焊接(角焊缝)
第八讲 角焊缝的形式和计算
lw1
N1 N3
N2 lw2
e1
N
e2 b
N1
k1 N
N3 2
x
(3 24)
角焊，且转角处必须连续施焊。
lw
t1
t2
2hf
b
5t1且25
D. 在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度 的5倍，且不得小于25mm。
三、直角角焊缝的基本计算公式
１．应力分析
剪应力τf
A. 侧面焊缝应
力分析
N
N
lw
试验表明侧面角焊缝主要承受剪力，强度相对较低， 塑性性能较好。因外力通过焊缝时发生弯折，故剪应 力沿焊缝长度分布不均匀，两端大中间小，lw/hf越 大剪应力分布越不均匀。
注： 1、当实际长度大于以上值时，计算时不与考虑； 2、当内力沿侧焊缝全长分布时，不受上式限制。
4.侧面角焊缝的最小计算长度
对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热严 重且起落弧坑相距太近，以及可能产生缺陷，使焊缝 不可靠。故为了使焊缝具有一定的承载力，规范规定 ：
lw 8hf 且不得小于40mm
t hf t1
t1
hf
t1
3.侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均，
两端大而中间小。焊缝长度越长，应力集中系数越大 。如果焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后 ，继续加载，应力会渐趋均匀；当焊缝长度达到一定 的长度后，可能破坏首先发生在焊缝两端，故：
l w 60h f
二、角焊缝的构造
１、最小焊脚尺寸hf,min
为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬硬组
织，导致母材开裂，hf,min应满足以下要求:
h f ,min 1.5 t 2
co2焊角焊缝焊道截面积计算公式
co2焊角焊缝焊道截面积计算公式
1. 焊接角度的选择
焊接角度是指焊枪与焊接板的夹角，通常为45度或60度。
选择适当的焊接角度可提高
焊接质量和生产效率。
一般来说，焊接角度越大，焊接速度越快，但焊缝质量可能会降低；焊接角度越小，焊缝质量可能会提高，但焊接速度可能会减慢。
2. 焊缝宽度的计算
焊缝宽度是焊接道中心线到焊缝边缘的距离，通常用焊道宽度的一半表示。
焊缝宽度的计
算公式如下：
焊缝宽度 = （焊丝直径 - 金属板厚度）/ 2
其中，焊丝直径为焊接使用的焊丝直径，金属板厚度为被焊接金属板的厚度。
根据焊缝宽
度的计算结果，可以调整焊接参数以满足质量要求。
3. 焊道截面积的计算
焊道截面积是焊接道的横截面积，可以用来评估焊接质量和焊接效率。
焊道截面积的计算
公式如下：
焊道截面积 = （焊缝宽度 + 金属板厚度）× 焊接速度
其中，焊缝宽度和金属板厚度已在上文中介绍，焊接速度是焊接道在单位时间内焊接的长度，通常以毫米/分钟表示。
焊道截面积的计算结果可以用来选择适当的焊接参数，以确
保焊接质量和效率。
总结
CO2焊接中焊角、焊缝宽度和焊道截面积是影响焊接质量的重要因素，选择合适的参数可
以提高焊接质量和生产效率。
通过计算焊接角度、焊缝宽度和焊道截面积，可以优化焊接
过程，确保焊接质量达到要求。
希望以上介绍对CO2焊接感兴趣的读者有所帮助。
焊接角焊缝解读
（2）斜角角焊缝
（d）斜锐角焊缝 （e）斜钝角焊缝
d)
e)
（f）斜凹面角焊缝
f)
两焊边夹角α>90°或α<90°的焊缝称为斜角
角焊缝。斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中 。
对于α>135°或α<60°斜角角焊缝，除钢管结 构外,不宜用作受力焊缝。
我们主要讨论直角焊缝
按角焊缝与外力的关系可分为：
（1）正面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直。 （2）侧面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向平行。 （3）斜焊缝：作用力方向与焊缝方向斜交。
贴边焊缝
t
hf t1
（2）最小焊脚尺寸
为了避免在焊缝金属中由于冷却速度快而产生淬硬
组织，导致母材开裂， hf,min 还应满足以下要求:
h f ,min ? 1.5 t
t1
取整mm数，小数点以后只进不舍。
hf
式中: t——较厚焊件厚度 另外：对埋弧自动焊hf,min 可减小1mm ;
t
t1＜t
对T形连接单面角焊缝hf,min 应增加1mm ;
?V
?
