钢结构的焊接.pptx

焊条与局部焊件熔化、冷却，凝结成焊缝。是现代钢结构最主要的连接方法。4.2 4.2 焊缝连接焊缝连接一、焊接方法一、焊接方法 电弧焊(1)手工电弧焊(2)自动半自动埋弧电弧焊(3)CO2气体保护焊以C02为保护气体，使被熔 化的金属不与空气接触。(4)气焊(5)电阻焊第1页/共142页手工焊原理自动焊原理第2页/共142页手工电弧焊打火引弧-电弧周围的金属液化(溶池)焊条熔化滴入溶池与焊件的熔融金属结和冷却即形成焊缝。优点：方便，特别在高空和野外作业；缺点：质量波动大，要求焊工等级高，劳动强度大，效率低。焊条应与焊件钢材相适应（等强度要求）。Q235E43焊条；Q345E50焊条；Q390（Q420）E55焊条。E焊条；型号由四部分组成 E 前两位数焊缝金属最小抗拉强度(43kg/mm2)；后两位数焊接位置、电流及药皮类型。不同钢种的钢材相焊接时，宜采用与低强度钢材相适应的焊条。第3页/共142页埋弧焊（自动或半自动）优点：质量好，效率高；缺点：需要专用设备。第4页/共142页气体保护焊利用二氧化碳气体或者其他惰性气体作为保护介质的一种方法。优点：质量好；缺点：对环境要求高。第5页/共142页二、焊缝连接的形式二、焊缝连接的形式 1、按焊缝的性质角焊缝被连接板件2对接焊缝对接焊缝被连接板件1对接焊缝,角焊缝第6页/共142页2、按两焊件的相对位置分 3、对接焊缝按受力与焊缝方向分a）直缝：作用力方向与焊缝方向正交 b）斜缝：作用力方向与焊缝方向斜交 第7页/共142页4、角焊缝按受力与焊缝方向分a）端缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直 b）侧缝：作用力方向与焊缝长度方向平行c)斜缝:作用力与焊缝长度方向斜交角焊缝的种类Na)Nb)Nc)第8页/共142页5、按焊缝连续性a）连续焊缝：受力较好 b）断续焊缝：易发生应力集中 6、按施工位置俯焊、立焊、横焊、仰焊其中以俯焊施工位置最好，所以焊缝质量也最好，仰焊最差。a)焊条平焊d)仰焊b)立焊c)横焊第9页/共142页三、焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级三、焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级三、焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级三、焊缝连接的缺陷、质量检验和焊缝质量级别别别别1、焊缝连接的缺陷常见的缺陷形式：裂纹、焊瘤、烧穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、未融合、未焊透第10页/共142页焊缝质量检验方法分：外观检查、超声波探伤检 验、X射线检验。2 2、焊缝质量检验、焊缝质量检验3 3、焊缝质量等级、焊缝质量等级焊缝质量分三级:一级焊缝需经外观检查、超声波探伤、x射线检验都合格；二级焊缝需外观检查、超声波探伤合格；三级焊缝需外观检查合格。第11页/共142页 四、焊缝的符号及标注方法四、焊缝的符号及标注方法四、焊缝的符号及标注方法四、焊缝的符号及标注方法第12页/共142页4.3 4.3 对接焊缝连接对接焊缝连接一、对接焊缝的形式和构造b)I型c)单边V型h)K型溶合线对接焊缝坡口的型式a)I型V型d)单边U型e)U型f)g)X型对接焊缝的形式第13页/共142页应用：板厚为t t10mm 时，用 a）、b)工字形 t=1020mm 时，用 c）、d)单边V、V字形 t20mm 时，用 g)、f)、h)X、K、U字形垫板垫板垫板加垫板的坡口为防止熔化金属流淌必要时可在坡口下加垫板第14页/共142页（1）起落弧处易有焊接缺陷，所以用引弧板。但采用引弧板施工复杂，除承受动力荷载外，一般不用，计算时将焊缝长度两端各减去t(t为较薄焊件的厚度)。