焊接接头几何形状和焊接符号.ppt
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1、焊接接头几何形状和焊接符号,介绍(INTRODUCTION),确定焊接技术要求是设计的一部分。然而,制造人员仍然有责任准确的将图纸要求转化为生产工艺,并准备这些接头。在日常工作交流中,焊接接头术语就显得非常重要。准确的应用术语可以使焊接人员很方便的将装配和焊接过程中的问题向有关人员提出来。焊接接头术语与辅助的焊接符号,数据及尺寸之间有直接的关系。同样,焊接检验人员很有必要掌握这些沟通技巧。,焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头共有五种形式:对接(butt),角接(corner),T形,搭接(lap)和端接(edge)接头。如图1-1至1-5所示,这五种接头形式都有一定的焊缝符号(w
2、eld symbol)与之对应。根据不同的接头设计,每种接头形式又形成各种不同的焊缝,并且这些焊缝与每种接头接头形式很接近。接头形式确定了其形状、尺寸和结构。,焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),在AWS A3.0标准术语和定义中增加了卷边接头(flanged joint)和铰接焊接接头(splice joint)。如图1-6至1-9,是五种基本接头形式中的一种,其形成的焊缝接头中至少要有一个
3、组成件是卷边形状。铰接焊接接头是“有另一工件跨越对接接头并分别焊接在要被连接的工件上。形成一个接头的每个工件叫焊接件(或焊件),并分为三类:对接焊件(butting member),非对接焊件(nunbutting member),铰接焊件(splice member)。,焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),对接焊件(butting member)是被另一个焊件阻止沿垂直其壁厚方向移动的接件。例如,对接接头的两个焊件是对接焊件,T型
4、或铰接接头中的一个焊件是对接焊件。非对接焊件(nonbutting member)就是一接头焊件可沿垂直其壁厚方向任意移动。例如,搭接接头的两个焊件都是非对接焊件,T型或铰接接头中的一个焊件就是非对接焊件。(图1-10)铰接焊件(splice member)就是跨在对接接头上的工件(图1-11),焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),焊缝的形式是用接头的几何形状来表示。接头的几何形状就是接头的焊前的截面尺寸及形状。当从截面方向看一接头时,每个焊件的端部形状常常与其焊接形式及符号相似。图1-12至1-18给出了用于
5、焊接制造中焊缝常见的端部形状。,焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头(WELDED JOINTS),焊接接头部件(PARTS OF WELD JOINT),接头形式确定后,有必要描述所要求的接头设计。所以,焊接及检验人员应具备相当的能力来识别对于一给定接头的几何形状的各个特性。与这些特性有关的术语包括:接头根部 Joint Root坡口面 Groove face根部钝边 Root fa
6、ce根部棱边 Root edge根部间隙 Root opening单边 Bevel单边角度 Bevel angle坡口角度 Groove angle,焊接接头部件(PARTS OF WELD JOINT),每种形式的接头设计,其接头的几何形状可能会稍有不同,例如接头根部,接头根部被定义为“被焊接头彼此最靠近的部分,从截面上看,接头根部可能是点,线或面。”如图1-19至1-21所示。接头根部在图中为阴影或黑线部分。与坡口面、钝边、根部棱边相关的术语表示在图1-22至1-23,坡口面是焊件坡口内的表面。钝边(通常叫LAND)是坡口中靠近接头根部的部分。最后一个,根部棱边定义为宽度为零时的钝边。,焊
7、接接头部件(PARTS OF WELD JOINT),焊接接头部件(PARTS OF WELD JOINT),焊接接头部件(PARTS OF WELD JOINT),焊接接头部件(PARTS OF WELD JOINT),焊接接头部件(PARTS OF WELD JOINT),焊接接头部件(PARTS OF WELD JOINT),焊接人员可能需要描述的其他特征表示在图1-24至图1-26。这些是焊接工艺以及生产焊接的基本要素,焊接检验人员可能要实际测量它们以确定其是否符合图纸和标准的要求。,焊接接头部件(PARTS OF WELD JOINT),焊接接头部件(PARTS OF WELD JO
