焊接结构力学教学课件-第三章

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1、主讲：史菲焊接结构力学第三章焊接接头2焊接接头的基本概念3-1焊接接头的力学性能3-2焊接接头的工作应力分布和性能3-3焊接接头静载强度计算和设计3-4焊缝代号3-53内容：1.焊接接头及其主要形式2.焊接接头的应力集中3.焊接接头的应力分布4.焊缝静载强度计算本章难点:1.焊接接头的应力分布2.焊缝静载强度计算4电焊条焊件2图3-1手工电弧焊示意图焊件1手工电弧焊焊接过程熔化焊焊接过程动画56焊缝金属熔合线热影响区母材组织成分不同焊接变形与残余应力焊趾与咬边图3-2熔化焊焊接接头结构焊接接头的特性7一、焊接接头焊接接头区

2、域包括：焊缝金属熔合线热影响区母材图3-3焊缝的柱状树枝晶8焊缝凝固过程动画9焊接熔池焊速对结晶形态的影响焊缝凝固过程动画10焊缝金属区：焊接加热时，焊缝金属区的温度在液相线以上，冷却后成为柱状晶铸态组织。熔合区：焊缝与母材交接的过渡区，也称半熔化区。冷却后熔化的金属凝固成铸态组织，未熔化的金属因加热温度过高成为粗晶，其韧性和塑性明显变差，容易产生裂纹和脆性破坏，是焊接接头的危险区域之一。热影响区焊接接头11热影响区：过热区：此区的加热温度范围为固相线至1100℃，具有过热组织或晶粒显著粗大的组织。细晶区：此区的加热温度范

3、围为AC3以上，未达到过热温度，由于焊后空冷，相当于热处理后的正火组织。部分相变区（不完全重结晶区）：此区的加热温度范围为AC3-AC1之间。空冷时为先共析铁素体（细小）和珠光体以及未溶的粗大铁素体组织。焊接接头图3-4低碳钢焊接接头的组织变化12二、影响焊接接头性能的主要因素1.焊接缺陷：焊接裂纹、熔合不良、咬边、夹渣、气孔2.接头形状不连续性3.焊接残余应力和变形4.材质5.焊后热处理6.焊接材料焊条和焊丝等7.焊接方法8.焊接工艺焊接电流、电弧电压、焊接速度和线能量等的总称为工艺参数13焊接缺陷图3-4焊接接头缺陷1

4、4图3-5焊接接头缺陷焊接缺陷15图3-6T形焊接接头层状撕裂焊接缺陷16图3-7T形焊接接头层状撕裂剖面图焊接缺陷17焊接接头设计时必须注意以下几点：1、在不损害强度的前提下，必须尽量减少焊接部位。2、在设计焊接接头时，要注意使接头的可焊性好，并尽可能选用自动化程度较高的焊接方法。3、力求减小焊接接头的拘束应力。避免几条焊缝集中在一起，或者焊缝彼此过于接近，以避免产生裂纹和材质性能变坏。4、对大型焊接结构，必须对胚料的加工精度和接头的装配精度有较严格的技术要求，以避免产生接头错边。18三、焊接接头的基本形式两金属焊件在焊

5、接时的相对位置，有对接、搭接、T形接和角接四种形式，叫做焊接接头形式。焊接后，两焊接件接头缝隙熔接处，叫做焊缝。常见的焊缝形式有对接焊缝、点焊缝和角焊缝等。焊缝焊件1焊件2焊接接头图3-8焊接接头19常见焊接接头形式及焊缝形式对接接头（a）对接焊缝（b）点焊缝（C）角焊缝搭接接头T形接接头角接接头按其结合形式分为：对接接头，盖板接头，搭接接头，T形接头，十字形接头，角接头，端面接头。按焊缝的形状分为：对接焊或开坡口焊接，角焊，塞焊等。20手工电弧焊焊接接头的基本形式和尺寸21手工电弧焊焊接接头的基本形式和尺寸22手工电弧焊

6、焊接接头的基本形式和尺寸对塞焊焊缝尺寸的规定主要是沉入角度和焊缝填充深度.23手工电弧焊焊接接头的基本形式和尺寸24在视图中，可用加粗实线来表示焊缝。角焊缝Ⅰ形焊缝一般情况下，只用粗实线表示可见焊缝。四、焊缝的画法图3-9不同焊缝形式的画法25在视图中，可见焊缝用与轮廓线相垂直的细实线表示，如图（a）所示。不可见焊缝则用虚线段表示，如图（c）所示。在垂直于焊缝的剖视图中，焊缝的剖面形状则应涂黑表示，如图（b）所示。（a）可见焊缝（c）不可见焊缝（b）焊缝剖面图3-10不同焊缝形式的画法四、焊缝的画法26一、焊缝金属的凝固1

7、.熔池体积小，冷却速度快2.熔池中的液态金属处于过热状态3.熔池在运动状态下结晶单道焊组织为典型的柱状晶。柱状晶通常是与等温线垂直的方向长大。图3-11焊缝熔池多层焊时，后续焊道对前一道焊缝重新加热，于是消除了柱状晶，并使晶粒细化。熔池的形状和大小，受母材的热物理性质、尺寸和焊接方法以及工艺参数等因素的影响。27二、焊缝金属的力学性能焊接工艺焊接方法线能量接头形式焊接规范28三、热影响区的力学性能（一）热影响区的强度分布特点（钢材焊接）1200℃，粗晶区，硬度、强度比母材高，塑性比母材低；700-900℃，屈服强度比母材低

8、；低于700℃，无组织变化。（二）热影响区的韧性变化韧性不均匀（三）热影响区热塑性应变脆化（HSE）性能下降，硬度提高和塑性下降图3-12低碳钢焊接接头的性能分布29（四）热影响区的硬化HAZ硬度主要取决于被焊钢种的化学成分和冷却条件；Hmax判断HAZ性能。三、热影响区的力学性能热影响区的强度、塑性和