平角焊焊脚高度的选择以及实施

重型机械、船舶和建筑物、广泛的钢结构框架可能由许多公里的焊接接头组成。其中，，搭接和角接破口三种形式；角焊缝被用于连接角和搭接接头，因为它们比槽焊更经济。也就是说，从边缘准备和装配的角度来看，圆角焊接接头是很容易准备的。

角焊缝的尺寸应该用“a”或he来表示，虽然长度“z”或hf经常使用，而且在焊缝检查时更容易测量。传统上，he的长度被认为是相等的，焊缝在横截面上形成一个等腰三角形。

凸角通常是不受欢迎的，主要有两个原因。a)焊缝金属与母金属在焊缝上的结合可以形成一个重要的应力集中，并对疲劳寿命和脆性断裂产生不利影响;b)在盖子上的多余的焊接金属在不影响联合强度的情况下需要花费时间和金钱。凹角焊缝对疲劳强度有一定的好处，如果需要，一定要指定最小的焊缝厚度。

由于没有切割或机器焊接的要求，角焊缝的制造成本要比焊接焊缝的成本低。虽然它们能够承载大量的负载，但它们不应该被应用在载荷作用下，使焊缝的根部处于紧张状态，尤其是在载荷是动态的情况下——尤其是疲劳寿命大大降低。在这种情况下，可以使用两角焊缝进行双面T焊接。

搭接角焊缝及直角角焊缝的计算厚度he（见图）应分别按下列公式计算：

+1当间隙b≤1.5时，he=0.7hf

+2当间隙1.5＜b≤5时，he=0.7（hf-b）

很明显，在确定焊缝的设计计算厚度时，单腿长度或实际焊缝厚度的测量是不可靠的，但必须考虑焊接的形状。凸焊缝的多余焊缝对设计强度没有任何好处，从成本角度看，焊缝表面应尽可能地平。

角焊缝的冷却速率大于相似的厚度对接接头。有三条路径可以使热从焊缝中消失。这一事实意味着，熔池缺陷风险大增，在高导热性金属，如铝和冷裂纹的风险在碳和低合金钢中增加的可能性更大，这一点有时会被忽视，质量控制可能有些松懈。这给一些装配过程带来了严重的问题。

和对接破口不同的是，焊缝的厚度通常是母金属的厚度，而角焊缝焊缝的尺寸则取决于它所承载的载荷。因此，它可以是设计师指定的任何尺寸，尽管在最小和最大喉咙厚度方面有实际的限制。

采用传统的电弧焊接工艺，很难将实现he小于2mm的焊缝焊在一起。这是由于小角焊缝所经历的快速冷却速率的增加而导致出现冷裂的可能性。角焊缝的最大尺寸一般是两件母材的较薄厚度的厚度，但是非常大的角焊缝可能会造成不可接受的变形和/或极高的残余应力。通常取0.7倍的薄板厚度。

尽管焊缝厚度被认为是设计的最重要的方面，但由于焊缝的机械故障经常发生在熔合线或通过母材本身。碳或低合金钢的其中一个原因是，焊接金属基本上比母金属要强得多。

角焊缝焊脚K（hf）的选取

(1)接头焊缝传递拉、压应力

按等强度计算：[σ]×t=2×0.7K[τ]①式中:

t——垂直板板厚mm

[σ]——钢材抗拉、压许用应力MPa

[τ]——钢材抗剪切许用应力MPa

K(hf)——焊脚mm

∵[τ]=0.7[σ]②

将②式代入①式得：

[σ]×t=2×0.7K×0.7[σ]

则：t=0.98K或0.98hf

一般按hf=t选取。

⑵接头焊缝传递剪应力（常见于钢结构行业如H型钢的平角焊）

按等强度计算：[τ]×t=2×0.7K[τ]③

则：t=1.4K

即:K=0.714t一般按hf=0.7t选取。

3.1角焊缝的最小计算长度应为其焊脚尺寸（hf）的8倍，且不得小于40mm；焊缝计算长度应为扣除引弧、收弧长度后的焊缝长度；

3.2角焊缝的有效面积应为焊缝计算长度与计算厚度（he）的乘积。对任何方向的荷载，角焊缝上的应力应视为作用在这一有效面积上；

3.3断续角焊缝焊段的最小长度应不小于最小计算长度；

3.4角焊缝最小焊脚尺寸宜按表A取值；

3.5当被焊构件中较薄板厚度≥25mm时，宜采用局部开坡口的角焊缝；

3.6采用角焊缝焊接接头，不宜将厚板焊接到较薄板上。

A:角焊缝最小焊脚尺寸

母材厚度t(mm)**1

角焊缝最小焊脚尺寸**2

t≤6

3**3

6＜t≤12

5

12＜t≤20

6

t＞20

8

注：*1.采用不预热的非低氢焊接方法进行焊接时，t等于焊接接头中较厚件厚度，应使用单道焊；采用预热的非低氢焊接方法或低氢焊接方法进行焊接时，t等于焊接接头中较薄件厚度；