?
?⊥
???
? f ??⊥⊥
N F
作用在T型连接焊缝上 的一般力N，可以分解为平 行于焊缝方向的力V和垂直
于的焊缝方向力F。
V产生??? ；
F产生? f，
? ? f ?
F helw
? ? f分解为： ?⊥和?
有效截面上有：
⊥。
?∥
=
? ⊥ 、 ?⊥ 、 ???。
N helw
2、 角焊缝的强度
当t≤4mm 时, hf,min =t
（3）设计焊角尺寸hf 应满足
角焊缝的焊接既计算
第三章连接返回§3-3角焊缝的构造和计算3.3.1角焊缝的构造一、角焊缝的形式和强度角焊缝（fillet welds）是最常用的焊缝。
角焊缝按其与作用力的关系可分为：焊缝长度方向与作用力垂直的正面角焊缝；焊缝长度方向与作用力平行的侧面角焊缝以及斜焊缝。
按其截面形式可分为直角角焊缝（图3.3.1）和斜角角焊缝（图3.3.2）。
直角角焊缝通常做成表面微凸的等腰直角三角形截面（图3.3.1a）。
在直接承受动力荷载的结构中，正面角焊缝的截面常采用图3.3.1（b）所示的坦式，侧面角焊缝的截面则作成凹面式（图3.3.1c）。
图中的h f为焊角尺寸。
两焊脚边的夹角α＞90°或α＜90°的焊缝称为斜角角焊缝（图3.3.2）。
斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。
对于夹角α＞135°或α＜60°的斜角角焊缝，除钢管结构外，不宜用作受力焊缝。
传力线通过侧面角焊缝时产生弯折，应力沿焊缝长度方向的分布不均匀，呈两端大而中间小的状态。
焊缝越长，应力分布越不均匀，但在进入塑性工作阶段时产生应力重分布，可使应力分布的不均匀现象渐趋缓和。
正面角焊缝（图3.3.3b）受力较复杂，截面的各面均存在正应力和剪应力，焊根处有很大的应力集中。
这一方面由于力线的弯折，另一方面焊根处正好是两焊件接触间隙的端部，相当于裂缝的尖端。
经试验，正面角焊缝的静力强度高于侧面角焊缝。
国内外试验结果表明，相当于Q235钢和E43型焊条焊成的正面角焊缝的平均破坏强度比侧面角焊缝要高出35%以上（图3.3.4）。
低合金钢的试验结果也有类似情况。
由图3.3.4看出，斜焊缝的受力性能和强度介于正面角焊缝和侧面角焊缝之间。
二、角焊缝的构造要求1、最大焊脚尺寸为了避免烧穿较薄的焊件，减少焊接应力和焊接变形，角焊缝的焊脚尺寸不宜太大。
规范规定：除了直接焊接钢管结构的焊脚尺寸hf不宜大于支管壁厚的2倍之外，hf不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍。
角焊缝的焊脚尺寸规定
角焊缝的焊脚尺寸规定
角焊缝的焊脚尺寸是指给定的焊缝的挤出高度或压缩深度，即焊缝两侧与基材之间的距离。
焊脚尺寸直接影响着焊接连接的强度和质量。
焊脚尺寸的规定需要根据具体的焊接要求和材料特性来确定。
在一般的焊接中，角焊缝的焊脚尺寸一般有以下几种情况：
1. 一般焊接情况下，焊脚尺寸一般为焊缝宽度的1/3到1/2，根据不同的焊接要求和材料特性灵活调整。
2. 对于特殊要求的焊缝，如角焊缝处于重要应力集中区域，需要承受较大载荷或弯曲等情况，焊脚尺寸一般增加到焊缝宽度的3/4。
3. 对于角焊缝的焊脚尺寸的规定，也需要考虑焊接过程中的热变形等因素。
在要求控制热变形的情况下，焊脚尺寸一般适当减小，以减小热输入和热影响区域。
