钢结构焊接学习.pptx

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1、（2）常用焊接方法（2-1）电弧焊 通过通电后焊条与焊件之间产生的强大通过通电后焊条与焊件之间产生的强大 电弧提供热源，溶化的焊条（焊丝）与焊电弧提供热源，溶化的焊条（焊丝）与焊 件溶化部分形成焊缝。焊缝质量可靠，为件溶化部分形成焊缝。焊缝质量可靠，为 最常用的一种焊接方法。最常用的一种焊接方法。分手工电弧焊和自动埋弧焊（半自动）分手工电弧焊和自动埋弧焊（半自动）。第1页/共99页手工电弧焊接工艺Q235-E43；Q345-E50；Q390-E55第2页/共99页自动埋弧焊接工艺Q235-H08、H08A、H08MnA;Q345、Q390-H08A、H08E、H08Mn第3页/共99页（2-2

2、）电阻焊 利用电流通过焊件接触点表面产生的热量熔化金属，再通过压力使其焊合。适用薄壁型钢（12mm内）。（2-3）气 焊 利用乙炔在氧气中燃烧而形成的火焰来熔化金属，形成焊缝。适用薄钢板或小型结构。第4页/共99页各种连接的特点焊接连接：优点：不削弱构件截面，构造简单，节约钢材，加工方便，可采用自动化操作，生产效率高。刚度较大、密封性能好。缺点：焊缝附近存在热影响区，由高温快速降到常温，使钢材脆性加大；存在焊接残余应力及残余变形；焊接结构低温冷脆问题也比较突出。第5页/共99页螺栓连接优点：安装方便，便于拆卸。缺点：需要在板件上开孔和拼装时对孔，制造工作量大；螺栓孔还使构件截面削弱，被连接的板

3、件需要相互搭接或另加拼接板，比焊接连接多费钢材第6页/共99页（3）各种连接的特点第7页/共99页3.2 对接焊缝构造与计算对接焊缝的构造 1、形式第8页/共99页第9页/共99页2、对接焊缝的优缺点 优点：用料经济、传力均匀、无明显的 应力集中，利于承受动力荷载。缺点：需剖口，焊件长度要精确。第10页/共99页3、对接焊缝的构造处理变厚度板对接变宽度板对接 第11页/共99页对接焊缝的构造和计算第12页/共99页第13页/共99页二、弯矩剪力共同作用1、弯曲正应力2、最大剪应力3、折算应力第14页/共99页第15页/共99页第16页/共99页3、折算应力 正应力、剪应力都较大时 第17页/共

4、99页例题例3-2：图3-2所示，荷载设计值F=550kN，偏心距e=300mm，钢材Q235B，手工焊，焊条E43型，焊缝等级三级，使用引弧板，试验算工字钢截面牛腿与钢柱连接的对接焊缝强度。第18页/共99页第19页/共99页第20页/共99页3.3 角焊缝的 构造和计算第21页/共99页角焊缝连接（端焊缝连接）第22页/共99页第23页/共99页角焊缝（三面围焊）第24页/共99页角焊缝的构造1、角焊缝种类 包括直角角焊缝（图a）和斜角角焊缝（图b）第25页/共99页（1 1）、直角角焊缝（a）普通焊缝（b）平坡焊缝（c）深熔焊缝 第26页/共99页（2 2）斜角角焊缝：（a）斜锐角焊缝

5、（b）斜钝角焊缝 （c）斜凹面角焊缝 第27页/共99页（3 3）表示方法第28页/共99页2、角焊缝的受力特点 焊缝破坏面第29页/共99页角焊缝破坏面上的应力第30页/共99页侧焊缝的应力变化:第31页/共99页角焊缝的计算一、受轴心力作用第32页/共99页焊缝有效面积Nx、Ny假定在有效面上均匀分布第33页/共99页第34页/共99页第35页/共99页根据一点应力状态，强度理论根据一点应力状态，强度理论直角角焊缝的基本公式 第36页/共99页第37页/共99页几种特殊情况几种特殊情况正焊缝：侧焊缝：第38页/共99页第39页/共99页斜焊缝，有斜焊缝，有两种方法两种方法：其一：式中 其二

6、：将N沿着垂直、平行两个方向分解成Nx、Ny，分别求出 、，再利用基本公式计算。第40页/共99页例题例题例3-3：图3-3所示的双盖板连接，钢材为Q235-B，手工角焊缝，焊条E43系列，焊脚尺寸 hf=6mm,求该连接所能承受的最大静荷载N。已知：t=12mm,t1=8mm第41页/共99页第42页/共99页第43页/共99页二、角钢与连接板焊接连接第44页/共99页第45页/共99页在分析过程中要求：1、外力的大小平衡 2、外力的作用线必须经过角钢的截面形心根据以上两点，列出受力平衡方程第46页/共99页K1、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N3 端部正面

