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关于焊接接头的选择与坡口设计 电子束焊( 二 )


2)压焊头:除上述熔焊头外，电阻焊、摩擦焊、扩散焊、超声波焊、冷焊、爆炸焊统称为压焊，其中电阻焊和摩擦焊由于效率高，在很多部门应用广泛 。特别是在汽车工业中，电阻焊和摩擦焊应用广泛 。电阻焊中的点焊(包括滚点焊)和缝焊多采用搭接，凸焊是点焊的一种变体 。但接头形式多种多样，需要根据焊件的形状和尺寸进行设计 。高频电阻焊一般是对焊，也有搭接的 。电阻对焊显然使用对接接头 。需要指出的是，由于电阻对焊技术的发展，目前可以焊接100000mm以上的截面，所以电阻对焊在锅炉和压力容器的制造中得到了应用，特别是在钢质管道的环缝中，如长输石油和天然气管道(包括陆上和海上)的建设中 。对接接头通常用于摩擦焊接头 。电阻焊接头的其他形式和应用可以参考相关资料 。
3)钎焊接头:钎焊接头有很多种，但基本只有两种:对接接头和搭接接头 。
(2)熔焊坡口形式的选择
焊缝坡口形式按其形状可分为三类，即基本型，如工字形、V字形和单V字形、U字形和单U字形，如图5-1b、1等所示 。也有特殊类型，如卷边、衬垫、有缝、塞焊、槽焊等 。组合，顾名思义就是以上几种类型的组合，图5 -1中的大部分沟槽都是这种组合类型 。坡口形式通常根据工厂条件和工艺要求考虑以下问题来确定 。
1)工厂的加工条件 。例如，可以通过气割、等离子弧切割和金属切割来切割诸如双V形、Y形、单面V形、双面V形、V形和I形的凹槽 。而双U型、钝边U型、钝边J型、U型、Y型槽一般需要刨削加工(最近有报道用气割加工U型槽)，效率比热切割低 。
2)可达性好坏 。使用Y形接头、带垫板的Y形接头(见图5-1e、F)、带垫板的V形接头、带垫板的VY形接头(见图5-1g)、带钝边的U形接头(见图5-1h)和其他凹槽 。一般焊接时，不需要翻转内径较小的容器或管道以及不方便翻转的结构 。为了避免仰焊和不能从内部焊接，那么
3)减少焊接材料的消耗 。一般熔敷金属量少，焊接材料(焊条、焊丝和焊剂、保护气体)消耗也少，也节省了加工时间 。同样的板厚:Y型坡口比双Y型坡口的熔敷金属量最多可增加50%，而双U型坡口或U型坡口则可节省更多的熔敷金属 。因此，对于厚度较大的焊接接头，往往采用这种更经济的坡口 。
窄间隙焊也用于不适合电渣焊和电子束焊的超厚零件的焊缝 。电渣焊坡口 。
4)考虑焊接变形和应力 。例如，单面焊接可能会在焊缝根部产生角变形和严重的焊接残余应力 。这时要考虑材料(基材)的特性，采用合适的工艺和坡口形式，才能获得合格的接头 。
需要指出的是，无论是对接焊缝还是角焊缝，焊缝表面都可以是凹的、凸的甚至是平的，后者有时是通过机械加工来实现的 。除了以上三种等角焊缝，还有三种不等角焊缝 。图5 -3所示的四种形式的直角焊缝包括三种等边平焊、凹凸直角焊缝(见图5-3a~c)和平不等边直角焊缝(见图5-3d) 。圆角尺寸k为角焊缝的特征尺寸，圆角尺寸为焊缝内接的等腰直角三角形的右边，如图5 -3所示 。


(3)工作接头、接触接头和密封接头
上述焊接接头的基本类型主要根据所采用的焊接工艺来区分 。其实也是根据焊接结构焊缝的受力情况来划分的 。结构的焊缝按是否直接受力可分为承重焊缝和非承重焊缝，实践中又称为工作焊缝和接触焊缝，如图5-4所示 。前者是将结构中的力从一个部分传递到另一个部分，焊缝和部件是串联的，所以必须计算这个焊缝的强度 。后者的焊缝与部件并联，同时受力变形 。即使焊缝损坏，一般也不会影响整个结构的安全 。传力不是焊缝的主要任务，所以通常不需要计算强度 。但严格来说，应该认为除焊缝外，整个接头都有熔合线、热影响区等 。即承受(串联或并联)直接载荷或不承受(并联)直接载荷，所以有资料提出了工作接头、连接接头和密封接头 。后者的主要任务是防漏，所以大部分属于工作缝 。


(4)焊接接头的工作应力分布
图5 -1所示的熔焊接头主要有对接接头、角接接头、丁字接头(十字接头)和搭接接头，塞焊接头实际上是搭接接头 。焊接接头中工作应力的分布是不均匀的，即存在应力集中，各种接头中应力集中的情况也是不同的 。其中，对接接头应力集中最小，形式最简单，传力转折少，是最合理、最典型的焊接接头形式 。即便如此，如果对接接头在过渡处有较大的剩余高度和较小的圆弧半径，应力集中也会增大 。图5 -5显示了对接接头中的应力分布 。图5-6显示了应力集中系数Kσ随剩余高度h和过渡圆弧半径r的变化 。


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