对接焊缝的构造处理引弧板b第15页/共142页（2）变厚度板或变宽度板对接，在板的一面或两面切成坡度不大于1：4的斜面，避免应力集中。第16页/共142页3、对接焊缝又可分为焊透的和未焊透的两种焊缝。焊透的对接焊缝强度高，传力性能好，一般对接焊缝多采用焊透的，只有构件较厚，内力较小时，方可采用未焊透的焊缝第17页/共142页 焊缝的强度设计值 焊缝强度与焊接方法、焊条型号、被焊接构件钢材的钢号、焊缝型式、焊接质量以及焊缝受力状态有关。规范给出了各种情况的焊缝强度设计值焊接方焊接方法和焊法和焊条型号条型号构件钢材构件钢材对接焊缝对接焊缝角焊缝角焊缝钢钢 号号厚厚 度或直径度或直径（mm）抗抗 压压fcw焊缝质量为下焊缝质量为下列级别时，抗列级别时，抗拉、抗弯拉、抗弯ftw抗抗 剪剪fvw抗拉、抗拉、抗压和抗压和抗剪抗剪ffw一、一、二级二级三级三级自动焊、自动焊、半自动焊半自动焊和和E43 型焊条手工型焊条手工焊焊Q235215205200190215205200190185175170160125120115110160160160160焊缝的强度设计值（N/mm2）第18页/共142页自动焊、自动焊、半自动焊半自动焊和和E50 型焊条手工型焊条手工焊焊Q345 Q345q310295265250310295265250265250225210180170155145200200200200自动焊、自动焊、半自动焊半自动焊和和E55 型焊条手工型焊条手工焊焊Q390 Q390q350335315295350335315295300285270250205190180170220220220220续表3-1a焊缝的强度设计（N/mm2）注：自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂，应保证其熔 敷金属抗拉强度不低于相应手工焊焊条的数值。焊接方焊接方法和焊法和焊条型号条型号构件钢材构件钢材对接焊缝对接焊缝角焊缝角焊缝钢钢 号号组组 别别厚厚 度度或直径或直径（mm）抗抗 压压fcw焊缝质量为下焊缝质量为下列级别时，抗列级别时，抗拉、抗弯拉、抗弯ffw抗抗 剪剪fvw抗拉、抗拉、抗压和抗压和抗剪抗剪ffw一、一、二级二级三级三级第19页/共142页二、对接焊缝连接的计算1.1.轴心受力的对接焊缝轴心受力的对接焊缝NNNNlwt矩形截面引弧板b（1）直缝验算截面矩形，只有正应力。或(3-1)第20页/共142页 t两连接件中较小的厚度，T形连接时为腹板厚度 ftw对接焊缝抗拉设计强度，按不同质检级别定，除3级质检外(为主体钢材的0.85倍)与钢材同。fcw对接焊缝抗压设计强度，与钢材同。N轴向拉力或压力设计值 焊缝计算长度（有引弧扳时为 焊件宽度b，无引弧扳时为b-2t(mm)。焊缝抗拉强度质检分级由“钢结构工程施工及验收规范”规定，分I、II、III级。达到 I、II级质量时（x光射线检查），焊缝抗拉设计强度和母材相同，III级质量（只外观检查）的抗拉设计强度约为I、II级的0.85。或第21页/共142页 对接连接正焊缝若加引弧板施焊，且质量达到一、二级，则无需焊缝抗拉强度验算。只有以下两种情况，才需对正焊缝进行抗拉强度验算：a.未使用引弧板施焊；b.III级焊缝质量。正焊缝长度不够时可增加焊缝长度或改用斜焊缝。三级检验标准时，当 时，不需要验算焊缝强度。b1.18bb第22页/共142页（2）斜焊缝验算截面矩形，有、。或 焊缝长度方向与作用力方向间夹角。斜焊缝计算长度。对接焊缝抗剪设计强度。“规范”规定时，不检算焊缝强度。b0.67b1.2bNNlwNNtNNcosNsinN第23页/共142页 2 2、受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝MMVVlwtlwt验算截面 焊缝截面的截面模量 焊缝截面惯性矩 焊缝计算剪应力处以上或以下部分截 面对中性轴的面积矩分别验算、（1）矩形截面(3-2)(3-3)第24页/共142页（2）工字形截面MMVV验算截面.1 问题特点：在腹板和翼缘连接处（1点），、均较大。