焊接相關(guān)計(jì)算

1、焊接的有關(guān)計(jì)算第一章基本概念的有關(guān)計(jì)算一、焊條藥皮質(zhì)量系數(shù)的質(zhì)量比。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）m0“Kb0100%mi式中：Kbmomi-藥皮質(zhì)量系數(shù)（）；-藥皮質(zhì)量（Kg）;焊芯質(zhì)量（Kg）。二、焊條藥皮厚度分類（1）薄藥皮焊條焊條直徑do焊芯直彳至-1.2（2）厚藥皮焊條1.2-焊芯直彳仝一1.5（3）特厚藥皮焊條焊條直徑,-8:二焊芯直徑三、熔敷系數(shù)熔敷在焊件上的金屬量。熔敷系數(shù)指熔焊過程中，單位電流、單位時(shí)間內(nèi)，焊芯（或焊絲）Itm°-miIt式中:«h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(shí)間（h）

2、。四、熔化系數(shù)的熔化量。熔化系數(shù)指熔焊過程中，單位電流，單位時(shí)間內(nèi)，焊芯（或焊絲）m。-miIt式中：ap熔化系數(shù)（g/Ah）；mo焊芯原質(zhì)量（g）；mi焊后剩下芯質(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(shí)間內(nèi)熔化的長度或質(zhì)量。vpLo-Lt式中vp熔化速度（mm/min）;Lo焊條原長（mm）;L余下焊條頭長度（mm）;T焊接時(shí)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：vp=L*L=（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

3、時(shí)間內(nèi)熔敷在焊件上的金屬量。vpm一m0式中：Vp熔敷速度（kg/h）；M焊后焊件的質(zhì)量（kg）;m0焊前焊件的質(zhì)量（kg）；t焊接時(shí)間（h）。七、熱輸入熱輸入指熔焊時(shí)，由焊接能源輸入給單位長度焊縫上的熱能。q=UI/v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）;Y熱效率（焊條電弧焊Y=0.70.8;埋弧焊Y=0.80.95;TIG焊刀=0.5）。例1:用焊條電弧焊焊接Q390（原15MnTi）鋼時(shí)，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(shí)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(jì)算焊接速度應(yīng)為多少？已

4、知：I=180A;q=30kJ/cm；U=28V求：v=?解：由q="UI/v取刀=0.7得：v=UI/q=0.728180/30000cm/s=0.118cm/s答：應(yīng)選用的接速度為0.118cm/so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0.2cm/s,試求其焊接熱輸入（刀取0.8）。已知：I=200A;v=0.2cm/s；U=26V;刀=0.8求：q=?解：q=i；UI/v=0.826200/0.2kJ/cm=20.8kJ/cm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

5、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（刀=0.8）?已知：q=24kJ/cm;U=24V;v=0.2cm/s;刀=0.8求：I=?解：由q="UI/v得I=qv/(U)=240.2103/(0.824)=250A答：電弧電壓應(yīng)是25V。八、熔合比熔合比又稱截面系數(shù)。（如下圖焊縫截面）熔合比指熔焊時(shí)，被熔化的母材部分在焊道金屬中所占的比例焊道AbAbAa式中：0熔合比（）;Aa填充焊絲（焊條）所占面積;Ab母材所占面積。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(píng)定鋼材焊接性的一種參考指標(biāo)。國際焊接學(xué)會(huì)推薦

6、：11,'CE=C-'Mn-'Cr65日本JIS標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的：11CE=C''Mn6241-'Mo515NiSi1.40NiCrMoI，vCE主要適用于中高強(qiáng)度的非調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)度鋼（cb=500900Mpa）。CE（JIS）主要適用于低碳調(diào)質(zhì)低合金高強(qiáng)度鋼（cb=5001000Mpa）。上述兩個(gè)公式都適用于含碳量偏高的鋼種（gx>0.18%）o這類鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）范圍如下:«C<0.2%®Si<0.55%«Mn<1.5%8cu00.5%«Ni<2.5%七萬1.25%M

7、oW0.7%V<0.1%B00.006%例如：已知30CrMnSiA鋼的化學(xué)成分如下，求其碳當(dāng)量。0cO，Mn«SiCr0.280.350.81.10.91.20.81.1<0.3有11111斛。CE=C'Mn'Cr'Mo''V'1Ni'Cu655515=0.35%+1.1%/6+（1.1%+0+0）/5+（0.3%+0）/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。=m-m1=vpav-vhav=id或d=（

8、i-中心mVpav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）;«p熔化系數(shù)（g/Ah）;3H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0tp和0tH見下表表常用焊條的0tp和aH焊條型號(hào)焊條牌號(hào)熔化系數(shù)£P熔敷系數(shù)3H（g/Ah）E4301J42310.19.7E4303J4229.168.25E4315J4279.59E4320J4249.18.2E5015J5079.068.49十一、負(fù)載持續(xù)率負(fù)載持續(xù)率是表

