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1、考慮焊縫性質 在設計焊縫尺寸大小及其接頭形式時，首先要確定是工作焊縫還是聯系焊縫。 工作焊縫：與被連接的元件是串聯的，它承擔著傳遞全部載荷的作用，一旦斷裂，結構就會失效，其應力稱為工作應力。  聯系焊縫：焊縫與被連接件是并聯的，它傳遞很小的載荷，主要起元件之間的相互聯系的作用，焊縫一旦斷裂，結構不會立即失效，其應力稱為聯系應力。  工作焊縫必須進行焊縫強度計算； 聯系焊縫則需考慮經濟性而減小、減短焊縫； 具有雙重性的焊縫，既有工作應力又有聯系應力，則只計算工作應力，而不考慮聯系應力； 2、焊接接頭形式選擇 焊接接頭形式可以分為：對接接頭； 搭接接頭； T形接頭； 角接接頭。 不同的接頭形式承載能力和應力分布情況不同。 (1)對接接頭：兩焊件同在一個平面上焊接而成的接頭。  特點：應力集中相對較小，能承受較大的靜載荷和較高的疲勞交變載荷。注意：板厚不同,應將厚板削薄后對接。L≥3 （δ2-δ1）  (2)搭接接頭：兩焊件相互錯疊，在焊件端頭進行焊接的接頭。  特點：應力分布不均勻，疲勞強度較低； 焊前準備和裝配工作比對接接頭簡單； 橫向收縮量比對接接頭小； 適用于被焊結構的狹小處以及密閉的焊接結構。 (3)T形接頭：兩焊件相互垂直，在交角處進行焊接的接頭。  特點：應力分布不均勻，雖然承載能力低，但能承受各種方向的力和力矩，是比較理想的焊接接頭形式。 注意：T形接頭應避免采用單面角焊縫。 (4)角接接頭： 兩焊件邊緣相互垂直，在頂端邊緣上進行焊接的接頭。角接接頭常用于箱形結構，常用的角接頭如下圖： 特點：承載能力低，但能承受各種方向的力和力矩。   3、坡口的設計 (1)坡口作用：主要是增大熔深，提高焊縫截面的有效厚度。  以對接Y形坡口為例： 坡口角度α：35～60°，α太大增加加工余量、焊接成本和變形； 鈍邊高度p：需要熔透時一般為1～3mm； 根部間隙b：保證鈍邊熔透，一般2～4mm，過大容易形成虛焊； 坡口深度H：根據需要的焊縫厚度來設定。 (2)坡口形式： a. 對接焊縫的焊接邊緣可分為卷邊、平對或加工成V形、X形、K形和U形等。 方形對接：無間隙適合于板厚小于3mm；有間隙或帶墊板的對接適合于厚小于16 mm。加工的經濟性最好。  單面V型：適合于板厚在16mm左右； 雙面V型：適合于板厚在在32mm以下； 單面U型：加工難度增加，但比單V型坡口節省焊接材料； 雙面U型：加工難度增加，但比雙V型坡口節省焊接材料； b.角焊縫的坡口形式主要有以下3種：  根據受力情況決定是否需要焊透： 圖a為不開坡口的焊縫，加工的經濟性最好； 對于較厚的板，可采用圖b所示K形坡口，這樣做比不開坡口用大尺寸的角焊縫經濟，而且疲勞強度高； 對要求完全焊透的丁字接頭，采用半V形坡口從一面焊，焊后清根焊滿，如圖c，比采用K形坡口施焊可靠。 (3)坡口設計原則： a. 經濟性原則：在滿足強度要求的前提下，選擇合理的接頭和坡口，減少焊材的填充量，提高焊接效率。 b. 考慮坡口加工：優先選擇便于加工的坡口，如V形、X形。U形和雙U形坡口，加工相對困難。 c. 避免焊接缺陷：采用不適當的坡口形式容易產生焊接缺陷。比如：坡口角度過大，致使焊接熱輸入大，工件變形；鈍邊過高，不能完全熔透，殘留的鈍邊即成了缺陷源。 4、焊縫大小的的設計 (1)對接焊縫的有效厚度S如下圖： S根據焊縫強度要求設計，同時考慮經濟性； 重要焊縫應當采取等強原則，S=δ(較薄板厚) 。 (2)角焊縫的焊腳尺寸K的設計 根據有效截面大小選擇焊腳尺寸。焊腳尺寸K與焊縫有效截面大小a的關系如下圖： 說明：隨著h/k比率的增加，焊縫承受橫向應力的能力相應增加，直到比率為2.75為止。 b.焊腳尺寸K與板厚δ： 如圖雙面等邊角焊縫： 若δ1＜δ2，則a1+a2≥δ1 即0.707(K1+K2)≥δ1 c. 美國鋼結構學會AISC-1.17.6規定： 厚度小于1/4寸（6.35mm）的材料，沿端邊起最大K可以與材料厚度相等； 厚度等于或大于1/4寸的材料，沿端邊起最大垂直K比材料厚度要小1/16寸（1.6mm），在圖紙上特別規定要求焊縫獲得全厚度焊縫高的除外。 d. 最小焊腳尺寸 美國焊接學會結構的焊接規程(D1.1-72)如下： 5、考慮可操作性 接頭位置設計不當，造成焊工無法操作或施焊困難，勢必導致焊接缺陷，為此設計時要考慮操作空間。 |
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