除按式（3-2,3-3）对max、max进行检算外，还要用最大折算应力进行检算。折算应力检算公式：规范规定采用以下公式：第25页/共142页1、1受拉区1点的正应力、剪应力。系数1.1考虑折算应力发生在焊缝局部，设计强度提高10%。第26页/共142页例4-1 设计牛腿与钢柱间连接的对接焊缝。钢材A3F，焊条E43型，手工焊，焊缝质量三级。验算焊缝强度。偏心力N=400kN（间接动力荷载引起），e=25cm。NVM11.1202036010200例4-1 图第27页/共142页V=N=400kN,M=Ne=40025=10000kN-cm(2)强度验算 确定焊缝强度设计值查规范，ftw=185,fvw=125 (书p.340,附表1-2)最大应力验算 计算（1）计算截面几何量与外力第28页/共142页折算应力验算1点弯曲正应力和剪应力1点折算应力满足验算要求。第29页/共142页例4-1 课本第30页/共142页4.4 4.4 角焊缝连接角焊缝连接一、角焊缝的形式和构造1、角焊缝的形式(按两焊脚边的夹角分)（1）直角焊缝（a）普通焊缝（b）平坡焊缝（c）深熔焊缝 一般采用（a）。但（a）应力集中较严重，在承受动力荷载时采用（b）、（c）。a)c)b)第31页/共142页 直角焊缝：=900a)普通焊缝b)平焊缝c)凹焊缝 普通焊缝：两焊脚尺寸都等于hf，常用。但应力集中较严重 （a、b处材料突变严重）。平焊缝：是在一侧焊脚处将焊缝宽度加宽至1.5hf而成。易焊，应 力集中介于普通焊缝与凹焊缝之间。凹焊缝：两边的焊缝宽度被加宽成凹面，应力集中小，用于受 动荷的结构中可提高疲劳强度，但手工焊费工。ab第32页/共142页45BACEDhfhfhe图中，hf焊脚尺寸，he焊缝有效厚度。并有，he=0.7hf，he总是450斜面上的最小高度。第33页/共142页（2）斜角角焊缝 主要用于钢管连接中我们主要讨论直角焊缝（d）斜锐角焊缝d)e)（e）斜钝角焊缝f)（f）斜凹面角焊缝第34页/共142页直角角焊缝的种类Na)Nb)Nc)侧焊缝（a图）：外力与焊缝轴线平行，端焊缝（b图）：外力与焊缝轴线垂直，斜焊缝（c图）：外力与焊缝轴线斜交。按照作用力和焊缝关系，直角角焊缝分为：第35页/共142页2.角焊缝的构造要求第36页/共142页二、角焊缝连接的基本计算公式二、角焊缝连接的基本计算公式1、应力分析 焊缝是一块体，应力状态复杂，计算时把直角三角形以外的部分去掉，按有效厚度he确定最危险截面（顺着焊缝方向的平面），通常称为有效截面，对有效截面进行验算。hfdcbadcbahehfhfhfhe有效截面焊缝两焊脚面交线（aa）与有效厚度he组成的截面（下图中adda）。第37页/共142页（1）侧焊缝 这些剪应力实际分布不均。试验表明两头大中间小。考虑到出现塑性后应力重分布，规范规定在焊缝长度范围内按均匀分布计算。NNNN 有效截面上只有与焊缝长度方向平行的剪应力。第38页/共142页（2）端（正面）焊缝N/2B2NAB1N/2abcN/2B2NAN/2N/2有效截面上与焊缝长度方向垂直的正应力和剪应力。正面角焊缝刚度大，破坏时变形小，强度比侧缝高，但塑性变形能力比侧缝小，常呈脆性破坏。第39页/共142页（3）一般受力的焊缝FNV作用在T字型焊缝上的一般方向的力N，分解为平行于焊缝方向的力V和垂直于的焊缝方向力F。f分解为：和。V产；F产生f，有效截面上有：、。f=第40页/共142页2、角焊缝的强度（1）有效截面上的应力状态 前面已经说明：最一般情况（同时有端焊缝，侧焊缝性质的一般受力焊缝），有效截面上有三个应力、。正应力，与焊缝长度方向（x）面外垂直 剪应应，与焊缝长度方向（x）面内平行 剪应力，与焊缝长度方向（x）面内垂直xyzdcdcaahe第41页/共142页复杂应力状态下，强度条件计算：（3-12）ffw角焊缝的设计强度。