4. 根据不同的焊接方式和材料特性，焊脚尺寸也有一些特殊的规定。
例如，对于激光焊接，焊脚尺寸一般为焊缝宽度的
1/10到1/20。
对于焊接异种材料，焊脚尺寸也需要根据不同材料的热膨胀系数来进行调整。
值得注意的是，焊脚尺寸的规定需要根据具体的焊接标准和规范来确定，不同的焊接标准和规范有不同的要求。
根据焊接件的具体要求和设计要求，通过合理的焊脚尺寸规定，可以保证
焊接连接的强度和质量，同时也能够控制焊接过程中的热变形和应力集中等问题。
焊接(角焊缝)解读
由水平平衡关系，得： N1 N N3 L形围焊角焊缝计算公式为：
lw1 N1 2 0.7 hf 1 f f w
N3 hf 3 2 0.7 f f f w lw3
若求出得hf3大于hfmax ,则不能采用L形围焊 未采用绕角焊时 lw3 b hf 3 lw3 b 采用绕角焊时
f——正面角焊缝的强度设计值
④周围角焊缝（三面围焊，菱形）
(
N
f
helw )
f
w f
例 设计如图所示一双盖板的对接接头。已知钢板截 面250x14 ,盖板截面为2-200x10,受轴心力N=700kN （静荷载），钢材Q235，手工焊，焊条E43型。
a)
N N N N
解：确定焊缝的焊脚尺寸hf hfmax=t-(1~2)mm=10-(1~2)mm=8~9mm（施焊时一般难 以焊满整个厚度） 余应力和焊接变形）
式中：b为两侧焊缝的距离；
lw为侧焊缝计算长度； t为较薄焊件的厚度。
（2）在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度 的5倍，且不得小于25mm。 t1 t2
2hf 2hf
（ t 1 ＜ t 2） 且 25mm
5t1
焊缝绕角2hf
（3）当焊缝端部在焊件转角处 时，应将焊缝延续绕过转角加焊2hf。 避开起落弧发生在转角处的应力集
t1 hf,max≤1.2t1
hf
式中: t1—较薄焊件厚度。
t1＜t
②对于板件边缘的角焊缝,尚应满足以下要求：
当 t>6mm时，hf,max≤t-(1～2)mm
当 t≤6mm时，hf,max≤t 若另一焊件厚度t1＜t时，还应满足hf,max≤1.2t1
贴边焊缝
角焊缝合格标准要求
角焊缝合格标准要求
一般≤5mm钢板焊脚h f尺寸为5mm
钢板厚度t≥6~10mm钢板焊脚h f尺寸为钢板厚度-1，即h f=t-1
钢板厚度t≥12~14mm钢板焊脚尺寸为钢板厚度-2，即h f=t-2
钢板厚度t≥16mm以上焊脚尺寸要开破口用全熔透焊接，V型破口焊脚尺寸为1/4板厚；∠型破口焊角尺寸为1/2板厚
以下图为角焊缝：
钢板厚度8的焊缝最小厚度h e为5mm，焊脚h f长度为7mm，为合格焊缝；
钢板厚度10的焊缝最小厚度h e为6mm，焊脚h f长度为9mm，为合格焊缝；
钢板厚度12的焊缝最小厚度h e为7mm，焊脚h f长度为10mm，为合格焊缝；
钢板厚度14的焊缝最小厚度h e为8.5mm，焊脚h f长度为12mm，为合格焊缝；以下为坡口焊：
钢板厚度16的焊脚h f长度为20mm，为合格焊缝；钢板厚度20的焊脚h f长度为25mm，为合格焊缝；。
角焊缝的焊接方法
角焊缝的焊接方法低角焊缝焊接法是一种制作低角度焊缝的焊接技术。
它被广泛应用于车辆排气、空调、机械和结构等领域。