7、角焊缝能传递的内力 第47页/共99页角钢用两面侧焊缝与节点板连接的焊缝计算 N3=0 。第48页/共99页角钢用“L”型焊缝与节点板连接的焊缝计算 由N2=0 得第49页/共99页例题3-4试设计图所示的双角钢与节点板角焊缝连接，钢材为Q235B 钢，手工焊，焊条为E43型，轴心力设计值N=900kN，分别采用三面围焊、两侧焊进行设计。第50页/共99页第51页/共99页三、弯矩、剪力、轴力共同作用下 轴力、剪力在有效面上平均分配，但弯矩作用不是平均分配第52页/共99页1、轴力N作用下x方向应力 2、剪力作用下，y方向应力 第53页/共99页3、弯矩M作用下，x方向应力第54页/共99页M

8、、V和N共同作用下，焊缝上或下端点最危险处应满足 第55页/共99页例题3-5 如图所示的结构，钢材为Q235-B，手工角焊缝，焊条E43系列，焊脚尺寸 hf=8mm,求该连接所能承受的最大静荷载P。第56页/共99页第57页/共99页第58页/共99页例3-6：图3-6所示的结构，钢材为Q235-B，手工角焊缝，焊条E43系列，焊脚尺寸 hf=8mm,求该连接所能承受的最大动荷载P。已知：t=12mm,tw=8mm.第59页/共99页第60页/共99页第61页/共99页四、扭矩、剪力、轴力共同作用下 第62页/共99页分析时基本假定：1、被连接件是刚体，焊缝是弹性体 2、扭矩作用时，焊缝变形

9、以形心微转 3、剪力、轴力在有效面上均匀分布特别注意：扭矩与弯矩的区别扭矩两个被连接件相对滑移、转动弯矩相对脱开、分离第63页/共99页扭矩T作用下各点应力计算（以A点为例）：Ix+Iy为焊缝计算截面对形心的极惯性矩，x、y为焊缝角点到焊缝形心的坐标距离。第64页/共99页V作用下A点 N作用下A点 第65页/共99页A点合应力，第66页/共99页例3-7如图3-7所示，三面围焊，钢材为Q235-B，手工焊，焊条E43型，偏心量e=50mm。求该角焊缝连接所能承受的最大静态轴心力P。第67页/共99页第68页/共99页第69页/共99页练习题1、偏心力P=150kN，板材Q235AF，焊条为E

10、43型,手工焊，焊缝等级三级，试验算图XT3-3中对接焊缝的强度。第70页/共99页2、果将对接焊缝改为双面角焊缝hf=8mm，角焊缝的hf=6mm，肢背焊缝长度250mm，肢尖焊缝足够长，试求该结构所能承受最大静力荷载P第71页/共99页3、某柱外侧焊接一块侧板，采用两条水平角焊缝焊接如图XT3-13所示，手工焊，焊条E43系列，焊脚尺寸hf=8mm,钢材为Q235-B，板厚均t=12mm。求该连接所能承受的最大动荷载P。第72页/共99页第73页/共99页第74页/共99页第75页/共99页第76页/共99页第77页/共99页第78页/共99页第79页/共99页角焊缝连接的构造要求第80页

11、/共99页第81页/共99页第82页/共99页第83页/共99页第84页/共99页第85页/共99页第86页/共99页第87页/共99页3.4 焊接应力与焊接变形(1)焊接变形和焊接应力产生的原因:焊接过程中焊接过程中,局部区域受到高温作局部区域受到高温作用用,引起不均匀的加热和冷却引起不均匀的加热和冷却,使构件使构件产生变形产生变形.在冷却过程中在冷却过程中,焊缝和焊缝附近的焊缝和焊缝附近的钢材的收缩受到约束而产生应力钢材的收缩受到约束而产生应力.第88页/共99页(2)焊接应力的影响在常温和静荷载作用下，对构件的强度无影响，但对刚度则有影响。塑性变形降低，容易产生裂缝。疲劳强度降低。使稳定

12、承载力降低。使构件提前进入塑性阶段。第89页/共99页(3)主要焊接应力纵向收缩引起的纵向应力(焊缝方向的应力):第90页/共99页横向应力(与焊缝垂直方向):考虑整体冷却与焊接次序的叠加焊接次序的影响第91页/共99页焊缝厚度方向的焊接应力:厚度小于 25mm时，厚度方向应力不大；但板厚大于50mm时，厚度方向应力可达50N/mm2左右。第92页/共99页(4)焊接变形主要形式:纵向收缩、横向受缩、弯曲变形、角变形、波浪变形、扭曲变形等。减少焊接变形的方法：（4-1）采用合适的焊接顺序；（4-2）尽可能对称焊接；（4-3）焊接前施加相反的预变形；（4-4）机械校正法和锤击法。第93页/共99页（5）减少焊接应力的方法 焊前预热、焊后回火加热6000C，然后冷却；焊接后进行锤击。（6 6）焊接变形演示）焊接变形演示第94页/共99页第95页/共99页对接焊缝的计算第96页/共99页第97页/共99页第98页/共99页感谢您的观看。第99页/共99页