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文档简介
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
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