=/=/=代入式（3-12），得(f)2（3-13）第42页/共142页三、角焊缝连接的计算1、受轴心力作用时的计算 侧焊缝作用力平行于焊缝长度方向的角焊缝dNadccaxlwhef=NN第43页/共142页 端焊缝或作用力垂直于焊缝长度方向的角焊缝yzadcdcahe f 两方向力综合作用的角焊缝Nf-正面角焊缝的强度设计值提高系数，对承受精力荷载或间接动力荷载的结构取1.22，对直接承受动力荷载的结构取1.0第44页/共142页周围角焊缝第45页/共142页 例4-3 设计图例4-3所示一双盖板的对接接头。已知钢板截面250 x14,盖板截面为2-200 x10,受轴心力N=700kN（静荷载），钢材Q235，手工焊，焊条E43型。解：确定焊缝的焊脚尺寸hfhfmax=t-(12)mm=10-(12)mm=89mm（施焊时一般难以焊满整个厚度）且 hfmax hf min=1.5(tmax)0.5=5.6mm（防止冷却过快产生翠硬组织）所以hf 取取8mm8mmNNNNa)第46页/共142页1、采用侧面角焊缝因用双盖板，接头一侧共有4条焊缝，每条焊缝所需计算长度为：NNNNa)例题3-3盖板总长：L（200+28）2+10=442mm,取L450mm验算构造要求：=200mm8hf=64mm（焊缝长度与焊脚的比值不宜过大，当比值过大时两端会首先出现裂缝，此时焊缝中间部分还未发挥其承载能力，也不宜过小，过小时焊缝起落弧的弧坑相距太近，使焊缝不够可靠）第47页/共142页t=10mm12mm且b=200mm,满足构造要求。（为避免应力传递过分弯折而使构件中应力过分不均，应使每条侧面焊缝的长度大于它们之间的距离。；为了避免焊缝收缩时引起板件的拱曲过大，还宜使b12mm)或190mm（当t700KN所需盖板总长：L（50+70）x2+10=250mm比三面围焊的矩形盖板长度有所增加，但改善了连接的工作性能。第51页/共142页 例4-3(类似)验算图例4-3所示连接的强度。已知板宽400mm，厚18mm,受轴心力N=1425kN（静荷载），钢材Q235，手工焊，焊条E43型。取hf=8mm。情形一 两块矩形盖板宽340mm，厚12mm。情形二 两块菱形盖板宽340mm，厚12mm。例题4-3NNNNa)NNNNb)第52页/共142页（1）矩形盖板分析 取左半焊件和其上焊缝为分离体，依焊缝性质，三条焊缝分两类：侧焊缝和端焊缝，且具有对轴力作用线的对称性。将轴心力N分解到焊缝各部分：N1、N2。N1侧焊缝上，平行于焊缝轴线的力。N2端焊缝上，垂直于焊缝轴线的力。NN210340N1/2N1/2N2abcd起弧：d，cd=210-t落弧：a,ab=210-t bc=340静荷载：端焊缝有1.22第53页/共142页 查规范确定ffw，从书附录一附表1-3中，焊条E43、角焊缝、3号钢，查出焊缝强度设计值，得 ffw=160推演验算公式侧焊缝：N1ffwhelw1 （公式）端焊缝：N21.22ffwhelw2 （公式）N1、N2合成N，N=N1+N2Nffwhe（lw1+1.22lw2）Nffwhe（lwab+lwcd+1.22lwbc）Nffw0.78(205+205+1.22340)2验算第54页/共142页数值计算得，判断该计算值是否小于等于ffw。结果，154.3ffw=160结论满足强度要求。第55页/共142页（2）菱形盖板分析 取左半焊件和其上焊缝为分离体，因对称，轴心力N被分解到焊缝各部分的N1、N2、N3。N1侧焊缝上，平行于焊缝轴线的力。N2斜焊缝上，与焊缝轴线夹角为的力。=arctg(120/280)25 N3端焊缝上，垂直于焊缝轴线的力。NNN3N1N1N2N255280120120100假定起落弧分别在侧焊缝的两部分上，焊缝长度各为：55-tmm。