第四節焊接工藝基礎知識
一、焊接接頭的種類及接頭型式
焊接中，由於焊件的厚度、結構及使用條件的不同，其接頭型式及坡口形式也不同。焊接接頭型式有：對接接頭、t形接頭、角接接頭及搭接接頭等。
(一)對接接頭
兩件表面構成大於或等於135°，小於或等於180°夾角的接頭，叫做對接接頭。在各種焊接結構中它是採用最多的一種接頭型式。
鋼板厚度在6mm以下，除重要結構外，一般不開坡口。
厚度不同的鋼板對接的兩板厚度差(δ—δ1)不超過表1—2規定時，則焊縫坡口的基本形式與尺寸按較厚板的尺寸資料來選取；否則，應在厚板上作出如圖1—8所示的單面或雙面削薄；其削薄長度l≥3(δ—δ1)。
圖1—8 不同厚度板材的對接
(a)單面削薄， (b)雙面削薄
表1-2
(二)角接接頭
兩焊件端麵間構成大於30°、小於135°夾角的接頭，叫做角接接頭，見圖1—9。這種接頭受力狀況不太好，常用於不重要的結構中。
圖1—9 角接接頭
(a)i形坡口； (b)帶鈍邊單邊v形坡口
(三)t形接頭
一件之端麵與另一件表面構成直角或近似直角的接頭，叫做t形接頭，見圖1—10。
圖1—10 t形接頭
(四)搭接接頭
兩件部分重疊構成的接頭叫搭接接頭，見圖1—11。
圖1—11 搭接接頭
(a)i形坡口， (b)圓孔內塞焊； (c)長孔內角焊
搭接接頭根據其結構形式和對強度的要求，分為不開坡口、圓孔內塞焊和長孔內角焊三種形式，見圖1—11。
i形坡口的搭接接頭，一般用於厚度12mm以下的鋼板，其重疊部分≥2(δ1+δ2)，雙面焊接。這種接頭用於不重要的結構中。
當遇到重疊部分的面積較大時，可根據板厚及強度要求，分別採用不同大小和數量的圓孔內塞焊或長孔內角焊的接頭型式。
二、焊縫坡口的基本形式與尺寸
(一)坡口形式
根據坡口的形狀，坡口分成i形(不開坡口)、v形、y形、雙y形、u形、雙u形、單邊v形、雙單邊y形、j形等各種坡口形式。
v形和y形坡口的加工和施焊方便(不必翻轉焊件)，但焊後容易產生角變形。
雙y形坡口是在v形坡口的基礎上發展的。當焊件厚度增大時，採用雙y形代替v形坡口，在同樣厚度下，可減少焊縫金屬量約1/2，並且可對稱施焊，焊後的殘餘變形較小。缺點是焊接過程中要翻轉焊件，在筒形焊件的內部施焊，使勞動條件變差。
u形坡口的填充金屬量在焊件厚度相同的條件下比v形坡口小得多，但這種坡口的加工較複雜。
(二)坡口的幾何尺寸
(1)坡口面待焊件上的坡口表面叫坡口面。
(2)坡口面角度和坡口角度待加工坡口的端麵與坡口面之間的夾角叫坡口面角度，兩坡口面之間的夾角叫坡口角度，見圖1—12。
(3)根部間隙焊前在接頭根部之間預留的空隙叫根部間隙，見圖1—12。其作用在於打底焊時能保證根部焊透。根部間隙又叫裝配間隙。
(4)鈍邊焊件開坡口時，沿焊件接頭坡口根部的端麵直邊部分叫鈍邊，見圖1—12。鈍邊的作用是防止根部燒穿。
(5)根部半徑在j形、u形坡口底部的圓角半徑叫根部半徑(見圖1—12)。它的作用是增大坡口根部的空間，以便焊透根部。
圖1—12 坡口的幾何尺寸
三、焊接位置種類
