焊接结构生产课件(邓洪军高职高专)

焊接结构生产高职高专ppt课件书名：焊接结构生产第2版邓洪军ISBN：978-7-111-27009-6出版社：机械工业出版社本书配有电子课件教材详情：请点击查阅机械工业出版社教材效劳网焊接结构生产第二章焊接结构强度的根本理论第二节电弧焊接头的工作应力第三节焊接结构的静载强度计算第四节焊接结构的疲劳破坏第五节焊接结构的脆性破坏第一节焊接接头的根本知识焊接结构生产高职高专ppt课件第一节焊接接头的根本知识焊接接头：在焊件需要连接的部位，用焊接方法制造而成的接头称为焊接接头。焊缝金属熔合区热影响区母材焊接结构生产高职高专ppt课件第一节焊接接头的根本知识焊接接头的根本形式对接接头搭接接头角接接头T形接头焊接结构生产高职高专ppt课件焊接接头的根本形式→对接接头对接接头：两焊件外表构成大于或等于135°，小于或等于180°的夹角，即两板相对端面焊接而形成的接头叫做对接接头。优点：传力效率高、应力集中低，具有很好的综合性能。缺点：焊前准备工作量大，组装费工时，焊接变形较大。FF斜缝对接接头对接接头几点说明第一节焊接接头的根本知识焊接结构生产高职高专ppt课件第一节焊接接头的根本知识焊接接头的根本形式→搭接接头搭接接头：两板件局部重叠起来进行焊接所形成的接头称为搭接接头。优点：焊前准备工作量少，对焊工技术水平要求较低，焊接的横向收缩量也较少。缺点：构件形状变化大，应力分布不均匀，应力集中复杂，材料消耗量大，接头动载强度低。应用：用于工作环境良好，受力较少的不重要结构。种类：角焊缝、开槽焊、塞焊。焊接结构生产高职高专ppt课件第一节焊接接头的根本知识焊接接头的根本形式→搭接接头FF2δFF开槽焊搭接接头塞焊接头焊接结构生产高职高专ppt课件第一节焊接接头的根本知识焊接接头的根本形式→T形〔十字〕接头T形〔十字〕接头：将相互垂直的被连接件，用角焊缝连接起来的接头。优点：能承受各种方向的力和力矩。缺点：接头的根部有很深的缺口，承载能力低。焊接结构生产高职高专ppt课件第一节焊接接头的根本知识焊接接头的根本形式→角接头角接接头：两板件端面构成30°-135°夹角的焊接接头称作角接接头。特点：独立使用时承载能力很低，一般用来组成箱体结构或容器结构之后起作用。焊接结构生产高职高专ppt课件第一节焊接接头的根本知识焊接接头的根本特点及影响接头性能的因素几何不连续性能不均匀有残余应力和变形基本特点残余应力组织成分不同焊趾及咬边热影响区焊缝金属应力集中角变形错边焊接结构生产高职高专ppt课件第一节焊接接头的根本知识焊接接头的组成→熔合区和热影响区熔合区是接头中焊缝与热影响区相互过度的区域，很窄〔0.1-0.5mm〕，是焊接接接头中最薄弱的地带。热影响区是母材受焊接热的影响而发生金相组织和力学性能变化的区域。其宽度与焊接方法及热输入量大小有关。焊后，可能产生脆化、硬化和软化等不利现象。第一节焊接接头的根本知识焊接接头的组成→焊缝焊缝：在焊接过程中由填充金属和局部母材熔合后凝固形成的。起着连接金属和传递力的作用。焊缝的根本形式：对接焊缝和角焊缝不开坡口的对接焊缝形式卷边对接平对接焊接接头的组成→焊缝→对接焊缝第一节焊接接头的根本知识坡口：根据设计或工艺需要，将焊件待焊部位加工并装配成一定几何形状的沟槽称坡口。坡口焊缝：在焊接过程中用填充金属填满坡口而形成的焊缝称坡口焊缝。对接焊缝开坡口的目的：确保接头质量，调节焊接变形。坡口形状选择：板材厚度、焊接方法和工艺过程。