第56页/共142页验算确定ffw查规范得ffw=160N/mm2推演验算公式对侧焊缝：N1ffwhelw1 (公式)对端焊缝：N21.22ffwhelw2 (公式)对斜焊缝：N3f ffwhelw3 (公式)N1、N2、N3合成N，有 N=N1+N2+N3 所有焊缝的有效厚度相等，he=0.7hf ，N ffw he(lw1+1.22lw2+f lw3)第57页/共142页 数值计算查表得 f=1.03（=25）算 lw1=4(55-5)=450mm lw2=2100mm lw3=4305mm代入计算判断该计算值是否小于等于ffw。结果，150ffw=160第58页/共142页结论满足强度要求。第59页/共142页2、角钢连接的角焊缝计算（1）角钢用两面侧焊缝与节点板连接的焊缝计算NNe2e1N1N2bK1、K2焊缝内力分配系数；N1、N2 分别为角钢肢背和肢 尖传递的内力。第60页/共142页第61页/共142页（2）角钢用三面围焊与节点板连接的焊缝计算NN1N2bN3Ne2e1b/2b/2 端部正面角焊缝能传递的内力为：第62页/共142页（3）角钢用“L”型焊缝与节点板连接的焊缝计算N2=0NN1N2bN3Ne2e1b/2b/2第63页/共142页例4-4 设计图3-20所示双不等边角钢和节点板间的连 接角焊缝。受动力荷载N=575kN。钢材Q235，手 工焊，焊条E43型。N=575 kN216010010图3-20 例题4-4（双角钢与节点板间的连接）第64页/共142页N分析目标：设计焊缝（包括焊脚尺寸、焊缝长度）操作：焊脚尺寸根据经验拟定；焊缝总长度应满足强度要求。特点：角钢肢背和肢尖焊缝长度（lw1、lw2）分别为总焊缝长度lw的k1、k2倍。k1Nk2Nlw2lw1（1）只有侧焊缝第65页/共142页 确定焊缝强度设计值ffw查规范得ffw=160N/mm2 计算焊缝总长lw 1)拟定焊脚尺寸hf根据角钢板厚为10mm，考虑到受动荷作用，拟定hf=6mm，则有he=0.7hf。且同一节点上，所有焊缝的有效厚度宜相同。2)计算焊缝总长 由式(3-2a)（注意双角钢，单面长度应除2）计算第66页/共142页 设计角钢肢背和肢尖焊缝长度lw1、lw21）确定轴力分配系数k1、k2 本问题属于不等边角钢长边相连，查表3-3（书 p.62），得 k1=0.65 k2=0.35 2）肢背、肢尖焊缝计算长度 lw1=0.65428=278mm lw2=0.35428=150mm 3）肢背、肢尖焊缝设计长度 lw1=278+2hf=290mm lw2=150+2hf=162mm加2hf是考虑起落弧。第67页/共142页分析目标：设计焊缝（包括焊脚尺寸、焊缝长度）操作：焊脚尺寸根据经验拟定；焊缝总长度应满足强度要求。特点：端焊缝长度为b，角钢肢背和肢尖焊缝长度（lw1、lw2）（2）、三面围焊N1N2Nlw1lw2N3b第68页/共142页 确定焊缝强度设计值ffw查规范得ffw=160N/mm2 计算焊缝总长lw 1)拟定焊脚尺寸hf根据角钢板厚为10mm，考虑到受动荷作用，拟定hf=6mm，则有he=0.7hf。且同一节点上，所有焊缝的有效厚度宜相同。2)计算焊缝总长 由公式（注意双角钢，单面长度应除2）计算第69页/共142页 设计角钢肢背和肢尖焊缝长度lw1、lw21）确定轴力分配系数k1、k2已经有 k1=0.65 k2=0.35 2）肢背、肢尖焊缝计算长度 lw1=0.65428-160/2=298mm lw2=0.35428-160/2=70mm 3）肢背、肢尖焊缝设计长度 lw1=298+6=204mm，取205mm。lw2=70+6=76mm加6mm是考虑起弧或落弧。第70页/共142页钳工知识和技能学生知识与能力准备机械图样识读能力安全用电、节约用电知识第71页/共142页1.掌握焊条电弧焊基础知识2.掌握焊接安全防护及环境知识3.掌握T型接头平角焊的技术要求及操作要领4.会制定T型接头平角焊的装-焊方案5.会选择T型接头平角焊的焊接参数6.能按焊接安全、清洁和环境要求,严格焊接工艺完成焊接操作，制作出合格的T型接头平角焊接接头工件7.