焊接相關(guān)計算

1、焊接的有關(guān)計算第一章 基本概念的有關(guān)計算一、焊條藥皮質(zhì)量系數(shù)概念：焊條藥皮質(zhì)量系數(shù)即焊條與藥芯（不包括無藥皮的夾持端）的質(zhì)量比。式中：Kb藥皮質(zhì)量系數(shù)（%）； mo藥皮質(zhì)量（Kg）； ml焊芯質(zhì)量（Kg）。二、焊條藥皮厚度分類（1）薄藥皮焊條 （2）厚藥皮焊條（3）特厚藥皮焊條三、熔敷系數(shù)熔敷系數(shù)指熔焊過程中，單位電流、單位時間內(nèi)，焊芯（或焊絲）熔敷在焊件上的金屬量。式中：熔敷系數(shù)（g/Ah）； m熔敷焊縫金屬質(zhì)量（g）；I焊接電流（A）；t焊接時間（h）。四、熔化系數(shù)熔化系數(shù)指熔焊過程中，單位電流，單位時間內(nèi)，焊芯（或焊絲）的熔化量。式中 ：熔化系數(shù)（g/Ah）； 焊芯原質(zhì)量（g）； 焊后剩

2、下焊芯質(zhì)量（g）；五、熔化速度熔化速度指熔焊過程中，熔化電極在單位時間內(nèi)熔化的長度或質(zhì)量。式中 熔化速度（mm/min）；焊條原長（mm）；L余下焊條頭長度（mm）；T焊接時間（min）。例：某焊條長320mm，經(jīng)過5min的焊接，剩下40mm的焊條頭，求該焊條的熔化速度。解：=（320mm-40mm）/5min=56mm/min答：該焊條的熔化速度為56mm/min。六、熔敷速度熔敷速度指熔焊過程中，單位時間內(nèi)熔敷在焊件上的金屬量。式中：熔敷速度（kg/h）；M焊后焊件的質(zhì)量（kg）；焊前焊件的質(zhì)量（kg）；t焊接時間（h）。七、熱輸入熱輸入指熔焊時，由焊接能源輸入給單位長度焊縫上的熱能。

3、式中：q熱輸入（J/mm）； U電弧電壓（V）； I焊接電流（A）； V焊接速度（mm/s）； 熱效率（焊條電弧焊=0.70.8；埋弧焊=0.80.95；TIG焊=0.5）。例1：用焊條電弧焊焊接Q390（原15MnTi）鋼時，為防止和減小焊接熱影響區(qū)的過熱區(qū)脆化傾向，要求焊接時熱輸入不超過30kj/cm。如果選擇焊接電流為180A,電弧電壓為28V，試計算焊接速度應(yīng)為多少？ 已知：I=180A；q=30kJ/cm；U=28V 求：v=？ 解：由 取=0.7 得： 答：應(yīng)選用的焊接速度為0.118cm/s。例2：已知某鋼材焊接過程中焊條電弧焊的電弧電壓為26V，焊接電流為200A，焊接速度為0

4、.2cm/s，試求其焊接熱輸入（取0.8）。 已知：I=200A；v=0.2cm/s；U=26V；=0.8 求：q=？ 解： 答：焊接熱輸入為20.8kJ/cm。例3：某鋼材在焊接過程中的最佳熱輸入為24kJ/cm，如果采用焊條電弧焊，選用電弧電壓為24V，焊接速度為0.2cm/s，其焊接電流應(yīng)選用多少（=0.8）？ 已知：q=24 kJ/cm；U=24V;v=0.2cm/s；=0.8 求：I=？ 解:由 得 答：電弧電壓應(yīng)是25V。八、熔合比熔合比又稱截面系數(shù)。熔合比指熔焊時，被熔化的母材部分在焊道金屬中所占的比例（如下圖焊縫截面）式中：熔合比（%）； AA填充焊絲（焊條）所占面積； AB母

5、材所占面積。九、碳當(dāng)量碳當(dāng)量即把鋼中合金元素（包括碳）的含量按其作用換算成碳的相當(dāng)含量。它可作為評定鋼材焊接性的一種參考指標(biāo)。國際焊接學(xué)會推薦：日本JIS標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的：CE主要適用于中高強度的非調(diào)質(zhì)低合金高強度鋼（b=500900Mpa）。CE（JIS）主要適用于低碳調(diào)質(zhì)低合金高強度鋼（b=5001000Mpa）。 上述兩個公式都適用于含碳量偏高的鋼種（c0.18%）。這類鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）范圍如下：例如：已知30CrMnSiA鋼的化學(xué)成分如下，求其碳當(dāng)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鋼的碳當(dāng)量為0.77%。十、損失系數(shù) 損失系數(shù)指焊芯（或焊絲）在熔敷過程中的損失量與焊芯（或焊絲）原有質(zhì)量的百分比。式中：m熔化焊芯（或焊絲）質(zhì)量（g）； m1熔敷到焊縫金屬中焊芯（或焊絲）金屬質(zhì)量（g）； vpav熔化電極金屬平均熔化速度（g/h）； vhav熔化金屬平均熔敷速度（g/h）； 熔化系數(shù)（g/Ah）； 熔敷系數(shù)（g/Ah）。 由上述可見，熔敷速度才是反映焊接生產(chǎn)率的指標(biāo)。常用焊條的和見下表表 常用焊條的和焊條型號焊條牌號熔化系數(shù)熔敷系數(shù)（g/Ah）E4301J42310.19.7E4303J4229.168.25E4315J4279.5