一、特征:1. 小焊缝角度: 通过低角度焊接法可以制作出小焊缝角度，从6度到9度的度数，或者甚至更低，从而达到高强度和高耐腐蚀性的焊缝。
2. 焊接强度: 这种焊接方法可以达到较高的焊接强度，而且不易产生收缩、裂纹等缺陷。
3. 低焊接距离: 这种方法能够很好地控制焊接距离，可以制作出更小的焊缝。
二、低角焊缝焊接方法:1. 前处理: 首先对焊接部位进行清理，去除杂质，最后用车床进行外径调整。
2. 参考焊缝设计: 按照质量标准，制定合理的焊缝尺寸设计，并在焊接部位标识出焊缝的尺寸和角度，以确定焊接质量。
3. 组装焊接部件: 焊接部件以固定的角度组装在焊接台或固定装置上，旨在达到预设的焊缝角度。
4. 加热：焊接熔接金属被用电热或电等离子焊接器加热，以使晶体分布更均匀，焊接强度更高。
5. 熔合：加热好的焊接金属联接在一起，焊接后得到完整的焊缝，形成抗拉强度大、意外断裂可靠的焊缝。
三、低角焊缝焊接法的优势:1. 可制作小角度的焊缝，使焊缝强度大，可以制作出更小的焊缝距离；2. 加热速度快，焊接效率高，可以降低成本；3. 焊接过程外观效果更加光滑，更容易控制焊缝熔接质量，有效防止焊接缺陷；4. 可以节省材料，因为可以制作出小尺寸的焊缝。
四、低角焊缝焊接法的缺陷:1. 焊接技术复杂，工序复杂，要做到质量上乘需要考虑到更多的因素；2. 需要操作工专业技术能力高，容易产生新手“死区”；3. 不适合大角度焊接，且只能使用于单边焊缝；4. 焊接件变形失真大，且焊接部件表面温度较高，变形难以避免。
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lw 8h f 且 40mm
此规定适合正面角焊缝和侧面角焊缝。
（3）侧面角焊缝的计算长度
l w ,min l w l w ,max
3、搭接连接的构造要求
N
2hf 2hf lw l1
N
b
N
l2
N 钢板拱曲
（1）当板件端部仅采用两条侧面角焊缝连接时：
试验结果表明，连接的承载力与b / lw有关。当b / lw ＞1时，连接承载力随比值增大明显下降，这是由于应力 传递的过分弯折而使构件中应力不均所致，为防止连接强 度过分降低，规范规定： b / lw ≤1 为避免因焊缝横向收缩引起板件的拱曲太大，要求： b≤16t（t >12mm）或190mm（t≤12mm）
直角焊缝：=900
a) b) c)
a
普通焊缝 b
平坡焊缝
凹焊缝
普通焊缝：两焊脚尺寸都等于hf ，常用。但应力集中较严重 （材料突变严重）。
平坡焊缝：是在一侧焊脚处将焊缝宽度加宽至1.5hf而成。易焊，应
力集中介于普通焊缝与凹焊缝之间。 凹焊缝：两边的焊缝宽度被加宽成凹面，应力集中小，用于受 动荷的结构中可提高疲劳强度，但手工焊费工。
组织，导致母材开裂， hf,min 还应满足以下要求:
h f ,min 1.5 t
取整mm数，小数点以后只进不舍。 式中: t——较厚焊件厚度
t1
hf
另外：对埋弧自动焊hf,min可减小1mm;
当t≤4mm时, hf,min=t
t1 ＜t
对T形连接单面角焊缝hf,min应增加1mm;
t
（3）设计焊角尺寸hf 应满足
不等边角钢 （短边相连）
不等边角钢 （长边相连）
0.75 0.65
0.25 0.35
（2）角钢用三面围焊与节点板连接的焊缝计算
N1 N3
N2
lw2 lw1 c b
N
x
x
