焊接相关计算

1、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）的质量比。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）熔敷在焊件上的金属量。式中：熔敷系数（g/Ah）； 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）的熔化量。式中 ：熔化系数（g/Ah）； 焊芯原质量（g）； 焊后剩

2、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 熔化速度（mm/min）；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：=（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：熔敷速度（kg/h）；M焊后焊件的质量（kg）；焊前焊件的质量（kg）；t焊接时间（h）。七、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。

3、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）； 热效率（焊条电弧焊=0.70.8；埋弧焊=0.80.95；TIG焊=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 求：v=？ 解：由 取=0.7 得： 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

4、.2cm/s，试求其焊接热输入（取0.8）。 已知：I=200A；v=0.2cm/s；U=26V；=0.8 求：q=？ 解： 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（=0.8）？ 已知：q=24 kJ/cm；U=24V;v=0.2cm/s；=0.8 求：I=？ 解:由 得 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：熔合比（%）； AA填充焊丝（焊条）所占面积； AB母

5、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）。CE（JIS）主要适用于低碳调质低合金高强度钢（b=5001000Mpa）。 上述两个公式都适用于含碳量偏高的钢种（c0.18%）。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。0.280.350.81.10.91.20.81.10.3解： =0.35%+1.1%/6+(1.1%+0+0)/5+(0.3%+0

6、)/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）； 熔化系数（g/Ah）； 熔敷系数（g/Ah）。 由上述可见，熔敷速度才是反映焊接生产率的指标。常用焊条的和见下表表 常用焊条的和焊条型号焊条牌号熔化系数熔敷系数（g/Ah）E4301J42310.19.7E4303J4229.168.25E4315J4279.5

7、9E4320J4249.18.2E5015J5079.068.49十一、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：负载持续率（%）； t选定工作时间内负载的时间（min）； T选定的工作时间周期（min）。例 1 某焊机的额定焊接电流是300A，额定负载持续率是60%，求在工作周期内焊机的连续负载时间。已知：求：连续负载时间t解： 答：在工作周期内连续负载时间为3min。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：

8、额定负载持续率（%）；实际负载持续率（%）；额定负载持续率时的额定焊接电流（A）；实际负载持续率时允许使用的焊接电流（A）。例 2：某电焊机在额定负载持续率时的额定焊接电流。求实际负载持续率时允许使用的焊接电流。 已知：。 求：I 解： 答：当负载持续率为80%时，允许使用的焊接电流为259.8A。例 3：某电焊机在额定负载持续率时的额定焊接电流，求实际使用焊接电流为I=600A时，实际负载持续率为多少？已知：求；DY解：由 得 答：实际负载持续率DY为15%。例 4：某电焊机额定负载持续率，而在实际负载持续率DY=15%时，允许使用的焊接电流I=600A，求该焊机的额定焊接电流IN。 已知：

9、 求： 解：由 得： 答：该焊机的额定焊接电流=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。 已知： 求： 解：由 得 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，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 得 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

10、状、质量、尺寸等都不在发生变化。熔池的宽带与深度是沿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

11、：埋弧焊时，U=28，=300A，试求埋弧焊熔池的长度（设C=4mm/kW）。 解： 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=2.27×10-3×23×100mm=5.22mm tmax=L/v=5.22/(7.2×1000/3600)s=2.61s答：熔池存在的最长时间为2.61s。三、熔池平均存在时间tav熔池的质量大小、电

12、弧电压、焊接速度、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：熔池质量（g）；熔池液态金属的密度（g/cm3）；焊接速度（cm/s）；焊缝的横截面积（cm2）。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： 答：熔池平均存在时间为6.27s。四、传热及冷却 在钢板上进行单道全熔透焊接时，离焊缝熔合线x？远处峰值温度的计算公式：式中 ：体积比热容（0.0044J/mm3×）；焊接厚度（mm）；离焊缝熔合线的距离（

13、mm）；焊件初始温度（）；焊接热输入（J/mm）；熔化温度（）。焊接方法焊接参数熔池长度L（cm）焊缝横截面积熔池质量熔池表面积熔池平均存在时间熔池比表面积极性焊丝直径I(A)U(V)V(cm/s)光焊丝正514023017190.251.091.880.1063.2740.712.50.71.712.16.311.3焊条电弧焊氧化铁型焊条正5140230260.251.513.070.1180.3351.287.21.053.652.14.77.18.2埋弧焊不锈钢焊丝HJ431、H18CrMoA反320037027280.5923.980.0850.361. 911.51.253.651.93.53.26.6氩弧焊不锈钢焊丝H1Cr18Ni9Ti反22003002324.50.741.8