能对T型接头平角焊接接头工件进行质量检测 教 学 目 标第72页/共142页资 讯第73页/共142页实作任务书、施工图阅读1.明确T型接头平角焊的任务及目标2.领会T型接头平角焊安全防护及环境要求5.领会T型接头平角焊的相关焊接标准4.分析技术要求6.明确T型接头平角焊的操作技术要领3.识读T型接头平角焊施工图第74页/共142页正确穿戴劳保用品；劳保用品必须完好无损清理工作场地，不得有易燃易爆物品 操作时必须是先戴面罩然后才开始操作，避免电弧光直射眼睛检查焊机和所使用的工具；焊接电缆焊钳完好，焊把线接地良好安 全 技 术第75页/共142页T型接头平角焊施工图第76页/共142页技术要求保证足够的焊脚尺寸，焊脚尺寸值在设计图样上均有明确规定。角焊缝的焊脚尺寸（mm）钢板厚度89912121616202024最小焊脚尺寸456810第77页/共142页姜大源，2005决 策第78页/共142页选择装配、测量方法及工具制定装焊工艺方案确定质量控制措施及质量检测指标确定T型接头平角焊的焊接方案制定T型接头平角焊实作实施方案人员、场地、组织 第79页/共142页工 具检测工具焊接实训工位、焊机、工装、工具等焊接模拟训练装置T型接头平角焊接试板选择装配、测量方法及工具 第80页/共142页T型接头平角焊接试板检测工具材料Q235A第81页/共142页装配图装配定位第82页/共142页计 划第83页/共142页选择焊机确定焊接工装及工具选择焊接材料明确现场焊接施工计划、组织及要求选择焊接参数制定实施计划第84页/共142页 焊条要求采用碱性焊条时，焊前经350400烘2h；酸性焊条时，焊前经100150烘2h。焊接工艺参数选则（如下表）板厚（）焊条型号焊条直径（）焊接电流（A）焊缝层次810E43033.211013014160200241601803第85页/共142页装 配 点 固打 底第二道焊缝第三道焊缝焊后检查焊缝分析现场焊接施工计划按照划好的装配定位线，用与正式焊缝相同的焊条覆盖第一层焊缝的1/2到2/3左右，焊缝与底板之间熔合良好，边缘整齐 第86页/共142页焊 前 清 理焊件装配及定位焊实 施 焊 接实 施第87页/共142页焊前清理 焊前需将坡口面和靠近坡口上、下两侧20mm内的钢板上的油、锈、水分及其它污物打磨干净，至露出金属光泽为止。第88页/共142页 装配及定位焊 装配图采用划线定位进行装配，保证垂直度。用与正式焊接相同的焊条点固。装配与点固如下图所示：第89页/共142页打底焊接 要点：要点：直线直线运条，运条，焊条角度如图所示。焊条角度如图所示。焊接时采用焊接时采用短弧短弧，速度要均匀，焊条速度要均匀，焊条中心与焊缝夹角中中心与焊缝夹角中心心重合重合，注意排渣，注意排渣和铁水的熔敷效果和铁水的熔敷效果 第90页/共142页盖面焊接 1）第二道焊缝：直线运条，运条平稳，第二道焊缝要覆盖第一层焊缝的1/2到2/3左右，焊缝与底板之间熔合良好，边缘整齐；2）第三道焊缝：操作同第二道焊缝，要覆盖第二道焊缝的1/31/2左右，焊接速度均匀，不能太慢，否则易产生咬边或焊瘤，使焊缝成形不美观。焊接层数及焊条角度如图所示：第91页/共142页教师示范焊接的安全防护操作教师示范T型接头平角焊的操作方法T型接头平角焊模拟训练焊条烘干、领取焊件领取及清理焊机连接及参数调节焊件装配及定位焊焊件装配质量检测按照焊接工艺对焊件实施焊接焊件质量检测及记录T型接头平角焊缝焊接实作步骤第92页/共142页检 查装焊方案合理性任务的完成情况 焊件质量检查 实施过程的检查第93页/共142页评 价实作过程的总体评价总 结资料的存档第94页/共142页考核与评价考核内容考核方法相关知识掌握情况任务完成情况及质量工艺纪律执行情况工作态度团队协作能力自评、互评和教师评定个体考核 方案、工艺、焊接过程、焊接质量第95页/共142页4.5 4.5 焊接残余变形和残余应力焊接残余变形和残余应力一、现象和及其产生的原因1、现象 焊件局部弯曲或翘曲。