7、9E4320J4249.18.2E5015J5079.068.49十一、負載持續(xù)率 負載持續(xù)率是表示焊接電源工作狀態(tài)的參數(shù)，在選定的工作時間周期內(nèi)（我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定500A以下的焊機工作時間周期為5min），負載工作的持續(xù)時間與全周期時間的比值介于01之間，可用百分數(shù)表示。式中：負載持續(xù)率（%）； t選定工作時間內(nèi)負載的時間（min）； T選定的工作時間周期（min）。例 1 某焊機的額定焊接電流是300A，額定負載持續(xù)率是60%，求在工作周期內(nèi)焊機的連續(xù)負載時間。已知：求：連續(xù)負載時間t解： 答：在工作周期內(nèi)連續(xù)負載時間為3min。不同實際負載持續(xù)率條件下，允許使用的輸出電流可按下式計算：式中：

8、額定負載持續(xù)率（%）；實際負載持續(xù)率（%）；額定負載持續(xù)率時的額定焊接電流（A）；實際負載持續(xù)率時允許使用的焊接電流（A）。例 2：某電焊機在額定負載持續(xù)率時的額定焊接電流。求實際負載持續(xù)率時允許使用的焊接電流。 已知：。 求：I 解： 答：當(dāng)負載持續(xù)率為80%時，允許使用的焊接電流為259.8A。例 3：某電焊機在額定負載持續(xù)率時的額定焊接電流，求實際使用焊接電流為I=600A時，實際負載持續(xù)率為多少？已知：求；DY解：由 得 答：實際負載持續(xù)率DY為15%。例 4：某電焊機額定負載持續(xù)率，而在實際負載持續(xù)率DY=15%時，允許使用的焊接電流I=600A，求該焊機的額定焊接電流IN。 已知：

9、 求： 解：由 得： 答：該焊機的額定焊接電流=300A。例 5 某電焊機額定焊接電流IN=300A，當(dāng)實際負載持續(xù)率DY=15%時，允許使用的焊接電流I=600A，求該焊機的額定負載持續(xù)率。 已知： 求： 解：由 得 答：該焊機的額定負載持續(xù)率為60%。例 6：已知某電焊機額定焊接電流IN=300A，額定負載持續(xù)率，當(dāng)實際負載持續(xù)率DY=40%時，在5min周期內(nèi)焊接電流可持續(xù)幾分鐘？解：由 得 答：在40%實際負載持續(xù)率下，焊接周期為5min時，焊接電流可持續(xù)2min。第二章 焊接基礎(chǔ)的有關(guān)計算一、熔池長度熔化焊時，熔池的形成需要一定的時間，經(jīng)過這個時間以后，就進入準(zhǔn)穩(wěn)定時期，這時的熔池形

10、狀、質(zhì)量、尺寸等都不在發(fā)生變化。熔池的寬帶與深度是沿x軸連續(xù)變化的。在一般情況下，隨著焊接電流的增加、熔池最大深度增大，熔池的最大寬度相對減小，隨著電弧電壓升高，熔池最大深度減小，熔池最大寬度增加。熔池長度L可由下式進行近似估算：式中：L熔池長度（mm）； C比例常數(shù)（mm/kV）； P電弧功率（kW）； U電弧電壓（V）； I焊接電流（A）。 C與焊接方法及焊接電流有關(guān)，見下表表 C與焊接方法及焊接電流的關(guān)系焊接方法焊接電流I/AC/（mm/kW）焊條電弧焊1003003.25.5埋弧焊1503703.54.850030002.43.2TIG焊6002.85MIG焊2003003.84.8例

11、：埋弧焊時，U=28，=300A，試求埋弧焊熔池的長度（設(shè)C=4mm/kW）。 解： 答：熔池長度為33.6mm。二、熔池在液態(tài)存在的最長時間tmax 式中：L熔池的長度（cm）； v焊接速度（cm/s）。例：不銹鋼氬弧焊，焊接電流為100A，電弧電壓為23V，焊接速度v=7.2m/h，求熔池存在的最長時間（設(shè)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：熔池存在的最長時間為2.61s。三、熔池平均存在時間tav熔池的質(zhì)量大小、電

12、弧電壓、焊接速度、焊接電流以及熔池的幾何形狀及物理參量等，都將確定熔池平均存在時間tav，熔池的幾何形狀及物理參量見下表式中：熔池質(zhì)量（g）；熔池液態(tài)金屬的密度（g/cm3）；焊接速度（cm/s）；焊縫的橫截面積（cm2）。例：已知焊條電弧焊的熔池質(zhì)量mp=3.2g，焊縫橫截面積aw=0.262cm2，焊接速度v=0.25m/s。求熔池平均存在時間（設(shè)=7.8g/cm3）。 解： 答：熔池平均存在時間為6.27s。四、傳熱及冷卻 在鋼板上進行單道全熔透焊接時，離焊縫熔合線x？遠處峰值溫度的計算公式：式中 ：體積比熱容（0.0044J/mm3×）；焊接厚度（mm）；離焊縫熔合線的距離（

13、mm）；焊件初始溫度（）；焊接熱輸入（J/mm）；熔化溫度（）。焊接方法焊接參數(shù)熔池長度L（cm）焊縫橫截面積熔池質(zhì)量熔池表面積熔池平均存在時間熔池比表面積極性焊絲直徑I(A)U(V)V(cm/s)光焊絲正514023017190.251.091.880.1063.2740.712.50.71.712.16.311.3焊條電弧焊氧化鐵型焊條正5140230260.251.513.070.1180.3351.287.21.053.652.14.77.18.2埋弧焊不銹鋼焊絲HJ431、H18CrMoA反320037027280.5923.980.0850.361. 911.51.253.651.93.53.26.6氬弧焊不銹鋼焊絲H1Cr18Ni9Ti反22003002324.50.741.8