陕西科技大学 过程装备与控制工程 课件 2机械设计(王宁.ppt

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1、第11章焊接、粘接和铆接11.1焊接11.2粘接11.3铆接习题11.1焊接焊接是利用局部加热、加压使两个以上的金属件在联接处形成原子或分子间的结合而构成的不可拆联接。焊接具有强度高、紧密性好、工艺简单、操作方便、重量轻和劳动强度低等优点，广泛用于金属构架、壳体及机架等结构的制造。　　焊接方法可以归纳为三种基本类型：熔化焊、压力焊和钎焊。熔化焊是最基本的焊接工艺方法，在焊接生产中占主导地位。压力焊及钎焊具有成本低，易于实现机械化、自动化操作等特点。熔化焊又分为电弧焊、电渣焊、激光焊、气焊等，在机械制造中最常用的是电弧焊。电弧焊是利用焊条(或焊丝)与焊接件间形成

2、的电路，在两极间引起电弧产生的电弧热加热并熔融金属和焊条，使熔融的金属混合并填充焊缝而形成的联接，见图11-1。电弧焊又分手弧焊、埋弧焊、气体保护焊等。图11-1电弧焊接11.1.1电弧焊缝的基本形式、特点和应用根据焊接件在空间的相互位置，焊接接头基本上可分为对接接头、搭接接头和正交接接头(T形和L形)三种类型。焊接件经焊接后形成的结构部分称为焊缝。焊缝又分为对接焊缝、角焊缝、塞焊缝和槽焊缝等类型，每种类型又有不同的结构形式。各种焊缝基本形式及坡口见表11-1。1.对接焊缝对接焊缝主要用于对接接头以联接位于同一平面内的焊接件。对接焊缝受力较均匀，焊件厚度不大时可不

3、开坡口(见图11-2(a))，但厚度较大时，为了保证焊透，要预先做出各种形式的坡口(见图11-2(b)、(c))，坡口的基本形式见表11-1，坡口的尺寸可参见GB/T985-1988。图11-2对接焊缝2.角焊缝角焊缝主要用于正交接(图11-3(e))和搭接以联接位于不同平面内的焊接件。角焊缝在搭接中，按焊缝布置方式和受力的不同，又可分为端焊缝(图11-3(a))、侧焊缝(图11-3(b))、斜焊缝(图11-3(c))和组合焊缝(图11-3(d))等形式。根据焊接件厚度的不同，角焊缝也有各种形式的坡口，见表11-1，坡口的尺寸可在相关标准中查取。3.塞焊缝和槽焊缝

4、塞焊缝和槽焊缝用于搭接接头焊中，见表11-1。这两种焊缝一般只作为辅助焊缝，以补充主焊缝的强度不足，或用于使焊接件相互贴紧。图11-3角焊缝11.1.2焊接件及焊条的常用材料焊接件的质量与焊接材料的可焊性有关。焊接材料又大多选择金属材料。金属的可焊性是指金属在某种焊接方法和工艺参数等条件下，获得优质焊接接头的难易程度。一般来说，含碳量小于0.25%的碳钢，含碳量小于0.18%(或碳当量小于0.4%)的合金钢，可焊性良好；碳钢的含碳量大于0.45%，合金钢的含碳量大于0.38%，淬裂倾向大，可焊性不好。故焊接件常用材料有：Q195～Q295、15～35钢、低合金钢和

5、可焊性好的其他材料。在焊接中，广泛使用各种型材、板材和管材。焊条常用的材料有：碳钢、低合金钢、不锈钢、铸铁、铜合金等。各种材料又有很多型号，例如常用碳钢焊条型号有：E4301、E4303、E5001、E5003等。型号中的数字，前两位表示熔敷金属的最小抗拉强度(如43表示σB≥43kgf/mm2=420MPa)，第三位数字表示适用于各种位置的焊接(平焊、立焊、仰焊、横焊、平角焊等)，第四位数字表示药皮类型及焊接电源。焊条的材料最好与焊接件的材料相同。选用焊条时应针对具体要求从手册中查取。11.1.3焊缝的受力及破坏形式对接焊缝主要用来承受作用于被焊件所在平面内的拉

6、(压)力或弯矩(见图11-4(a)、(b)、(c))，其正常的破坏形式是沿焊缝断裂(见图11-4(d))。图11-4对接焊缝的受力及破坏形式在角焊缝中，主要有搭接角焊缝(图11-5)和正交接角焊缝(图11-3(e))。搭接角焊缝中的端焊缝(图11-5(a))通常只用来承受拉力；侧焊缝(图11-5(b))及组合焊缝(图11-5(c))可用来承受拉力或弯矩。角焊缝的应力情况很复杂，它的正常破坏形式均如图11-5中的截面A-A、B-B所示，并认为是由于剪切而破坏的。图11-5搭接角焊缝的受力及破坏形式11.1.4焊缝的强度计算在焊缝的强度计算中，通常都是假设应力均匀分布

7、，且在不计残余应力的条件下进行简化计算，并根据实验来取定其许用应力。这样做的原因是：①焊接件受载时，焊缝附近的应力分布非常复杂，应力集中及内应力很难准确决定，作这样的条件性计算可使计算大为简化；②焊接件及焊缝本身多为塑性较大的材料，对应力集中不大敏感；③在设计及制造时，可采取各种措施保证应力集中和内应力不致过大。1.对接焊缝的强度计算方法对接焊缝在承受拉(压)力时(见图11-4(a))，其平均应力及强度条件为(11-1)当承受如图11-4(b)所示的弯矩时，平均应力及强度条件为(11-2)而当承受如图11-4(c)所示的弯矩时，平均应力及强度条件为

8、(11