a)b)c)d)e)第96页/共142页2、应力分布焊接残余应力是一组自平衡应力。3、产生原因不均匀降温。第97页/共142页二、对结构的影响1、降低结构刚度压应力存在降低结构刚度、降低屈曲应力。2、导致脆性破坏发生三向应力。3、发生焊接残余变形引起附加内力，降低屈曲强度。4、不影响静力强度自平衡应力。第98页/共142页三、减少焊接残余变形和应力的方法（一）设计方面焊缝尺寸应适当、不要随意加大焊脚尺寸：焊缝应尽可能对称布置且不宜过分集中(图a)和三向相交。遇到以上情况时应采取措施加以改善(图b、c)第99页/共142页1、合理焊接顺序；(二)制造加工方面第100页/共142页2、对称焊缝、对称施焊；3、采用预先反变形；第101页/共142页4.6 普通螺栓连接一、普通螺栓连接的构造1、螺栓的规格(1)普通螺栓的形式为六角头型。其代号用M和公称直径数表示。如M16、M20等。(3)分为A级、B级和C级三种(2)常用螺栓直径为d=16，20，24mm第102页/共142页(4)C级为粗制螺栓，螺杆表面粗糙，螺孔直径比螺杆大1.52mm，制作安装方便。C级螺栓变形大，多用于围护结构或次要结构连接。(3)A级和B级为精制螺栓，螺杆、螺孔加工精度高，制作安装复杂，螺栓等级为8.8级。很少用，已被高强度螺栓代替。第103页/共142页2、螺栓的排列(简单、统一、整齐、紧凑）(1)基本形式：并列和错列(2)排布参数：端距，边距，中距第104页/共142页为什么要限制中心距？(3d0)太小：连接中易沿螺孔间折线或直线破坏；不便施工太大：不紧密易锈蚀，受压时局部失稳。+e1e2e3e4最大、最小距离限值见P54表3.5。为什么限制边距、端距？(2d0、1.5d0、1.2d0)太小：栓钉至边（端）钢板易被子剪断。太大：不紧密，易锈蚀和变形。(3)排布尺寸要求第105页/共142页BACKBACK第106页/共142页NNb)NNa)螺栓受剪c)N上两排螺栓受拉2、受拉螺栓连接外力于栓干平行 通过螺栓抗拉保持连接。1、受剪螺栓连接外力与栓杆垂直 以螺栓抗剪形式使连接件紧密连接。二、普通螺栓连接的受力性能和计算3、同时受拉剪螺栓连接第107页/共142页a、螺杆被剪断 b、连接件半孔壁挤压破坏c、钢板拉（压）断 d、钢板剪坏 e、螺杆弯曲破坏e)Aa)ABb)BAc)Ad)3535a1A一、受剪螺栓连接1、五种破坏形式第108页/共142页螺栓剪断第109页/共142页第110页/共142页第111页/共142页第112页/共142页第113页/共142页第114页/共142页2、单个螺栓受剪时的工作性能 高强度螺栓N/mm2ab123412s粗制螺栓(mm)0 弹塑性工作阶段(2后)螺杆与孔壁接触、挤压。相对滑移阶段(1-2)传递的剪力大于摩擦力，连接板间相对滑移。弹性工作阶段(0-1)传递的剪力小于板间的摩擦阻力，连接板间相对位置保持不变。螺栓工作分以下三阶段第115页/共142页3、单个螺栓的承载力计算分螺栓抗剪和螺栓承压两种情况：图受轴力作用螺栓群剪力分布图螺栓的承压面N/5V=Nl1实际承压面计算承压面实际的假定的l1l2第116页/共142页 t连接件最小承压总厚度 fcb螺栓承压设计强度 螺杆抗剪 NVb一个螺栓的抗剪设计承载力 nv 受剪面数目。单剪nv=1，双剪nv=2 d 螺杆直径（公称直径，附录三表3-5。常用16、20、22、24等，最常用16、20）fvb 螺栓抗剪设计强度，由附表1.3给出。螺杆承压第117页/共142页N/2N/2N/3N/3N/3acbde说明d)上述承载力未计入摩擦。c)Nvb和Ncb计算式中的受剪面数nv，上图中nv=4。a)螺栓承载力是Nvb和Ncb中之最小值，Nbmin。b)t 取 a+b+c和d+e 之间的最小值。（3-37）（3-38）第118页/共142页 （1）受剪螺栓连接受轴心力作用的计算NN+NNL1目标：确定螺栓数目n和排列。