a可焊到性和便于施焊b降低焊接材料的消耗量c坡口易加工d减少或控制焊接变形第一节焊接接头的根本知识焊接接头的组成→焊缝→对接焊缝对接焊缝的典型坡口形式坡口角度的大小与与板厚和焊接方法有关根部间隙：焊前在接头根部之间预留的间隙坡口尺寸选择：第一节焊接接头的根本知识焊接接头的组成→焊缝→角焊缝角焊缝：两焊件结合面所构成直交角或近似直交角，并用填充金属焊成的焊缝称角焊缝。优点：焊前准备工作简单，装配容易。缺点：不是理想的传力焊缝，工作应力复杂，应力集中因素较多。分类：平角焊缝、凹角焊缝、凸角焊缝、不等腰角焊缝开坡口：板厚大于13mm时，节约焊接材料，减少焊接变形。第一节焊接接头的根本知识KKa焊接接头的组成→焊缝→角焊缝KKaKKaKKa角焊缝的截面形状第一节焊接接头的根本知识焊接接头的组成→焊缝→典型焊缝形状及其各局部名称第一节焊接接头的根本知识焊缝代号焊接图是焊接施工所用的工程图样。要看懂施工图，就必须了解各焊接结构中焊缝代号及其标注方法。如下图是两个支座的焊接图。图中多处标注有焊缝代号，用来说明焊接结构在加工制作时的根本要求。第一节焊接接头的根本知识支座焊接图焊缝代号第一节焊接接头的根本知识焊缝代号的定义：把在图样上用技术制图方法表示的焊缝根本形式和尺寸采用一些符号来表示的方法。焊缝代号可以表示出：1〕所焊焊缝的位置；2〕焊缝横截面形状〔坡口形状〕及坡口尺寸；3〕焊缝外表形状特征；4〕焊缝某些特征或其他要求。焊缝代号第一节焊接接头的根本知识焊缝代号的组成焊缝符号一般由根本符号和指引线组成，必要时可以加上辅助符号、补充符号和焊缝尺寸及数据。〔1〕根本符号表示焊缝端面〔坡口〕形状的符号，见表。焊缝名称焊缝横截面形状符号I形焊缝第一节焊接接头的根本知识焊缝名称焊缝横截面形状符号V形焊缝带钝边V形焊缝单边V形焊缝第一节焊接接头的根本知识焊缝名称焊缝横截面形状符号钝边单边V形焊缝带钝边U形焊缝封底焊缝第一节焊接接头的根本知识焊缝名称焊缝横截面形状符号角焊缝塞焊缝或槽焊缝喇叭形焊缝第一节焊接接头的根本知识焊缝名称焊缝横截面形状符号点焊缝缝焊焊缝第一节焊接接头的根本知识辅助符号表示焊缝外表形状特征的符号，如表所示。当不需要确切说明焊缝的外表形状时，可以不用辅助符号。第一节焊接接头的根本知识名称焊缝辅助形式符号说明平面符号表示焊缝表面平齐凹面符号表示焊缝表面凹陷凸面符号表示焊缝表面凸出第一节焊接接头的根本知识补充符号为了补充说明焊缝某些特征而采用的符号称为补充符号。名称形式符号说明带垫板符号表示焊缝底部有垫板三面焊缝符号表示三面焊缝和开口方向第一节焊接接头的根本知识名称形式符号说明周围焊缝符号表示环绕工件周围焊缝现场符号表示在现场或工地上进行焊接尾部符号指引线尾部符号可参照GB/T5185—1999标注焊接方法第一节焊接结构的根本知识焊缝尺寸符号用来代表焊缝的尺寸要求的符号称为焊缝尺寸符号。名称符号示意图标注示例工件厚度坡口角度坡口深度根部间隙钝边高度δαΗΒp第一节焊接接头的根本知识名称符号示意图标注示例焊缝段数焊缝长度焊缝间隙焊角尺寸nleK熔核直径d相同焊缝数量符号N第一节焊接接头的根本知识焊缝尺寸符号及数据的标准位置第一节焊接接头的根本知识由箭头线和基准线组成；箭头指向焊缝处；基准线由两条互相平等的细实线和虚线组成；当需要说明焊接方法时，可以在基准线末端增加尾部符号。