设计时先假定正面角焊缝的焊脚尺寸hf3 ，并求出它 所分担的内力N3 ：
N 3 2 0.7hf3 b f f f w
通过平衡关系，可得肢背和肢尖焊缝分担的内力为:
斜焊缝 正面角焊缝 侧面角焊缝 N 侧面角焊缝
统称为围焊缝
角焊缝的构造要求
为了避免因焊脚尺寸过大或过小而引起“烧穿”、 “变脆”等缺陷，以及焊缝长度太长或太短而出现焊缝 受力不均匀等现象，对角焊缝的焊脚尺寸、焊缝长度还 有限制。在计算角焊缝连接时，除满足焊缝的强度条件 外，还必须满足以下构造要求。 1、焊角尺寸hf的构造要求 （1）最大焊脚尺寸 ①为了避免焊缝处局部过热，减小焊件的焊接残余应力 和残余变形，除钢管结构除外，hf,max应满足以下要求:
且 hfmax <=1.2 tmin =1.2×10=12mm (防止产生较大的残
hf > hf min=1.5(tmax)0.5=5.6mm（防止冷却过快产生淬硬 组织）所以hf 取8mm
1、采用侧面角焊缝
因用双盖板，接头一侧共有4条 焊缝，每条焊缝所需计算长度为：
a)
N N
N
N
N 700103 lw 195.3 取lw 200mm w 4he f f 4 0.7 8 160
肢背焊缝
1 N1 k1 N N3 2
1 肢尖焊缝 N 2 k2 N N3 2
利用前面lw1、 lw2表达式可得肢背、肢尖焊缝的计算长度。 （3）角钢用“L”型焊缝与节点板连接的焊缝计算
N1 N3
lw1 c
b
N
x
x
令N2＝0，由式 N 2 k2 N
1 ，得： N3 N3 2k2 N 2
a y c
d
a
角焊缝强度条件一般表达式：P43
2
f f
w 2 f f f
（2-12）
• 三、角焊缝连接的计算
1、受轴心力作用时的计算 ① 侧焊缝——作用力平行于焊缝长度方向的角焊缝
x c
d a
lw d c a N N N
N w f f f （2-14） helw
h f ,min h f h f ,max
2、焊缝计算长度的构造要求 （1）侧面角焊缝的最大计算长度 侧面角焊缝在弹性工作阶段沿长度方向受力不均 两端大而中间小。焊缝越长，应力集中越显著。如果 焊缝长度不是太大，焊缝两端达到屈服强度后，继续 加载，应力会渐趋均匀；但是当焊缝长度超过某一限 值后，可能首先在焊缝两端发生破坏而逐渐向中间发 展，最终导致焊缝破坏。
式中：b为两侧焊缝的距离；
lw为侧焊缝计算长度； t为较薄焊件的厚度。
（2）在搭接连接中，搭接长度不得小于焊件较小厚度 的5倍，且不得小于25mm。 t1 t2
2hf 2hf
（t1 ＜t2 ） 且 25mm
5t1
焊缝绕角2hf
（3）当焊缝端部在焊件转角处 时，应将焊缝延续绕过转角加焊2hf。 避开起落弧发生在转角处的应力集
盖板总长：L＝（200+2×8）×2+10=442mm,取L＝450mm
2、采用三面围焊
N N
正面角焊缝所能承担的内 力N’为：
N
N
' N ' 2 0.7hf lw f f fw 2 0.7 8 2001.22160 43728 N
接头一侧所需侧缝的计算长度为：
N N ' 700103 437Байду номын сангаас84 lw 73.3mm w 4he f f 4 0.7 8 160
故侧面焊缝计算长度： 当实际长度大于以上限值时，计算时超出部分不予 考虑；但当内力沿侧焊缝全长分布时，lw不受此限制.