*2.焊缝尺寸无需超过焊接接头中较薄件厚度的情况除外；

*3.承受动荷载的角焊缝最小焊脚尺寸为5mm。

【说明】角焊缝最小长度、断续角焊缝最小长度及角焊缝的最小焊脚尺寸规定均为防止因热输入量过小而使母材热影响区冷却速度过快而形成硬化组织，用低氢焊条时由于减少了氢脆的影响，最小角焊缝尺寸可比非低氢焊条时小一些。

4.1船形焊船形焊时焊丝处于垂直位置，熔池处于水平位置，两边焊脚均匀，熔深一致，可保证焊接质量。缺点是装配要求严格，当焊件间间隙大于1.5mm时，易烧穿或出现熔池金属溢漏现象。补救办法是在焊缝背面加设衬垫，可用手工焊封底、采用石棉垫或焊剂铜垫。另外电弧电压不能过高，以防止咬边。焊缝成形系数不能大于2，以防止根部未焊透。推荐船形焊焊接参数。

4.2平角焊平角焊也称斜角焊，优点是对焊件间隙敏感性小，间隙较大时也不至于产生铁液和熔渣流失现象。另外焊件不必在焊完一侧焊缝后翻转焊件以焊接另一侧焊缝，而且还可两侧同时施焊（需有两台焊机或一台双面角焊缝专用焊机）。缺点是单道焊焊脚尺寸最大不能超过8mm，否则只能采用多道焊。

4.2.1水平角缝单道焊时，最大焊脚高度可达7～8mm。焊脚尺寸与板厚相对应，不同的焊脚高度时焊枪指向位置也应不同：焊脚小于5mm时，焊枪指向根部；焊脚大于5mm时，焊枪指向距根部1～2mm处。

4.2.3平角焊焊缝成形与焊丝和焊件的相对位置关系极大，焊丝位置不当易出现立板咬边或未熔合现象。为保证成形，焊丝与立板间夹角应在15°~45°范围内，最好20°~30°，并与立板保持适当距离。电弧电压也不能过高，以减少熔渣，并防止其流溢。使用较细焊丝可保持电弧稳定，也可减小熔池体积，防止熔池金属流失：

4.2.4水平角缝多层焊（参考工程机械行业规范）

焊接第一层时，焊枪与立板夹角20-30°，并指向距根部2～3mm处。电流稍大，略有小幅度摆动，获得带有下淌倾向的不等脚长的焊道。然后焊第二层，焊枪指向第一层焊道的凹处，焊枪与立板夹角45-50°，根据情况采用直线法或小幅度摆动法。此时电流稍小，焊接速度稍快。例如，第一层焊接电流为225A～250A，则第二层时可为175A～200A。电弧电压由第一层的22V～25V降到19V～22V。这样最终可得到表面平滑的等脚长焊缝。

当要求焊角更大时，需要采用三层或三层以上的焊接方法，焊角尺寸与层数、道数的关系见表3。其中第一层可按单道焊要领施焊，得到6mm～7mm焊脚。第二层，焊枪指向第一层焊道与底板的焊趾处，可采用直线或小幅度摆动焊接法。要注意水平板一侧达到所要求的焊脚尺寸，同时保证焊趾整齐美观。如果焊脚要求较小，为8mm～12mm时，第二层焊两道即可；

如果焊脚尺寸为12mm～14mm，第二层需焊三道。

焊脚尺寸超过14mm时，应按以上要领进行三层以上的焊接。但应注意：焊接层数越多，热量累计越多，因而焊道易下淌。所以层数越多时，焊接电流和电弧电压都相应地减小，而焊接速度却要相应地增加。

焊角尺寸及层数、道数关系

焊角尺寸hf（mm）

8

9-10

10-12

14

16

焊接

层次

1-2

3

3-4

4

6

()