8、INT),焊接接头部件(PARTS OF WELD JOINT),焊接接头部件(PARTS OF WELD JOINT),根部间隙(root opening)定义为“焊件根部间的距离”。单边坡口定义为“将一个面加工成斜面”。单边坡口角度(bevel angle)定义为焊件的单面削边与焊件平面垂线之间的角度。坡口角度定义为“焊件坡口之间的角度。对于单边坡口焊缝,单边坡口角度等于坡口角度。坡口半径(groove radius)仅适用于J型或U型坡口焊缝,它定义为”J型或U型坡口的圆角“,一般地,J型或U型坡口是由单边坡口角度及坡口半径来确定的。,焊缝类型(WELD TYPE),如图所示,每种接头都
9、有各种不同的焊缝。以AWS A2.4”焊接、钎焊及无损检验标准符号“作为指南,共有九种类型的焊缝和与其相关的焊接符号,每一类中有各种相应的焊接形式。这九类焊缝包括:坡口焊缝 GROOVE WELDS角焊缝 FILLET WELDS塞焊及槽焊 PLUG OR SLOT WELDS,焊缝类型(WELD TYPE),螺栓焊 STUD WELDS点焊及凸焊焊缝 SPOT OR PROJECTION WELDS缝焊 SEAM WELD背面焊及封底焊 BACK OR BACKING WELDS堆焊 SURFACING WELDS端接焊缝 EDGE WELDS,焊缝类型(WELD TYPE),焊接设计人员可
10、根据需要,选取最适合的接头形状和焊缝类别。选取时,可考虑以下因素:易焊的接头熟悉的焊接工艺恰当的结构设计焊接成本,坡口焊缝(GROOVE WELDS),坡口焊缝定义为”在焊件之间的坡口中形成的焊缝“。坡口焊缝有八种类型:直边坡口 SQUARE GROOVE斜坡口 SCARFV型坡口 V-GROOVE单边坡口 BEVEL-GROOVEU型坡口 U-GROOVEJ型坡口 J-GROOVEV型喇叭坡口 FLARE V GROOVE单边喇叭型坡口 FLARE BEVEL GROOVE,坡口焊缝(GROOVE WELDS),坡口的名称与其截面形状相像。所有的这些坡口焊缝可以通过对接头单面或双面施焊获得。
11、图1-27至1-30对典型的单面及双面坡口焊作了说明。如期望的那样,单面坡口焊是“从单面施焊得到的焊缝”,同样,双面坡口焊是“从两面施焊得到的焊缝”。不同型式的坡口可以有多种组合。可以根据难易度、成本、结构设计,所期望的变形量及所用焊接工艺来选取。,坡口焊缝(GROOVE WELDS),坡口焊缝(GROOVE WELDS),坡口焊缝(GROOVE WELDS),坡口焊缝(GROOVE WELDS),坡口焊缝(GROOVE WELDS),直边坡口焊的优点是最经济,但受焊件厚度的限制。单面焊的直边坡口全焊透焊缝通常不能用于厚度大于1/4英寸(6.4mm)的材料。较厚的材料须选取与接头形状相适应的其
12、他坡口焊缝。对于较厚的接头,其几何形状应便于焊接,保证焊缝强度,减少填充。出于成本考虑,在接头设计时应选取合适的根部间隙及坡口角度,以便在保证达到使用要求的同时尽可能的减少焊材的填充量。应根据母材,接头的位置,在役条件来选取合适的根部间隙和坡口角度。,坡口焊缝(GROOVE WELDS),当经济成本大于坡口加工成本时,可考虑选取J型坡口或U型坡口焊缝,以减少焊材的填充量。这些类型的焊缝主要用于较厚工件。由于存在一直边,单边坡口及J型坡口要难于V型及U型坡口焊接。双边喇叭型坡口和单边喇叭型坡口焊缝通常用于连接法兰或其他圆组件。,角焊缝(FILLET WELDS),AWS A2.4定义角焊缝为“在
13、搭接,T型,角接接头中连接两个近似为直角的两个面形成的截面近似为三角形的焊缝”。当设计允许时,角焊缝因其低成本而优于坡口焊缝而被采用。角焊缝通常不需要对接头的端部进行预处理,但表面可能需要清理。与坡口焊缝不同,角焊缝的取名并非缘于其几何形状,它是适用于搭接,T型和角接接头的一种常见焊缝。角焊缝有时与坡口焊缝组合使用。图1-31至1-33为角焊缝在角接,T型和搭接接头上的使用示例。角焊缝通常为单边或双边焊缝,可能由单焊道或多焊道组成。,角焊缝(FILLET WELDS),角焊缝(FILLET WELDS),角焊缝(FILLET WELDS),角焊缝(FILLET WELDS),除连续的焊缝外(完