lw 60h f
（2）侧面角焊缝的最小计算长度 对于焊脚尺寸大而长度小的焊缝，焊件局部加热严 重且起灭弧坑相距太近，使焊缝不可靠。焊缝越短应力 集中也越严重，故根据经验，规定：
则 523.3 136.7 N 942.9 KN 0.7
K1、 K2——焊缝内力分配系数； N1 、N2 ——分别为角钢肢背和肢 尖传递的内力。
lw1 lw 2
N1 2 0.7hf 1 f f w
N2 2 0.7hf 2 f f w
角钢与节点板连接焊缝的内力分配系数
内力分配系数
截面及连接情况 肢背 k1 0.7 肢尖 k2 0.3
等边角钢
8 6-110 10-150 6-110 10-150
如左图钢桁架节点，弦 杆和腹杆采用双角钢组成的T 形截面，腹杆通过节点板与 弦杆连接。
285
25
（1）角钢用两面侧焊缝与节点板连接的焊缝计算
N1
lw1 c b
N
x
x
N2
lw2
肢背焊缝 肢尖焊缝
be N1 N k1 N b e N 2 N k2 N b
【例】 试确定下图所示承受静态轴心力的三面围焊连接的承 载力及肢尖焊缝的长度。已知角钢为2∠125×10,与厚度 为8mm的节点板连接,其肢背搭接长度为300mm,焊脚尺 寸均为hf=8mm,钢材为Q235B,手工焊,焊条为E43型。
【解】角焊缝强度设计值 f fw 160N / mm2 ，角焊缝内力分 lw3 125mm ，则正 k1 0.7, k2 0.3 ，正面角焊缝长度 配系数 N3 面角焊缝能承担的内力 为：
② 端焊缝——作用力垂直于焊缝长度方向的角焊缝
N f helw
z
N
c
d f y
a c
d a
③ 两方向力综合作用的角焊缝
f f
w 2 f f f
2
提高系数，对承受静力荷载或间 接动力荷载的结构取1.22，对直 接承受动力荷载的结构取1.0。
（2）斜角角焊缝 （d）斜锐角焊缝
d)
（e）斜钝角焊缝
e)
（f）斜凹面角焊缝
f)
两焊边夹角α>90°或α<90°的焊缝称为斜角
角焊缝。斜角角焊缝常用于钢漏斗和钢管结构中。 对于α>135°或α<60°斜角角焊缝，除钢管结 构外,不宜用作受力焊缝。
我们主要讨论直角焊缝
按角焊缝与外力的关系可分为：
（1）正面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向垂直。 （2）侧面角焊缝：作用力方向与焊缝长度方向平行。 （3）斜焊缝：作用力方向与焊缝方向斜交。
2hf
中。
• 二、角焊缝连接的基本计算公式
1、应力分析
焊缝是一个块体，应力状态复杂，计算时把直角三角形 以外的部分去掉，按有效厚度he确定最危险截面（顺着焊缝 方向的平面），通常称为有效截面。
有效截面——焊缝两焊脚面交线（aa）与有效厚度he组 成的截面（下图中adda）。 d b a c hf d a b hf
盖板总长：L＝（73.3+8）×2+10=172.6mmm,取180mm.
2、角钢连接的角焊缝计算
在钢桁架中，角钢腹杆与节点板的连接焊缝常用两面侧焊， 或三面围焊，特殊情况也允许采用 L形围焊。腹杆受轴心力作 用，为了避免焊缝偏心受力，焊缝所传递的合力的作用线应与 角钢杆件的轴线重合。
190
170
• 一、角焊缝的形式和构造
1、角焊缝的形式(按两焊脚边的夹角分) （1）直角焊缝
（a）普通焊缝 （b）平坡焊缝 直角 斜角
（c）深熔(凹)焊缝
a) b) c)
一般采用（a）。但（a）应力集中 较严重，在承受动力荷载时采用（b）、 （c）。
B
E
hf
45°
D
A
C
hf
图中， hf—焊脚尺寸， he—焊缝有效厚度。 并有， he =0.7hf， he—总是450斜面上的最小高度。