第二节合理选择焊缝形式和尺寸

第二节　合理选择焊缝形式和尺寸

一、焊缝尺寸

焊缝尺寸的大小，不仅关系到焊接工作量，而且还对焊接变形产生较大的影响。显然，焊缝尺寸过大，不但焊接量大、填充金属消耗量多，焊接变形也大。因此，在设计焊缝尺寸时，在保证结构承载能力的条件下，应采用较小的焊缝尺寸。对焊接结构的特点不够了解，采用片面加大焊缝尺寸来提高焊缝强度的做法是错误的，这对减小焊接变形是极为不利的。不合理地加大焊缝尺寸，在角焊缝中尤为突出。例如在许多焊接结构中，肋板与腹板间的角焊缝，并不承受很大的工作应力，所以没有必要采用大尺寸的角焊缝。但是，这绝不是说焊缝的尺寸越小越好，因为这不仅要考虑强度问题，也要考虑工艺问题。

过小的焊缝尺寸在焊接过程中，由于冷却速度过快，容易产生焊接缺陷，如焊接裂纹、热影响区的硬度过高等。因此，在保证焊接质量的前提下，应根据板的厚度选取工艺上合理的最小焊缝尺寸。

表2-2为不同厚度的低碳钢板的角焊缝最小焊脚尺寸。由于薄板与厚板连接时，厚板的冷却速度比薄板大，为使焊在厚板上的焊缝不致由于过快的冷却而产生裂纹，则最小焊脚尺寸应较厚板选取。因此，表2-2中的板厚是指两块被焊板的较厚板的板厚。此外，还需注意，角焊缝的最小焊脚尺寸不得超过薄钢板的板厚。

表2-2　角焊缝最小焊脚尺寸

由于低合金钢对冷却速度比较敏感，所以在同样厚度条件下，最小焊脚尺寸比低碳钢焊脚尺寸要大些。

二、坡口形式

坡口形状和坡口角度对角变形的影响很大。从坡口形状来看，X形坡口比V形坡口的角变形小，因为X形坡口是两面进行焊接的，只要选择合理的焊接顺序，便能尽量做到两面角变形互相抵消。

在同样厚度和焊接条件下，如果V形坡口的坡口角度大，则焊缝上下部分熔敷金属体积相差较大，收缩量的差别也大，角变形也就较大。另外对单面V形坡口来说，采用不同的焊接操作方法，其最终的角变形也不一样，采用多层焊要比单层焊时的角变形大，这主要是因为单层焊在焊件厚度方向上的温度分布比多层焊时的均匀。

在对接多层焊时，角变形的角度随焊接层数的增多而增加。U形坡口比V形坡口的角变形小，但一般比X形坡口要大。

因此，除了正确选择焊缝尺寸外，还要合理设计坡口形式。例如，X形坡口的对接接头角变形明显小于V形坡口对接接头的角变形。但是，为了使X形坡口对接接头角变形消除，还要进一步设计X形坡口的具体尺寸。图2-12为将对接焊缝角度变化为零的最佳坡口形式。

图2-12　将对接焊缝角度变化为零的最佳坡口形式

对于受力较大的T形接头和十字形接头，在保证相同强度的条件下，采用开坡口的焊缝（图2-13）不仅比不开坡口的角焊缝动载强度高、焊缝金属量少，而且对减小焊接变形也是有利的。尤其对厚板接头而言，其意义更大。

图2-13　相同承载能力的十字接头

图2-14　箱形梁的不同接头形式

此外，还要注意坡口的位置设计。这就要根据结构的具体情况来安排。例如，在焊接箱形梁时，箱形梁的上下盖板较厚，两块侧板较薄，如果采用图2-14（a）所示的坡口位置，显然焊缝尺寸较大。如果采用图2-14（b）所示的接头形式，焊缝尺寸可以减小。如果采用2-14（c）所示的坡口位置，则可以使焊缝尺寸大大减小。