14、整的接头长度),角焊缝还经常采用交错断续或并排断续焊。交错断续角焊缝是在接头两侧交错间断增加焊缝,并排断续角焊缝是在接头两侧并列等长的、间断增加的角焊缝。如图1-33所示。,塞焊和槽焊(PLUG AND SLOT WELDS),塞焊和槽焊是用于连接搭接组件的两种类型的焊缝。塞焊是“在接头的一个组件上开圆孔,通过焊接与另一组件熔合的焊接方式”;槽焊则是“在接头的一个组件上开长型孔,通过焊接与另一组件熔合的焊接方式。孔可能开在一端”。塞焊和槽焊都需要确定填充深度。图1-34(A)和(B)对塞焊和槽焊作了说明。图1-32(D)所示的在圆孔或开槽中的角焊缝不能认为是塞焊或槽焊。,塞焊和槽焊(PLUG
15、AND SLOT WELDS),螺柱焊(STUD WELDS),在电弧螺柱焊中最常使用的螺柱材料为低碳钢,不锈钢和铝材。其他材料的螺柱仅在特殊要求时使用。如图1-34(C)。大部分螺柱焊底部是圆形的。然而,也有许多使用方形和矩形底部的螺柱焊。螺柱焊的应用包括将木地板固定在钢制甲板上或框架上;在容器内加衬或隔层基固定,装配机器附件等。,点焊和凸焊(SPOT AND PROJECTION WELDS),点焊是在叠加的组件之间或之上形成的,它的结合点可能起始于结合面,也可起始于某一组件的外表面。结合面(faying surface)定义为“一个组件与另一个组件之间相接触或尽可能小间距的吻合面”。点焊
16、通常用电阻焊来实现,但是连接搭接接头到较薄材料最有效的方法是电弧点焊。在电弧焊中,焊缝通过使用电弧焊方法,熔透顶部组件,熔入下部组件来实现。图1-35(A)、(B)描述了电阻点焊和电弧点焊。凸焊采用电阻焊方法。焊缝是通过电流的电阻产生的热量成型的。焊缝成型在预定的凸出点,浮凸或相交点上。图1-35(C)给出了搭接接头的浮凸组件凸焊及成型焊缝的剖面。,点焊和凸焊(SPOT AND PROJECTION WELDS),缝焊(SEAM WELDS),缝焊是在重叠组件之间或之上成型的连续焊缝,它的接合可能起始于组件的结合面,也可能产生在其中一组件的外表面。连续焊缝可能由单道或相互重叠的点焊形成。它意味
17、着焊接时须沿着接缝移动焊枪或在焊枪下移动工件。这种焊缝要靠电弧焊及电阻焊来完成。这两种焊接工艺形成的焊缝如图1-36所示。,缝焊(SEAM WELDS),背面焊及封底焊(BACK AND BACKING WELDS),顾名思义,这些焊缝是在接头的背面焊接的。虽然他们焊在同一位置,但施焊方法不同。AWS A3.0定义背面焊缝“是焊在单面坡口焊背面的焊缝(a weld made at the back of a single weld)”。封底焊缝是“先焊封底焊的焊缝(backing in the form of a weld)”。背面焊缝的操作顺序是先焊完正面再焊背面。封底焊缝的操作顺序为在先把
18、封底焊缝焊完后再焊正面焊缝。图1-37给出了这两种焊接的实例(注意熔合线),背面焊及封底焊(BACK AND BACKING WELDS),堆焊(SURFACING WELDS),顾名思义,这种焊接方式是直接将焊缝焊在金属表面。堆焊定义为“将焊缝焊在直接作为接头的平面上,以获取所期望的性能及尺寸”。图1-38给出了典型的堆焊实例。其他的相关术语有:尺寸堆焊(build up),在材料的表面上熔敷堆焊材料,以得到所期望的尺寸。,堆焊(SURFACING WELDS),预堆边焊、隔离层(buttering),在一个或多个材料表面上熔敷堆焊材料,以得到冶金性能适宜的过度层焊缝,以便后续焊缝的完成。耐
19、腐蚀堆焊(cladding),在材料表面上熔敷堆焊材料,一般用以改善锈蚀及耐热性能。耐磨(hard facing),在材料表面上熔敷堆焊材料,以使材料减少磨损。,堆焊(SURFACING WELDS),端接焊(EDGE WELDS),端接焊是在端节接头中,如卷边对接接头,或卷边角接接头中的焊件沿着整个厚度方向全部熔透所得到的焊缝。卷边接头中有两个都是卷边的焊件也有仅有一个卷边焊件的(卷边角接接头),如图1-38A所示。,端接焊(EDGE WELDS),完工焊缝(COMPLETED WELDS),焊接和检验人员应了解有关完工焊缝的特点及条件的术语。这些术语能够帮助交流,增加对焊接符号的理解以及确