4、受剪螺栓连接的计算a、连接所需螺栓数目（假设每个螺栓的受力相同）第119页/共142页 此时，螺栓剪力分布明显不均，距外力N最近的一排螺栓受力最大，会首先破坏并依次逐排朝内破坏。为保证其安全，将承载力乘降低系数。l115d0情况 n 所需螺栓数 N 轴心力 Nbmin Nvb和Ncb中之较小值 l115d0情况第120页/共142页 l115d0情况 此时，螺栓剪力分布明显不均，距外力N最近的一排螺栓受力最大，会首先破坏并依次逐排朝内破坏。为保证其安全，将承载力乘降低系数。第121页/共142页b、构件净截面强度验算排列设计 验算公式N 连接件或构件验算截面上的轴心力设计值An 连接件或构件在验算截面上的净截面面积f 钢材的抗拉（或抗压）强度设计值第122页/共142页螺栓并列排列NN/2连接件受力变化图NN+NNl1N/2N盖板受力变化图IIIIII连接构件的不利截面为I-I盖板的不利截面为II-IIAn=(b-n1d0)tAn=2(b-n2d0)t1第123页/共142页NN+e4e46e1e21122螺栓错列排列 除对1-1截面（绿线）验算外，还应对2-2截面（粉红）进行比较验算。第124页/共142页2-2粉红线总长：扣除螺孔直径后：n2粉红线截面上的螺孔数NN+e4e46e1e21122第125页/共142页例题4.8 两截面为14x400的钢板，采用双盖板和C级普通螺栓连接。螺栓M20，钢材Q235，承受轴心拉力设计值N940KN.试设计此连接。分析 设计此连接应按等强度考虑，即设计的连接除能承受N力外，还应使被连接钢板、拼接盖板、螺栓的承载力均接近，真样才能做到经济省料。因此，连接盖板的截面面积可取与被连接的钢板的截面面积相同。这样，当螺栓采用并列布置时，只要计算被连接钢板的强度满足即可，不必再验算连接盖板。具体设计步骤可根据已知的轴心力设计值先确定需要的螺栓数目，并按构造要求进行排列，然后验算构件的净截面强度。第126页/共142页解：（1）确定连接盖板截面采用双盖板拼接，截面尺寸选7400，与被连接钢板截面面积相等，钢材亦为Q235（2）确定所需螺栓数目和螺栓排列第127页/共142页采用下图的排列方式第128页/共142页（3）验算连接板件的净截面强度第129页/共142页（2）受剪螺栓连接受扭矩作用计算 连接件绝对刚性 螺栓弹性 螺栓绕螺栓群形心转动的，受力大小与螺栓至 形心的距离r成正比，方向与它和形心的连线垂直。n123456o+xyTNi ori基本假设第130页/共142页（a）（b）螺栓受力特性剪力的计算承受剪力 N。+xyiNi riTn2456o13N2由平衡条件和基本假定：第131页/共142页将（b）式代入（a），得用N1表达的T式：n2456o13N2可以判定螺栓1是危险螺栓则：最大剪力N1。（a）（b）第132页/共142页xi第i个螺栓中心的x坐标yi第i个螺栓中心的y坐标yoxx11r1y1把 沿x、y方向分解（右图）第133页/共142页是和中的较小值（单个螺栓承载力）。当y13x1时，略去x的所有项，有近似的简化式:设计条件要求第134页/共142页螺栓群偏心受剪就属此类。这类状态在工程中多见。（3）螺栓群受扭矩、剪力、轴心力共同作用计算+xyiNi riF+xyTVN+=+TV+V状态+T状态III+状态II+NN第135页/共142页xy+V状态状态状态IIxy+状态IIN第136页/共142页合成后，得xy+T状态III状态III第137页/共142页例题4.10试验算一受斜向拉力设计值F120kN作用的C级普通螺栓练的的强度。螺栓M20，钢材Q235。解：(1)单个螺栓的承载力：第138页/共142页（2）换算作用外力（轴力和剪力的作用）在轴心力作用下可认为每个螺栓平均受力第139页/共142页（3）计算由扭矩产生的剪力第140页/共142页（4）受力最大的螺栓1所受的合力所以该连接满足要求第141页/共142页感谢您的观看。第142页/共142页