焊接接头类型

基础知识

焊接接头是指用焊接方法连接的接头。焊接接头包括焊缝、熔合区、热影响区三部分，如图4-6所示。

图 4-6  焊接接头组成示意图

任务实施

一、焊接坡口

1.坡口的定义及作用

为了使电弧深入接头根部，焊透根部金属，获得较好的焊缝成形以及调节焊缝金属中母材和填充金属比例，根据设计或工艺需要，在焊件的待焊部位加工并装配成的一定几何形状的沟槽叫作坡口。坡口的作用是：

（1）使热源（电弧或火焰）能深入焊缝根部，保证根部焊透；

（2）便于操作和清理焊渣；

（3）调整焊缝成型系数，获得较好的焊缝成型；

（4）调节基本金属与填充金属的比例。

2.焊接坡口类型

熔焊接头的坡口根据其形状的不同，可分为基本型、组合型和特殊型三类。

（1）基本型坡口 按照我国标准规定，基本型坡口主要有I形（不开坡口）、V形、单边V形、U形、J形五种。基本型坡口形状简单、加工容易，应用普遍，基本型坡口类型、横截面形状及应用见表4-17。

表4-17 基本型坡口类型、横截面形状及应用

（2）组合型坡口 有两种或两种以上的基本型坡口组合而成，如Y形坡口、双Y形坡口、带钝边U形坡口、双单边V形坡口、带钝边单边V形坡口等，组合型坡口类型及横截面形状，见表4-18。

（3）特殊型坡口 既不属于基本型又不同于组合型的特殊坡口，如卷边坡口、带垫板坡口、锁边坡口、塞焊坡口、槽焊坡口。特殊型坡口类型及横截面形状见表4-18。

表4-18 组合型坡口、特殊型坡口类型及横截面形状

3.坡口尺寸及符号

（1）坡口角度（α）和坡口面角度（β） 坡口角度是两坡口面的夹角；坡口面角度是待加工坡口的垂直面与坡口面之间的夹角。

（2）根部间隙（b） 焊前在接头根部之间预留的空隙。其作用在于打底焊时保证根部焊透，根部间隙又叫装配间隙。

（3）钝边高度（p） 焊件开坡口时，沿焊件接头坡口根部端面的直边的长度，钝边的作用是防止根部烧穿。

（4）根部半径（R） 在J形、U形坡口底部的圆角半径，其作用是增大坡口根部的空间，以便焊透根部。

（5）坡口深度（H） 焊件上开坡口部分的高度。坡口的几何尺寸如图4-7所示。

图4-7  坡口的几何尺寸

4.常用接头的坡口的选择

（1）能够保证工件焊透（焊条弧焊熔深一般为2～4 mm），且便于焊接操作，如在容器内部不便焊接的情况下，要采用单面坡口在容器的外面焊接；

（2）坡口形状应容易加工，V形坡口是加工最简单的一种坡口，可采用V形坡口就不宜采用U形坡口；

（3）坡口端面面积应尽可能小，可以降低焊接材料的消耗，减少焊接工作量；

（4）尽可能提高焊接生产率和节省焊条；

（5）尽可能减小焊后工件的变形。

二、焊接接头的类型及特点

在手工电弧焊中，若焊件材料、厚度、结构形状、焊接质量要求不同，则需选择不同的接头类型施焊，以达到焊接要求。

焊接接头的类型主要可分为五种，即对接接头、T形接头、角接接头、搭接接头、端接接头。

1.对接接头

（1）特点 对接接头是两焊件表面构成大于或等于135°、小于或等于180°夹角的接头。对接接头从受力的角度看是比较理想的接头形式，受力状况好、应力集中程度较小。材料消耗较少。但对焊件边缘加工及装配要求较高。

（2）应用 对接接头是各种焊接结构中最多的一类接头形式。一般钢板厚度在6 mm以下，不开坡口（I形坡口）；钢板厚度若大于6 mm，则必须开坡口。对接接头常用的坡口形式有V形、Y形、双Y形、U形坡口等，如图4-8所示。

图4-8  对接接头

2.T形接头

（1）特点 T形接头是一个焊件的端面与另一个焊件表面构成直角或近似直角的接头。T形接头是一种典型的电弧焊接头，能承受各个方向的力和力矩。

（2）应用 T形接头是各类箱形结构中最常见的结构形式。在一般情况下，T形接头不开坡口，若焊缝要求承受载荷时，应选用带钝边单边V形、带钝边双单边V形或带钝边双J形等坡口形式，使接头焊透，以保证接头强度。T形接头如图4-9所示。

图4-9 T形接头

3.角接接头

（1）特点 角接接头是两焊件端部构成大于30°、小于135°夹角的接头。角接接头承载能力差，特别是当接头承受弯曲力是，焊根易出现应力集中而造成根部开裂。

（2）应用 角接接头一般用于不重要的焊接结构中。角接接头一般不开坡口，如需要也可以根据焊件厚度开带钝边单边V形坡口、Y形坡口及带钝边双单边V形坡口等，如图4-10所示。

图4-10  角接接头

4.搭接接头

（1）特点 搭接接头是两焊件部分重叠构成的接头。搭接接头应力分布不均匀，疲劳强度较低，不是理想的接头形式，但其焊前准备和装配较简单。

（2）应用 不开坡口的搭接接头一般用于厚度12 mm以下的钢板，其重叠部分为3～5倍板厚，常用在不重要的结构中。当结构重叠部分的面积较大时，常选用圆孔塞焊缝和长孔槽焊缝的接头形式，如图4-11所示。

图4-11  搭接接头

5.端接接头

（1）特点 端接接头是两焊件重叠放置或两焊件之间的夹角不大于30°，在端部进行连接的接头，如图4-12所示。

（2）应用 端接接头通常只用于密封。

图4-12  端接接头

坡口制备

坡口制备的方法应根据焊件的尺寸、形状及加工条件来确定。一般有以下方法：

拓展提高

（1）剪边 以剪板机剪切加工，常用于I形坡口。

（2）刨边 用刨床或刨边机加工，常用于板件加工。

（3）车削 用车床或车管机加工，适用于管子加工。

（4）切割 用氧——乙炔火焰手工切割或自动切割机切割加工成I形、V形、X形和K形坡口。

（5）碳弧气刨 主要用于清理焊根时的开槽，效率较高、劳动条件较差。

（6）铲削或磨削 用手工或风动、电动工具铲削或使用砂轮机(或角向磨光机)磨削加工，效率较低，多用于焊接缺陷返修部位的开槽。坡口加工质量对焊接过程有很大影响，应符合图纸或技术条件要求。