焊接接头的种类及接头型式

焊接中，由于焊件的厚度、结构及使用条件的不同，其接头型式及坡口形式也不同。焊接接头型式有：对接接头、T形接头、角接接头及搭接接头等。

（1）对接接头：两件表面构成大于或等于135°，小于或等于180°夹角的接头，叫做对接接头。在各种焊接结构中它是采用最多的一种接头型式。

钢板厚度在6mm以下，除重要结构外，一般不开坡口。

厚度不同的钢板对接的两板厚度差(δ-δ1)不超过表1-2规定时，则焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选取；否则，应在厚板上作出如图1-8所示的单面或双面削薄；其削薄长度L≥3(δ-δ1)。

图1-8 不同厚度板材的对接

表1-2

（2）角接接头：两焊件端面间构成大于30°、小于135°夹角的接头，叫做角接接头，见图1-9。这种接头受力状况不太好，常用于不重要的结构中。

图1-9 角接接头

（3）T形接头：一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头，叫做T形接头。

（4）搭接接头：两件部分重叠构成的接头叫搭接接头，见图1-11。

图1-11 搭接接头

搭接接头根据其结构形式和对强度的要求，分为不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊三种形式，见图1-11。

I形坡口的搭接接头，一般用于厚度12mm以下的钢板，其重叠部分≥2(δ1+δ2)，双面焊接。这种接头用于不重要的结构中。

当遇到重叠部分的面积较大时，可根据板厚及强度要求，分别采用不同大小和数量的圆孔内塞焊或长孔内角焊的接头型式。

焊缝坡口的基本形式与尺寸

（1）坡口形式

根据坡口的形状，坡口分成I形(不开坡口)、V形、Y形、双Y形、U形、双U形、单边V形、双单边Y形、J形等各种坡口形式。

V形和Y形坡口的加工和施焊方便(不必翻转焊件)，但焊后容易产生角变形。

双Y形坡口是在V形坡口的基础上发展的。当焊件厚度增大时，采用双Y形代替V形坡口，在同样厚度下，可减少焊缝金属量约1/2，并且可对称施焊，焊后的残余变形较小。缺点是焊接过程中要翻转焊件，在筒形焊件的内部施焊，使劳动条件变差。

U形坡口的填充金属量在焊件厚度相同的条件下比V形坡口小得多，但这种坡口的加工较复杂。

（2）坡口的几何尺寸

1、坡口面：待焊件上的坡口表面叫坡口面。

2、坡口面角度和坡口角度：待加工坡口的端面与坡口面之间的夹角叫坡口面角度，两坡口面之间的夹角叫坡口角度，见图1-12。

3、根部间隙：焊前在接头根部之间预留的空隙叫根部间隙，见图1-12。其作用在于打底焊时能保证根部焊透。根部间隙又叫装配间隙。

4、钝边：焊件开坡口时，沿焊件接头坡口根部的端面直边部分叫钝边，见图1-12。钝边的作用是防止根部烧穿。

5、根部半径：在J形、U形坡口底部的圆角半径叫根部半径(见图1-12)。它的作用是增大坡口根部的空间，以便焊透根部。

图1-12 坡口的几何尺寸

焊接工艺参数及其对焊缝形状的影响

焊接时，为保证焊接质量而选定的各项参数(例如焊接电流、电弧电压、焊接速度、线能量等)的总称叫焊接工艺参数。所谓线能量是指熔焊时，由焊接热源输入给单位长度焊缝上的能量焦尔/厘米或焦尔/毫米(J/cm或J/mm)，亦称热输入。

线能量的计算公式为：

式中：Q——线能量，J/cm或J/mm;

I——焊接电流，A;

U——电弧电压，V;

V——焊接速度，cm/s或mm/s。

（1）焊接电流

当其它条件不变时，增加焊接电流，则焊缝厚度和余高都增加，而焊缝宽度则几乎保持不变(或略有增加)，这是埋弧自动焊时的实验结果。分析这些现象的原因是：

1)焊接电流增加时，电弧的热量增加，因此熔池体积和弧坑深度都随电流而增加，所以冷却下来后，焊缝厚度就增加。

2)焊接电流增加时，焊丝的熔化量也增加，因此焊缝的余高也随之增加。如果采用不填丝的钨极氩弧焊，则余高就不会增加。

3)焊接电流增加时，一方面是电弧截面略有增加，导致熔宽增加;另一方面是电流增加促使弧坑深度增加。由于电压没有改变，所以弧长也不变，导致电弧潜入熔池，使电弧摆动范围缩小，则就促使熔宽减少。由于两者共同的作用，所以实际上熔宽几乎保持不变。

（2）电弧电压

当其它条件不变时，电弧电压增长，焊缝宽度显著增加而焊缝厚度和余高将略有减少，见图1-30。这是因为电弧电压增加意味着电弧K度的增加，因此电弧摆动范围扩大而导致焊缝宽度增加。其次，弧长增加后，电弧的热量损失加大，所以用来熔化母材和焊丝的热量减少，相应焊缝厚度和余高就略有减小。

图1-30 电弧电压对焊缝形状的影响

由此可见，电流是决定焊缝厚度的主要因素，而电压则是影响焊缝宽度的主要因素。因此，为得到良好的焊缝形状，即得到符合要求的焊缝成形系数，这两个因素是互相制约的，即一定的电流要配合一定的电压，不应该将一个参数在大范围内任意变动。

（3）焊接速度

焊接速度对焊缝厚度和焊缝宽度有明显的影响。当焊接速度增加时，焊缝厚度和焊缝宽度都大为下降，见图1-31。这是因为焊接速度增加时，焊缝中单位时间内输入的热量减少了。

图1-31 焊接速度对焊缝形状的影响

从焊接生产率考虑，焊接速度愈快愈好。但当焊缝厚度要求一定时，为提高焊接速度，就得进一步提高焊接电流和电弧电压，所以，这三个工艺参数应该综合在一起进行选用。