焊接相关计算

1、精心整理焊接的有关计算第一章基本概念的有关计算一、焊条药皮质量系数概念：焊条药皮质量系数即焊条与药芯（不包括无药皮的夹持端） 式中：Kb药皮质量系数（%）；mo药皮质量（Kg）；ml焊芯质量（Kg）。二、焊条药皮厚度分类（1）薄药皮焊条（2）厚药皮焊条（3）特厚药皮焊条三、熔敷系数熔敷系数指熔焊过程中，单位电流、单位时间内，焊芯（或焊丝）式中：H 熔敷系数（g/Ah）；的质量比。熔敷在焊件上的金属量。m熔敷焊缝金属质量（g）；I焊接电流（A）；-t焊接时间（h）。. _四、熔化系数熔化系数指熔焊过程中，单位电流，单位时间内，焊芯（或焊丝）式中：p熔化系数（g/Ah）；的熔化量。m。焊芯原质量（

2、g）；mi 焊后剩下焊芯质量（g）；五、熔化速度熔化速度指熔焊过程中，熔化电极在单位时间内熔化的长度或质量。式中Vp熔化速度（mm/min）；Lo焊条原长（mm）;L余下焊条头长度（mm）;T焊接时间（min ）。例：某焊条长320mm,经过5min的焊接，剩下40mm的焊条头，求该焊条的熔化速度。解：Vp Lt L = （320mm-40mm）/5min=56mm/min答：该焊条的熔化速度为56mm/min。六、熔敷速度熔敷速度指熔焊过程中，单位时间内熔敷在焊件上的金属量。式中：Vp 熔敷速度（kg/h）；M焊后焊件的质量（kg）；精心整理m。焊前焊件的质量（kg）；t焊接时间（h）。七、

3、热输入热输入指熔焊时，由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热能。 式中：q热输入（J/mm）；U电弧电压（V）；I焊接电流（A）；V焊接速度（mm/s）； n 热效率（焊条电弧焊n =0.70.8 ;埋弧焊n =0.80.95 ； TIG焊n =0.5 ）。例1:用焊条电弧焊焊接Q390（原15MnTi）钢时，为防止和减小焊接热影响区的过热区脆化倾向， 要求焊接时热输入不超过30kj/cm。如果选择焊接电流为180A,电弧电压为28V,试计算焊接速度 应为多少？已知：I=180A； q=30kJ/cm； U=28V-v=?求：解:由 q UI/v 取 n =0.7得:v= UI/q=0.728 1

4、80/30000cm/s=0.118cm/s答：应选用的焊接速度为0.118cm/s。. _例2:已知某钢材焊接过程中焊条电弧焊的电弧电压为26V，焊接电流为200A，焊接速度为0.2cm/s,试求其焊接热输入（n取0.8）0-已知：I=200A; v=0.2cm/s； U=26V; n =0.8求：q=?解：q UI/v=0.826 200/ 0.2kJ/cm=20.8kJ/cm 答：焊接热输入为20.8kJ/cm。例3:某钢材在焊接过程中的最佳热输入为 24kJ/cm,如果采用焊条电弧焊，选用电弧电压为 24V, 焊接速度为0.2cm/s,其焊接电流应选用多少（n =0.8 ）?已知：q=

5、24kJ/cm； U=24V;v=0.2cm/s；n =0.8求：匸?- 解：由q Ul/v得 I=qv/( U)=240.2 103 /(0.8 24)250A 答：电弧电压应是25V。八、熔合比熔合比又称截面系数。熔合比指熔焊时，被熔化的母材部分在焊道金属中所占的比例（如下图焊缝截面） 式中：0熔合比（%）； Aa 填充焊丝（焊条）所占面积； Ab 母材所占面积。九、碳当量碳当量即把钢中合金元素（包括碳）的含量按其作用换算成碳的相当含量。它可作为评定钢材 焊接性的一种参考指标。国际焊接学会推荐：日本JIS标准所规定的：CE主要适用于中高强度的非调质低合金高强度钢（b=500900Mpa）。

6、力=500 1000Mpa）。CE （JIS）主要适用于低碳调质低合金高强度钢（上述两个公式都适用于含碳量偏高的钢种（Gjc 0.18%）。这类钢的化学成分（质量分数）范围如下：例如：已知30CrMnSiA钢的化学成分如下，求其碳当量。0.28 0.350.8 1.10.9 1.20.8 1.1 0.3解：1111丄川十CE CTMn匸CrTMoTV匚二Ni Cu655515=0.35%+1.1%/6+（1.1%+0+0）/5+（0.3%+0）/15=0.77% 答：30CrMnSiA钢的碳当量为0.77%。十、损失系数损失系数指焊芯（或焊丝）在熔敷过程中的损失量与焊芯（或焊丝）原有质量的百分

7、比。 式中：m熔化焊芯（或焊丝）质量（g）;., m1熔敷到焊缝金属中焊芯（或焊丝）金属质量（- g）;vpav熔化电极金属平均熔化速度（g/h）；vhav熔化金属平均熔敷速度（g/h）;P熔化系数（g/Ah）;H熔敷系数（g/Ah）。P和H见下由上述可见，熔敷速度才是反映焊接生产率的指标。常用焊条的表常用焊条的 P和H焊条型号焊条牌号熔化系数P熔敷系数H （g/Ah）1E4301J42310.19.7E4303J4229.168.25E4315J4279.59E4320J4249.18.2E5015J5079.068.49十一、负载持续率负载持续率是表示焊接电源工作状态的参数，在选定的工作时