根據gb／t3375—94《焊接術語》的規定，焊接位置，即熔焊時，焊件接縫所處的空間位置，可用焊縫傾角和焊縫轉角來表示。有平焊、立焊、橫焊和仰焊位置等。
焊縫傾角，即焊縫軸線與水平面之間的夾角，見圖1—13。
圖1—13 焊縫傾角
焊縫轉角，即焊縫中心線(焊根和蓋面層中心連線)和水平參照面y軸的夾角，見圖1—14。
圖1—14 焊縫轉角
(1)平焊位置焊縫傾角0°，焊縫轉角90°的焊接位置，見圖1—15(a)。
圖1—15 各種焊接位置
(a)平焊 (b)橫焊 (c)立焊 (d)仰焊 (e)平角焊 (f)仰角焊
(2)橫焊位置焊縫傾角0°，180°；焊縫轉角0°，180°的對接位置，見圖1—15(b)。
(3)立焊位置焊縫傾角90°(立向上)，270°(立向下)的焊接位置，見圖1—15(c)。
(4)仰焊位置對接焊縫傾角0°，180°；轉角270°的焊接位置，如圖1—15(d)。
此外，對於角焊位置還規定了另外兩種焊接位置。
(5)平角焊位置角焊縫傾角0°，180°；轉角45°，135°的角焊位置，見圖1—15(e)。
(6)仰角焊位置傾角0°，180°；轉角225°，315°的角焊位置，見圖1—15(f)。
在平焊位置、橫焊位置、立焊位置、仰焊位置進行的焊接分別稱為平焊、橫焊、立焊、仰焊。t形、十字形和角接接頭處於平焊位置進行的焊接稱為船形焊。在工程上常用的水平固定管的焊接，由於在管子360°的焊接中，有仰焊、立焊、平焊，所以稱全位置焊接。
當焊件接縫置於傾斜位置(除平、橫、立、仰焊位置以外)時進行的焊接稱為傾斜焊。
四、焊縫形式及形狀尺寸
(一)焊縫形式
焊縫按不同分類方法可分為下列幾種形式：
(1)根據gb／t 3375—94的規定，按焊縫結合形式，分為對接焊縫、角焊縫、塞焊縫、槽焊縫和端接焊縫五種：
1)對接焊縫：在焊件的坡口面間或一零件的坡口面與另一零件表面間焊接的焊縫，
2)角焊縫：沿兩直交或近直交零件的交線所焊接的焊縫。
3)端接焊縫：構成端接接頭所形成的焊縫。
4)塞焊縫：兩零件相疊，其中一塊開圓孔，在圓孔中焊接兩板所形成的焊縫，只在孔內焊角焊縫者不稱塞焊。
5)槽焊縫：兩板相疊，其中一塊開長孔，在長孔中焊接兩板的焊縫，只焊角焊縫者不稱槽焊。
(2)按施焊時焊縫在空間所處位置分為平焊縫、立焊縫、橫焊縫及仰焊縫四種形式。
(3)按焊縫斷續情況分為連續焊縫和斷續焊縫兩種形式。
斷續焊縫又分為交錯式和並列式兩種(圖1—16)，焊縫尺寸除註明焊腳k外，還註明斷續焊縫中每一段焊縫的長度l和間距e，並以符號「z」表示交錯式焊縫。
圖1—16 斷續角焊縫
(a)交錯式 (b)並列式
(二)焊縫的形狀尺寸
焊縫的形狀用一系列幾何尺寸來表示，不同形式的焊縫，其形狀引數也不一樣。
1．焊縫寬度
焊縫表面與母材的交界處叫焊趾。焊縫表面兩焊趾之間的距離叫焊縫寬度，如圖1—17。
圖1—17焊縫寬度
2．餘高
超出母材表面焊趾連線上面的那部分焊縫金屬的最大高度叫餘高，見圖1—18。在靜載下它有一定的加強作用，所以它又叫加強高。但在動載或交變載荷下，它非但不起加強作用，反而因焊趾處應力集中易於促使脆斷。
所以餘高不能低於母材但也不能過高。手弧焊時的餘高值為0～3mm。
