蛙牢固接广头的一劈燕种焊接添方法。方法圆硬钎焊钎料的妄熔点在45爸0℃以上乞，接绝头的锤强度粪比较废高。软钎撤焊钎料的委熔点在45蜘0℃以下逃，接剩头的急强度众比较诊低。使用市钎剂（或称锻熔剂）看。钎剂雁在钎亲焊过挑程中咬所起绣的作测用是有：清除怎工件绵金属聚和钎释料表绣面上桥的氧豆化膜唯及杂养质；隔离贩空气肃起保罪护作独用；从而即增大避钎料复的填泼充能然力。特点焊接变赛形小．鲁尺寸精顺度高，版并能保锡证致密管性。钎焊忘不仅洽可以商焊同励种金惨属、钥异种败金属竭，钎焊的替成本较竭高采用镇搭接卡接头帅提高聪接头塞承载常能力三、焊浮接结构马设计（一违）焊接结雪构材料紫的选择在满足项使用性仁能要求侨的前提灿下，应步尽量选用焊蔬接性好托的材料来制展造焊辰接结羡构。低碳效钢和唤普通代低合肃金结救构钢抬，有堡良好少的焊凉接性。强度等朵级低的颂普低钢茎，焊接绍性良好尼，可以虹用各种阻焊接方姓法进行那焊接。强度等书级较高妖的低合峡金钢，尊焊接性合虽比低下碳钢差庸些，但醒是如果采用合舞适的焊劣接材料把、合理量的工艺膝措施，也辉可获丑得满苏意的济焊接敲接头殃，设伶计强既度要篇求高只的重孟要结压构时善，可高以选虎用。如果结萝构中选笔用新钢尾种，应礼对此钢眠材进行必要的壮焊接性刘试验，以蹄便为瓦正确章制定江设计沃方案屠及工壮艺措准施提蛛供依芬据。（二裹）欣焊接帽方法化的选畜择在保皮证获属得优握质焊歇接接中头的求前提哑下，优先辨选择猎常用把的焊纸接方算法。低碳左钢焊持接性率好，症可选汗用各种焊帽接方法工件是薄板贪轻型丽结构，可脸以采网用点宵焊；筛若有哭密封吴要求暴，则摆可采拐用缝看焊；工件为中等肉厚度映，长余直焊搬缝，军生产嗓批量呼也较零大，可乖以选忘用埋峰弧自夹动焊勉，以丽提高锣生产内率；如果为作截面小蝴而长度葵大的工姓件（如巨棒材、罚管材、妨型材等嫩）要求拨对接，归宜采用速对焊（东电阻或笨闪光）眉或摩擦三焊；如果符为大厚度留结构，可渠以采仰用电慌渣焊出。氩弧焊低的成本跑高，不新宜用骗来焊叛接低针碳钢粪。如果只结构厅材料聋为铝合金，应述选用帅氩弧造焊。各种焊性接方法饲特点焊接方法热影响区大小变形大小生产率可焊的空间位置使用板厚（mm）*气焊大大低全0.5~3手弧焊较小较小较低全可焊1以上，常用3~20埋弧自动焊小小高平可焊3以上，常用6~60氩弧焊小小较高全0.5~25CO2气体保护焊小小较高全0.8~30电渣焊大小高立可焊25~1000以上，常用35~400等离子弧焊小小高全可焊0.025以上，常用1~12电子束焊极小极小高平5~60点焊小小高全可焊10以下，常用0.5~3缝焊小小高平3以下（三锯）授焊接皇接头模型式喂的选怎择按照拌被焊肃工件悦的相税互位润置，焊接接驱头有四仿种基本宿型式，对仰接接共头、T形接头鹊、角接忠接头和忆搭接接绍头。厚板唉焊接径时，为了使自整个截代面、都嚷能焊透全，要在窜接缝处饥加工成帆一定形她状的坡治口。各类接异头型式质中应用日最普遍的丙是对接成接头。T形接统头和允角接然接头购一般航应用幻玉在空司间类填结构宿的制体造上伤，接头受感力都比宫对接接磁头复杂木。搭接接盏头，由截于板材具要重叠概，消耗俩量比较贵大，增稠加了结牧构的重词量，而且拌受力丝式状态床复杂，所元以设顶计时桂应尽保量避室免，屈但这竞种接访头对舱装配禁尺寸锦要求仿不严歌格，赛常常病用于机装配床要求虫简单踢的板刘状结左构，此外颜，搭接接鹿头是薄盟板结构帮点焊和签缝焊以凤及钎焊车的基本剪接头型糟式。（四骑）择焊欲接结王构工到艺性一、焊很缝布置润应有利绩于减小葬焊接应装力和变苍形1尽量证减少扩焊缝际数量在设适计焊移接结流构时怒应多拉采用骗型材掌或冲倘压件哗，来做减少防焊缝狐数量质。（四）僚焊杂接结构肉工艺性2避免供焊缝辟密集涝和交拖叉焊缝交范叉或过催分集中哄会造成广接头处稠严重过车热，增估大热影使响区范交围，且已增大焊债接应力优和变形亲。（四）挡焊缩慧接结构筋工艺性3焊缝巡寿应尽蛇量对愁称布剩置焊缝野对称汉布置纯，可栽使焊费缝引勿起的葬弯曲仇变形凡相互盏抵消景，这两对减到小梁非、柱升等结弊构的暖焊接悉变形睬有明店显效搭果。（四卫）挂焊摧接结塞构工缺艺性二、纽奉焊缝笑布置游应考猎虑焊篮接结洋构的象受力往情况在最大另应力和鸟应力集援中的位庸置不应盘该布置表焊缝。（四）叼焊也接结构闭工艺性三、稳焊缝够位置耍应远殃离加狱工表银面焊缝绩位置本应远笔离加步工表懒面，天以避逮免焊潜接变糖形、图焊接裂应力锁影响夹加工响精度环。（四快）赶焊疑接结螺构工协艺性四、永焊缝莫位置吃应便翠于操蓄作焊缝侨布置让必须端有良妙好的伪焊接盒操作拾性，赠即有际足够筹的焊垒接操筝作空仅间，煎否则办无法盈保证罩焊接那质量犯。焊缝符惜号表示长法建筑结雹构制图促标准四、怪焊缝趁符号言、标联注方躬法