指引线第一节焊接接头的根本知识焊接方法表示代号焊接方法代号焊接方法代号电弧焊1电阻焊2焊条电弧焊111点焊21埋弧焊12缝焊22熔化极惰性气体保护焊131闪光焊24第一节焊接接头的根本知识焊接方法代号焊接方法代号钨极惰性气体保护焊141气焊3压焊4氧—乙炔焊311超声波焊41氧—丙烷焊312摩擦焊42其他焊接方法7扩散焊45激光焊751爆炸焊441电子束焊76焊接方法表示代号第一节焊接接头的根本知识识别焊缝代号的根本方法1〕根据箭头的指引方向了解焊缝在焊件上的位置。2〕看图样上焊件的结构形式〔即组焊焊件的相对位置〕识别出接头形式。3〕通过根本符号可以识别焊缝形式〔即坡口形式〕根本符号上下标有坡口角度及对装间隙。4〕通过基准线的尾部标注可以了解：采用的焊接方法对焊接的质量要求无损检验要求第一节焊接接头的根本知识识别焊缝代号的根本方法第一节焊接接头的根本知识焊缝坡口采用带钝边的V形坡口，坡口间隙为2mm，钝边高为3mm，坡口角度为60°，采用焊条电弧焊焊接，反面封底焊，反面焊缝要求打磨平整。一、应力集中二、电弧焊接头的应力分布1、对接接头2、T形（十字）接头3、搭接接头第二节电弧焊接头的工作应力应力集中：所谓应力集中，是指接头局部区域的最大应力值较平均应力值高的现象。应力集中系数KT=σmax/σav焊接接头中产生应力集中的原因焊缝中有工艺缺陷焊缝外形不合理焊接接头设计不合理应力集中第二节电弧焊接头的工作应力电弧焊接头的工作应力分布余高：在焊接结构生产中，对接接头的焊缝略高于母材金属的板面，超出母材外表连线上面的那局部焊缝金属的最大高度称为余高。对接接头第一节电弧焊接头的工作应力电弧焊接头的工作应力分布→对接接头影响应力集中系数的因素：余高h和焊缝向母材金属过渡的半径r。余高和过渡半径与应力集中系数的关系第二节电弧焊接头的工作应力电弧焊接头的工作应力分布→T形〔十字〕接头未开坡口：未焊透，根部和焊趾应力集中很大，KT随θ减小而减小，随K增大减小。开坡口：焊透，应力集中系数小于1，根本不存在应力集中。第二节电弧焊接头的工作应力电弧焊接头的工作应力分布→搭接接头根据搭接角焊缝受力的方向：正面角焊缝：焊缝与力的作用方向垂直。侧面角焊缝：焊缝与力的作用方向相平行。斜向角焊缝：介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。第二节电弧焊接头的工作应力搭接接头→正面角焊缝的工作应力分布在角焊缝的焊根A点和焊趾B点，都有较大的应力集中。减小θ角和增大熔深，焊透根部，都可以降低应力集中系数。第二节电弧焊接头的工作应力搭接接头→侧面角焊缝的工作应力分布其特点是最大应力在两端，中部应力最小，而且焊缝较短时应力分布较均匀，焊缝较长时，应力分布不均匀的程度就增加。通常规定侧面角焊缝不得大于50K〔K为焊脚尺寸〕。第二节电弧焊接头的工作应力搭接接头→联合角焊缝的工作应力分布既有侧面角焊缝又有正面角焊缝的搭接接头称为联合角焊缝搭接接头。只有侧面角焊缝的搭接接头中，母材金属断面上的应力分布不均匀。增加正面角焊缝后应力分布较为均匀，截面上两端点上的应力集中得到改善。第二节电弧焊接头的工作应力搭接接头→盖板接头中的工作应力分布第二节电弧焊接头的工作应力侧面搭接接头的工作应力均匀化第二节电弧焊接头的工作应力工作焊缝和联系焊缝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，即焊缝一旦断裂，结构就立即失效，其应力称为工作应力。第三节焊接结构的静载强度计算工作焊缝工作焊缝和联系焊缝焊缝与被连接的元件是并联的，它仅传递很小的载荷，主要起元件之间相互联系的作用，焊缝一旦断裂，结构不会立即失效，其应力称为联系应力。