8、间周期内（我国标准规定500A以下的焊机工作时间周期为 5min）,负载工作的持续时间与全周期时间的比值 介于01之间，可 用百分数表示。式中：DYn 负载持续率（%）；min） o300A，额定负载持续率是60%，求在工作周期内焊机的连续负已知：In 300A; DY n=60%;工作周期T=5min求：连续负载时间t解：DYn * 100%答：在工作周期内连续负载时间为 3min o不同实际负载持续率条件下，允许使用的输出电流可按下式计算: 式中：DYn 额定负载持续率（%）;DY 实际负载持续率（%）;In额定负载持续率时的额定焊接电流（A）；I 实际负载持续率时允许使用的焊接电流（ A

9、）o 例2 :某电焊机在额定负载持续率DYn =60%时的额定焊接电流In 300A。求实际负载持续率DY =80%时允许使用的焊接电流。已知：I N 300A; DY N =60%; DY=80% o求：I解:裕N應 300A 259-8A答：当负载持续率为80%时，允许使用的焊接电流为259.8A 0 例3：某电焊机在额定负载持续率 DYn =60%时的额定焊接电流In300A ,求实际使用焊接电流为I=600A时，实际负载持续率为多少?I已知：DYn =60%； I N300A; l=600A。求;DY解:得 DY二DYI 2N 首=60%3002 = 15%600t选定工作时间内负载的

10、时间（min）; T选定的工作时间周期（ 例1某焊机的额定焊接电流是 载时间。答：实际负载持续率DY为15%0DY=15%时，允许使用的焊接电例4:某电焊机额定负载持续率DYn =60%，而在实际负载持续率流I=600A，求该焊机的额定焊接电流In 0已知：DY N =60%; DY =15%; l=600A。求:得:600A W00A解:=/DYn/60%/V /DY V /W答:该焊机的额定焊接电流I N =300A。例5某电焊机额定焊接电流In=300A，当实际负载持续率 DY=15%时，允许使用的焊接电流I=600A，求该焊机的额定负载持续率DYn。已知：DY =15% ； I=600

11、A ； In 300A。求：DYn6002=60%3002解:由厝N得 DYn=DY 厶=15% I N答：该焊机的额定负载持续率为60%。例6:已知某电焊机额定焊接电流 In=300A，额定负载持续率DYn=60%，当实际负载持续率DY=40%时，在5min周期内焊接电流可持续几分钟？解：由 DY 100%-T得 t=TDY=5min 40%=2min答：在40%实际负载持续率下，焊接周期为 5min时，焊接电流可持续2min。 第二章焊接基础的有关计算一、熔池长度熔化焊时，熔池的形成需要一定的时间，经过这个时间以后，就进入准稳定时期，这时的熔池 形状、质量、尺寸等都不在发生变化。熔池的宽带

12、与深度是沿x轴连续变化的。在一般情况下，随着焊接电流的增加、熔池最大深度增大，熔池的最大宽度相对减小，随着电弧电压升高，熔池最大深度减小，熔池最大宽度增加。熔池长度L可由下式进行近似估算：式中：L熔池长度（mm）;C比例常数（mm/kV）；P电弧功率（kW）；U电弧电压（V）；I 焊接电流（A ）。C与焊接方法及焊接电流有关，见下表表C与焊接方法及焊接电流的关系焊接方法焊接电流I/AC/ (mm/kW)焊条电弧焊1003003.25.5埋弧焊1503703.54.850030002.43.2TIG焊6002.85MIG焊2003003.84.8例：埋弧焊时，U=28V,I =300A，试求埋弧

13、焊熔池的长度（设 C=4mm/kW ）。解：L CUI=4 10-3 28 300mm33.6mm答：熔池长度为33.6mm。二、熔池在液态存在的最长时间tmax式中：L熔池的长度（cm）;-v焊接速度（cm/s）。例：不锈钢氩弧焊，焊接电流为100A，电弧电压为23V，焊接速度v=7.2m/h,求熔池存在的 最长时间（设 C=2.27mm/kW）。-解：L=CUI=2.27X 10-3 x 23x 100mm=5.22mmt ma=L/v=5.22/（7.2 X 1000/3600）s=2.61s答：熔池存在的最长时间为2.61s。、熔池平均存在时间tav-熔池的质量大小、电弧电压、焊接速度

14、、焊接电流以及熔池的几何形状及物理参量等，都将确 定熔池平均存在时间tav，熔池的几何形状及物理参量见下表式中：mp熔池质量（g）;熔池液态金属的密度（g/cm3）;v焊接速度（cm/s）；Aw 焊缝的横截面积（cm2）o例：已知焊条电弧焊的熔池质量 mp=3.2g，焊缝横截面积aw=0.262cm2，焊接速度v=0.25m/s。求熔 池平均存在时间（设=7.8g/cm3）_解：tavmp3.2s 6.27s vAw 7.8 0.25 0.262远处峰值温度的计算公式:30.0044J/mm xE）；式中：C体积比热容（(mm)；答：熔池平均存在时间为6.27so 四、传热及冷却 在钢板上进行

15、单道全熔透焊接时，离焊缝熔合线x ?焊接厚度x离焊缝熔合线的距离（mm）；to 焊件初始温度C）;q焊接热输入（J/mm）；tm -熔化温度（C） o焊接方法焊接参数熔池长焊缝横截熔池1熔池表 熔池熔池极 性焊 丝 直 径I(A)U(V)V(cm/ s)度L (cm)面积质量面积平均 存在 时间比表 面积光焊丝正5140217190.251.0910.106-3.0.71-0.7-1.1-2.16.3-130.882742.571.3焊条电弧 焊氧化铁正5140230260.251.51-3.070.118-0.3351.287.21.05-3.652.1-47.1-8 .2.7型焊条埋弧焊不 锈钢焊丝反3200327280.592-3.980.085-0.1.9-11.25-31.9-33.2-6HJ431、H18CrMoA70361.5.65 -.5.6氩弧焊不锈钢焊丝反22003