焊接技术及常见焊缝形式

焊接是借助加热（有时还要加压）使被联接的金属零件在联接处熔化又冷却后，靠原子、分子之间的结合构成的一种不可拆联接。

根据实现金属原子或分子间结合的方式不同，焊接可分为熔焊、压焊和钎焊3 大类。其中，应用最多的是熔焊，熔焊中又以电弧焊应用最广。电弧焊是利用电焊机的低压电流，通过电焊条（为一个电极）与被焊件（为另一个电极）间形成的电路，在两极间引起电弧来熔融被焊接部分的金属和焊条，使熔融的金属混合并埴充接缝而形成的联接。本节只概略介绍有关电弧焊的基本知识。

（1）焊接的特点和应用

与铆接相比，焊接具有联接强度高，容易保证紧密性；工艺简单，操作方便；操作中噪声小，劳动强度较低，质量小等优点。焊接还可采用型材、铸件、锻件拼焊成形状复杂的零件，可节省金属，简化制造工艺，降低成本，尤其适合单件或小批量生产的机械零件制造，从而得到广泛应用。电弧焊的应用实例如图5.23 所示。

图5.23　电弧焊的应用

焊接也有以下缺点：

①承受冲击载荷时不如铆接工作可靠。

②焊接质量不易从外部检查。

③会使零件产生变形和残余应力等。

（2）焊接接头和焊缝的基本形式

被焊件的结合部位，称为接头。按被焊件的相互位置，常见的接头有4 种形式：对接接头、搭接接头、T 形接头、角接接头及塞焊缝，如图5.24 所示。

图5.24　常见接头和焊缝形式

被联接件经焊接后形成的结合部分称为焊缝。电弧焊缝主要有对接焊缝与填角焊缝两类。(www.xing528.com)

1）对接焊缝

对接焊缝用来联接同一平面内的被联接件（见图5.24（a）），是一种常见而且经济的焊接结构。这种焊缝传力均匀，可用于承受振动载荷的被联接件，适用的被联接件厚度δ 为3 ～50 mm，甚至更厚。对被焊接件较厚的对接接头，为了保证能够焊透，需在接头处开坡口（见图5.25）。单面焊时开V 形或U 形口；双面焊时开X 形或K 形口。

图5.25　对接接头的坡口形式

2）填角焊缝

填角焊缝主要用来联接不同平面之间的被联接件。其焊缝剖面通常为等腰直角三角形，一般取其腰长K 等于板厚δ（见图5.26）。填角焊缝主要有搭接角焊缝（见图5.26）和正接角焊缝（见图5.27）两种形式。填角焊缝除了承受拉力和压力之外，还可能承受剪切力或者弯矩。焊缝上的应力分布较复杂，很难进行精确计算，通常只进行条件性的简化计算。

图5.26　搭接角焊缝

图5.27　正接角焊缝

（3）采用焊接结构时注意要点

①合理选择母体材料和焊条，根据被焊件厚度选择接头及坡口形式，正确安排焊接工艺，以便于施工，以避免施工不变及残余应力源。

②在满足强度条件的情况下，尽量采用较短的焊缝或采用分段焊，并避免焊缝交叉。这主要是因为熔化的金属冷却时收缩，使焊缝内部产生残余应力，导致焊接件翘曲变形，而交叉焊缝和长焊缝会加剧这种现象。

③焊接中产生的焊接应力通常导致产生裂纹和变形，对结构的强度和配合形状带来不利影响。因此，对重要的焊接结构，尤其是对可焊性差、塑性韧性也较差的钢材进行焊接后，应进行热处理（如退火），以消除残余应力。

对于有强度要求的重要焊缝，必须按照有关行业的规范，计算焊缝的强度。其计算方法查阅有关资料。