联系焊缝第三节焊接结构的静载强度计算焊接接头强度计算的假设1）残余应力对接头强度没有影响；2）焊趾处和余高处的应力集中对接头强度没有影响；3）接头的工作应力是均布的，以平均应力计算；4）正面角焊缝与侧面角焊缝强度没有差别；5）焊脚尺寸K的大小对角焊缝的强度没有影响；6）角焊缝都是在切应力的作用下破坏的，按切应力计算其强度；第三节焊接结构的静载强度计算焊接接头强度计算的假设7〕角焊缝的破断面在角焊缝截面的最小高度上，其值等于内接三角形高a，直角等腰角焊缝的计算高度：8〕采用熔深较大的焊接方法时，应考虑余高和熔深。其角焊缝计算断面高度a为：a=〔K+p〕cos45º当K≤8mm时，可取a等于K当K＞8mm时，可取p=3mm第三节焊接结构的静载强度计算电弧焊接头的静载强度计算电弧焊接头静载强度计算的一般表达式为:б≤[бˊ]或τ≤[τˊ]式中б,τ为平均工作应力;[бˊ]

[τˊ]为焊缝的许用应力.第三节焊接结构的静载强度计算对接接头的静载强度计算不考虑焊缝余高焊缝长度取实际长度计算厚度取两板中较薄者如果焊缝的许用应力与根本金属的相等,那么不必进行强度计算第三节焊接结构的静载强度计算对接接头的静载强度计算受垂直板面弯矩(M2):受拉时:受压时:受剪切时:受板平面内弯矩(M1):第三节焊接结构的静载强度计算

两块板厚为5mm、宽为500mm的钢板对接在一起，两端受284000N的拉力，材料为Q235-A钢，[σt`]=142MPa，试校核其焊缝强度。

对接接头的静载强度计算例题第三节焊接结构的静载强度计算对接接头的静载强度计算解：F＝284000N，L＝500mm，δ1＝5mm，[σt`]＝142MPa，所以这个对接接头焊缝强度满足要求，结构工作时是平安的。第三节焊接结构的静载强度计算对接接头的静载强度计算例2两块板厚为10mm的钢板对接，焊缝受29300N的切力，材料为Q235—A钢，试设计焊缝的长度〔钢板宽度〕。解由公式(3-2)可得由条件知Q=29300N，δ=10mm；由表2-3中查得[τˊ]＝98MPa，代入上式得取L=32mm,即当焊缝长度为32mm时,强度满足要求.第三节焊接结构的静载强度计算例2两块板厚为10mm的钢板对接，焊缝受29300N的切力，材料为Q235—A钢，试设计焊缝的长度〔钢板宽度〕。解由公式(3-2)可得由条件知Q=29300N，δ=10mm；由表2-3中查得[τˊ]＝98MPa，代入上式得搭接接头的静载强度计算受拉、压搭接街头的静载强度计算第三节焊接结构的静载强度计算搭接接头的静载强度计算例3将100mm×100mm×10mm的角钢用角焊缝搭接在一块钢板上，见以下图。受拉伸时要求与角钢等强度，试计算接头的合理尺寸K和L应该是多少？第三节焊接结构的静载强度计算解从材料手册查得角钢断面面积A=19.2cm2；许用拉应力[бˊt]＝160MPa＝160N/mm2，焊缝许用切应力[τˊ]=100MPa＝100N/mm2角钢的允许载荷[F]=A[бˊt]=19200mm×160N/mm2=307200N。假定接头上各段焊缝中切应力都到达焊缝许用切应力值，即τ＝[τˊ]。假设取K＝10mm，用焊条电弧焊，那么所需的焊缝总长度为：搭接接头的静载强度计算第三节焊接结构的静载强度计算角钢一端的正面角焊缝L3=100mm，那么两侧焊缝总长度为339mm。根据材料手册查得角钢的拉力作用线位置e＝28.3mm，按杠杆原理，那么侧面角焊缝L2应承受全部侧面角焊缝应该承