常见的焊缝接头和焊缝形式（a）对接接头、焊缝（b）搭接接头、点焊缝（c）T形接头、角焊缝表1常用焊缝基本符号焊缝抄的表馒示方绢法（1）焊缝荡的结构虚形式用焊缝脑代号来表示流，焊缝班代号主访要由：基本符裂号、辅雄助符号抖、补充爪符号、指引夕线和焊缝尺醒寸等组库成。乡丰常见恐焊缝沟的基局本符碑号如苹表1所示，男它用来线说明焊孙缝横截铜面的形舒状，线集宽为标帐注字符旦高度的1/崭10，如胖字高大为3.载5m怕m，则侦符号搂线宽碍为0.3油5mm。辅助符孙号见表2所示，浸它是表周示焊缝塞表面形包状的符兰号，如脚凸起或抵凹下等皮；补充信符号句见表3所示父，它慰是用雾来表吐示焊缴缝的乐范围葵等特熔征的王符号辱。表2焊缝的辅助符号（2）指内引线济采用伴细实大线绘磨制，脏一般徐由带稼箭头驾的指披引线抬（称垮为箭槐头线肯）和忙两条姓基准勉线（晚其中酬一条似为实尚线，尝另一储条为狭虚线菠，基住准线战一般鸣与图询纸标葡题栏槐的长平边平磨行）涉必要毙时可绳以加染上尾耳部（90°夹角搁的两烫条细刑实线柱），抵如下翁图所座示。焊缝的指引线（3）箭婚头线愚对于住焊缝床的位用置一胶般没贸有特骨殊的眯要求兴。当膀箭头斑线直爱接指臣向焊嘴缝时扛，可播以指谅向焊童缝的套正面侮或反颜面。没但当樱标注膊单边V形焊缝广、带钝蒸边的单剂边V形焊穴缝、遥带钝颗边的检单边J形焊甘缝时今，箭税头线倡应当悼指向拾有坡头口一狮侧的父工件寄。如萝下图a、b所示左。

基本符号相对基准线的位置(U、V形组合焊缝)(a)(b)(c)（4）基环准线厦的虚举线也棚可以腊画在峰基准逼线实旬线的倍上方纹，如苍上图c所示。（5）当箭袖头线直努接指向轻焊缝时咽，基本扯符号应津标注在秋实线侧油，如下拍图中的矿角焊缝躁符号。完当箭头趣线指向石焊缝的嫩另一侧使时，基闭本符号洲应标注麻在基准四线的虚屯线侧，肚如上页刚图c中的V形焊励缝的铅标注食以及槽下图近中下似方的及角焊桑缝。

基本符号相对基准线的位置（双角焊缝）图双面焊缝（单边V形焊缝）（6）标注胆对称焊既缝和双聚面焊缝却时，基福准线中子的虚线哪可省略殖。如下穷图所示覆。图对称焊缝（角焊缝）标注（7）在不破致引起择误解的梯情况下州，当箭仍头线指恢向焊缝缺，而另扇一侧又形无焊缝抓要求时波，允许鸭省略基开准线的昏虚线。（8）焊缝林的尺寸宰符号为粪：高度方范向长度毙方向

焊接尺寸符号及意义在焊纵缝基胆本符娘号的占左侧街标注用焊缝解横截忙面上蠢的尺袜寸，社如钝裹边高沾度P、坡口众深度H，焊角顽高度K等。足如果佛焊缝汇的左终侧没旨有任融何标友注又筒无其暑它说卧明时遗，说携明对怖接焊恒缝要丑完全州焊透须。（一肚）成遥因及轧特点1.假定尊焊件歌由纤剂维组诸成，桐但各茄纤维谜之间毅相互沙约束摩（变荣形时校保持岗平面塌）。2.不均匀东分布的陷温度场陡，同时馋存在局划部高温洗，加上郑纤维间施的相互韵约束，犹便产生近了焊接策残余应店力。由斯于约束蹄程度不描同，一证部分残痕余应力毕会以残武余变形文的形式编释放出茄来。特点：央自相平炉衡力系证。五、焊苏接残余烤变形和勇残余应梳力焊接残遇余应力觉对构件短工作的黎影响1．对强燥度无影招响2．降低说构件的舒刚度3．降低猛构件的烧稳定承革载力由于刚忆度降低却，有效灵截面减剑小，过它早地进陕入弹塑玩性区，看弹性模寨量降低匆，所以警稳定承贱载力降辨低。4．降低段构件的侍疲劳强划度残余应结力的存搏在，加件快了疲超劳裂纹委的开展耀速度（恒双向或颠三向拉氏力场）土，因此厦，疲劳待强度降警低。5．加月剧低致温冷艇脆材料在狡低温下估呈脆性杰，焊接伐残余应卵力的同址号拉力法场会阻摇碍材料冰塑性的以发展，拆加重了仁脆性因发素。6．构件裹不平整茶，安装剧困难，雕且产生银附加应扣力；7．变轴悉心受压棉构件为神偏心受单压构件繁。保证焊湖接质量艘及减小锐焊接残逆余应力竹的措施1．设计牲方面（1）采另用细礼长，转不采沟用短材粗的