坡口就根據設計和工藝的需要,將焊件的待焊區(qū)域加工并裝配成一定幾何形狀的溝槽,從而保證焊縫厚度滿足技術條件。坡口的形狀有I型、V形、Y形、U形、J形、K形、X形等,還可以帶與不帶鈍邊,單邊坡口與雙邊坡口等。坡口主要的尺寸有:坡面角,就是焊件表面的垂直面與坡口面之間的夾角稱為坡面角度,用β表示;坡口角,兩坡口面之間的夾角稱為坡口角度,用α表示,坡口角大有利于焊工操作和接頭焊透;坡口深度,就是焊件表面至坡口底部的距離,用H表示;根部間隙,它是在焊接接頭之間預留的空隙,用b表示,它的存在更能保證根部熔透;鈍邊,焊件在開坡口時,沿焊件厚度方向未開坡口的端面部分,用p表示,鈍邊的作用是防止焊縫根部焊漏;圓弧半徑,對于U形和J形坡口,破口底部采用圓弧過渡,其作用是增大坡口根部的空間,使焊條或焊絲能夠伸入到坡口根部,促使根部熔合良好。根據焊件的結構形式、板厚、焊接方法、焊件材料等的不同,焊接坡口的加工方法也有所不同,常用的坡口加工方法有剪切、銑邊、刨削、車削、熱切割(氣體火焰切割、等離子弧切割、激光切割等)、氣刨等。
要達到設計和工藝的要求,坡口制作時要考慮的因素較多,主要有以下幾個方面:首先,坡口形式位置要便于焊接操作,比如用氣割方法開坡口時,最好采用自動或半自動氣割機,以保證坡口面光滑平整,有利于后續(xù)的焊接工序。如在容器或管道內部不能施焊,應開單面坡口在容器或管道外面焊接;要求焊透的焊縫,在保證不焊漏的前提下,盡量減小鈍邊尺寸,以減少清根量。再如一條熔透對接焊縫或角焊縫,一側為平焊,另一側為仰焊,應在平焊側開大坡口,仰焊側開小坡口,以減小焊工的操作難度。其次,保證焊縫焊透,某些焊縫如厚板對接焊縫、起重機工字梁蓋板與腹板間的角焊縫等,設計要求為焊透焊縫,為了達到焊透效果,需要開坡口焊接;如果采用焊條電弧焊或二氧化碳氣保焊,坡口根部留2~3mm的鈍邊;如果采用埋弧焊,坡口根部留3~6mm的鈍邊,并配合背面清根,可以實現(xiàn)熔透。再者,保證焊縫厚度滿足設計要求,某些焊縫如高層建筑的箱型柱棱角焊縫、電站鋼結構的柱節(jié)點板角焊縫等,為了滿足受力需要,應開坡口,使焊條或焊絲能夠深入到接頭的根部焊接,保證焊接質量。
第四,盡量減小焊縫的填充量,提高生產效率,某些受力較大的厚板角焊縫,如果焊接貼角焊縫,焊腳尺寸很大,焊縫金屬的填充量大,通過適當開坡口焊接,可減少金屬的填充量,并有利于減小焊接變形,提高生產效率。第五,開坡口可調整焊縫金屬的熔合比,熔合比就是指熔焊時被熔化的母材部分在焊縫金屬中的比例。坡口的改變會使熔合比發(fā)生變化,在碳鋼、合金鋼的焊接中,可以通過加工適當?shù)钠驴诟淖內酆媳葋碚{整焊縫金屬的化學成分,從而降低裂紋的敏感性,提高接頭的力學性能。第六,材料的性能決定開坡口的方法,碳素鋼和標準抗拉強度下限值小于540MPa的低合金鋼可采用冷加工方法,也可采用熱加工方法制作坡口。耐熱型低合金鋼、高合金鋼和抗拉強度下限大于540MPa的低合金鋼,宜采用冷加工方法制作坡口,坡口形式和尺寸確定后,破口的加工精度影響到焊接質量和經濟性,應該避免因坡口加工精度造成焊接缺陷。值得注意的是焊前必須請除坡口表面及兩側20mm范圍內的油污、水分、銹蝕氧化皮、其它有害雜質,這樣才能焊出良好的接頭焊縫。