20、定焊后需要进一步清理或处理的焊缝区域。坡口焊的术语有:(如图1-39至1-41)焊缝表面 WELD FACE焊趾 WELD TOE焊根 WELD ROOT焊根表面 ROOT SURFACE表面加强高 FACE REINFORCEMENT背面加强高 ROOT REINFORCEMENT,完工焊缝(COMPLETED WELDS),焊缝表面是“焊缝在施焊面的表面暴露部分”,焊趾是“焊缝表面与母材的交接处”,焊趾的反面为焊根。焊根就是“在截面图中,焊根表面与母材表面的剖面的交叉点”,与焊缝表面相似的是焊根表面,“施焊面的背面焊缝表面暴露部分”,换句话说,焊根表面是背面以焊根为界的部分。与坡口焊相关的
21、术语还有焊缝加强高:“填充接头要求多余的填充金属”。表面加强高(余高)是坡口端施焊面的加强高。,完工焊缝(COMPLETED WELDS),相反,背面加强高是“施焊面的反面的加强高”,背面加强高是仅对单面坡口而言的,仅能用于单面施焊的情况,如图1-39。当从双面施焊时,表面加强高是指双面的加强高,如图1-40。,完工焊缝(COMPLETED WELDS),完工焊缝(COMPLETED WELDS),完工焊缝(COMPLETED WELDS),完工焊缝(COMPLETED WELDS),角焊缝也有其标准术语。针对坡口焊,角焊缝的表面称为焊缝表面。焊缝表面与母材的交接处为焊趾。最大的熔深处称为焊根
22、。“从接头根部起始位置到角焊缝焊趾的距离”称为焊脚,如图1-42所示。角焊缝的另外三个尺寸特征是凹、凸度和焊喉。凹凸度是焊缝表面的弯曲度。焊喉是焊缝剖面的(最大内切等腰直角三角形的直角顶到斜边的垂线)长度。测量方法如图1-43,完工焊缝(COMPLETED WELDS),完工焊缝(COMPLETED WELDS),熔合和熔透术语(fusion and penetration terminology),熔合是指填充金属和母材,或仅仅母材之间的熔合。熔透是指焊材熔入接头内的距离。熔透程度直接影响接头的强度,因此与焊缝尺寸有关。由于坡口面在焊接时被熔化,被称为熔合面(fusion face)。焊材和
23、母材的边界称为熔合线(interface)。熔深(the depth of fusion)是“熔合面到熔合线的垂直距离”。熔合区(fusion zone)是焊缝剖面母材熔化的区域。这些术语也可用于其它焊接方法,如角焊缝和堆焊,如图1-44。,熔合和熔透术语(fusion and penetration terminology),熔合和熔透术语(fusion and penetration terminology),如图1-45,根部熔深是指“从接头根部算起的熔入接头的深度”接头熔透是“不包括任何加强高,从焊缝面算起熔入的最大深度”。对坡口焊缝,焊缝尺寸等于接头熔透,熔合和熔透术语(fusion
24、 and penetration terminology),熔合和熔透术语(fusion and penetration terminology),另外一个术语是热影响区。如图1-46,它定义为:母材中未被熔化,但力学性能和微观组织由于受到焊接、硬钎焊、软焊或热切割传递的热能的影响,产生变化的部分。,焊接尺寸术语(WELD SIZE TERMINOLOGY),前面讨论的接头焊透和焊缝尺寸之间的关系是仅对单面坡口焊缝。对于双面坡口焊缝,当接头未全部熔透时,焊缝尺寸等于双面熔透之和。如图1-47,焊接尺寸术语(WELD SIZE TERMINOLOGY),对于全焊透焊缝,焊缝尺寸等于焊件中较薄件的
25、厚度,这里不需要考虑任何加强高。如图1-48,焊接尺寸术语(WELD SIZE TERMINOLOGY),确定角焊缝尺寸时,必须先确定焊缝是凸型还是凹型。角焊缝的凸起高度与坡口焊缝的加强高相同。等焊脚角焊缝的焊缝尺寸(equal leg fillet welds)为“角焊缝剖面中所得到的最大等腰直角三角形的直边”。对于凸型角焊缝,焊脚等于焊缝尺寸;对于凹型角焊缝,焊缝尺寸小于焊脚尺寸。如图1-43 对于焊脚等长的角焊缝,角焊缝尺寸和焊脚为“焊缝剖面内最大的直角三角形的直边”。如图1-49,焊接尺寸术语(WELD SIZE TERMINOLOGY),焊接尺寸术语(WELD SIZE TERMIN
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