圖1—18 餘高
3．熔深
在焊接接頭橫載面上，母材或前道焊縫熔化的深度叫熔深，見圖1—19。
圖1—19 熔深
(a)對接接頭熔深 (b)搭接接頭熔深 (c)t形接頭熔深
4．焊縫厚度
在焊縫橫截面中，從焊縫正面到焊縫背面的距離，叫焊縫厚度，見圖1—20。
圖1—20 焊縫厚度及焊腳
(a)凸形角焊縫 (b)凹形角焊縫
焊縫計算厚度是設計焊縫時使用的焊縫厚度。對接焊縫焊透日寸它等於焊件的厚度；角焊縫時它等於在角焊縫橫截內畫出的最大直角等腰三角形中，從直角的頂點到斜邊的垂線長度，習慣上也稱喉厚，見圖1—20。
5．焊腳
角焊縫的橫截面中，從乙個直角面上的焊趾到另乙個直角面表面的最小距離，叫做焊腳。在角焊縫的橫截面中畫出的最大等腰直角三角形中直角邊的長度叫焊腳尺寸，見圖1—20。
6．焊縫成形係數
圖1—21 焊縫成形係數的計算
熔焊時，在單道焊縫橫截面上焊縫寬度(b)與焊縫計算厚度(h)的比值(ф＝b／h)，叫焊縫成形係數，見圖1—21。該系數值小，則表示焊縫窄而深，這樣的焊縫中容易產生氣孔和裂紋，所以焊縫成形係數應該保持一定的數值，例如埋弧自動焊的焊縫成形係數ф要大於1．3。
7．熔合比
是指熔焊時，被熔化的母材在焊道金屬中所佔的百分比。
各種接頭、坡口和焊縫的形式見表1—3。
表1—3 各種坡口、接頭及焊縫形式
五、焊縫符號表示法
焊縫符號一般由基本符號和指引線組成。必要時還可以加上輔助符號、補充符號和焊縫尺寸符號等。
(一)符號
根據gb324—88《焊縫符號表示法》的規定，焊縫符號可以分為以下幾種：
(1)基本符號
基本符號是表示焊縫橫截面形狀的符號，見表1—4。
(2)輔助符號
輔助符號是表示焊縫表面形狀特徵的符號，見表1—5。應用示例見表1—6。
(3)補充符號
補充符號是為了補充說明焊縫的某些特徵而採用的符號，見表1—7。應用示例見表1—8。
表1—4基本符號
注：1)不完全熔化的卷邊焊縫用i形焊縫符號來表示，並加註焊縫有效厚度s。
表1—5輔助符號
表1—6 輔助符號的應用示例
表1—7補充符號
表1—8 補充符號應用示例
(二)符號在圖紙上的位置
1．基本要求
完整的焊縫表示方法除了上述基本符號、輔助符號、補充符號以外，還包括指引線、焊縫尺寸符號及資料。
指引線一般由帶有箭頭的指引線(簡稱箭頭線)和兩條基準線(一條為實線，另一條為虛線)兩部分組成。如圖1—22所示。
圖1—22 指引線
2．箭頭線和接頭的關係
圖1—23和圖1—24給出的示例說明下列術語的含義：
圖1—23 帶單角焊縫的t型接頭
(a)焊縫在箭頭側 (b)焊縫在非箭頭側
圖1—24 雙角焊縫的十字接頭
a．接頭的箭頭側；
b．接頭的非箭頭側
3．箭頭線的位置
箭頭線相對焊縫的位置一般沒有特殊要求，見圖1—25(a)、(b)。但是在標註單邊v、單邊y、j形焊縫時，箭頭線應指向帶有坡口一側的工件，見圖1—25(c)、(d)。必要時，允許箭頭線彎折一次，如圖1—26。
圖1—25 箭頭線的位置
圖1—26 彎折的箭頭線
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