9、示焊接電源工作狀態(tài)的參數(shù)，在選定的工作時(shí)間周期內(nèi)（我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定500A以下的焊機(jī)工作時(shí)間周期為5min）,負(fù)載工作的持續(xù)時(shí)間與全周期時(shí)間的比值介于01之間，可用百分?jǐn)?shù)表示。DYn=：100%式中：DYn負(fù)載才t續(xù)率（）；t選定工作時(shí)間內(nèi)負(fù)載的時(shí)間（min）;T選定的工作時(shí)間周期（min）。例1某焊機(jī)的額定焊接電流是300A,額定負(fù)載持續(xù)率是60%,求在工作周期內(nèi)焊機(jī)的連續(xù)負(fù)載時(shí)間。已知：In=300A;DYn=60%;工作周期T=5min求：連續(xù)負(fù)載時(shí)間t解：DYn=-100%Tt=TDNY=5min60%=3min答：在工作周期內(nèi)連續(xù)負(fù)載時(shí)間為3min。不同實(shí)際負(fù)載持續(xù)率條件下，允許使用的輸

10、出電流可按下式計(jì)算：式中：DYn額定負(fù)載持續(xù)率（）;DY實(shí)際負(fù)載持續(xù)率（）；IN額定負(fù)載持續(xù)率時(shí)的額定焊接電流（A）;I實(shí)際負(fù)載持續(xù)率時(shí)允許使用的焊接電流（A）。例2:某電焊機(jī)在額定負(fù)載持續(xù)率DYn=60%時(shí)的額定焊接電流IN=300A。求實(shí)際負(fù)載持續(xù)率DY=80%時(shí)允許使用的焊接電流。已知：In=300A;DYn=60%;DY=80%。求：IDYn60%解：l='nIn:，;：300A=259.8A,DY80%答：當(dāng)負(fù)載才I續(xù)率為80%時(shí)，允許使用的焊接電流為259.8A。例3:某電焊機(jī)在額定負(fù)載持續(xù)率DYn=60%時(shí)的額定焊接電流In=300A,求實(shí)際使用焊接電流為I=600A時(shí)，

11、實(shí)際負(fù)載持續(xù)率為多少?已知：DYn=60%;In=300A;I=600A。求；DY解：由|=DYn|nDY得DY=DYn22=60%麗=15%答：實(shí)際負(fù)載持續(xù)率DY為15%。例4:某電焊機(jī)額定負(fù)載持續(xù)率DYn=60%,而在實(shí)際負(fù)載持續(xù)率DY=15%時(shí)，允許使用的焊接電流I=600A,求該焊機(jī)的額定焊接電流In。已知:DYn=60%;DY=15%;I=600Ao求:解:得：|N600A=300ADYnDY60%15%DYn答：該焊機(jī)的額定焊接電流In=300A。5某電焊機(jī)額定焊接電流In=300A,當(dāng)實(shí)際負(fù)載持續(xù)率DY=15%時(shí)，允許使用的焊接電流I=600A,求該焊機(jī)的額定負(fù)載持續(xù)率DYno已

12、知:DY=15%;I=600A;In=300A。求:DYnDYN|NDY解:得DYI26002zn=DY-=15%2=60%In23002答：該焊機(jī)的額定負(fù)載持續(xù)率為60%。例6:已知某電焊機(jī)額定焊接電流In=300A,額定負(fù)載持續(xù)率DYn=60%,當(dāng)實(shí)際負(fù)載持續(xù)率DY=40%時(shí)，在5min周期內(nèi)焊接電流可持續(xù)幾分鐘？解：由DY=t100%T得t=TDY=5min40%=2答：在40%實(shí)際負(fù)載持續(xù)率下，焊接周期為5min時(shí)，焊接電流可持續(xù)2min。第二章焊接基礎(chǔ)的有關(guān)計(jì)算一、熔池長度熔化焊時(shí)，熔池的形成需要一定的時(shí)間，經(jīng)過這個(gè)時(shí)間以后，就進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)定時(shí)期，這時(shí)的熔池形狀、質(zhì)量、尺寸等都不在發(fā)生變

13、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(duì)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(jìn)行近似估算：L-CP=CUI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：埋弧焊時(shí)，U=28V,

14、I=300A,試求埋弧焊熔池的長度（設(shè)C=4mm/kW）。3解：L=CUI=41028300mm=33.6mm答：熔池長度為33.6mm。二、熔池在液態(tài)存在的最長時(shí)間tmaxt=LmaxV式中：L熔池白長度（cm）;v焊接速度（cm/s）。例：不銹鋼僦弧焊，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(shí)間（設(shè)C=2.27mm/kW）。解：L=CUI=2.27X10-3x23X100mm=5.22mmtmax=L/v=5.22/（7.2X1000/3600）s=2.61s答：熔池存在的最長時(shí)間為2.61s。三、熔池平均存在時(shí)間tav熔池的質(zhì)量大小、電弧電壓、焊

15、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(shí)間tav,熔池的幾何形狀及物理參量見下表tavmp式中：mp熔池質(zhì)量（g）；-熔池液態(tài)金屬的密度（g/cm3）;焊接速度（cm/s）;Aw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(shí)間（設(shè)=7.8g/cm3）。解:tavmp一NAw3.27.80.250.262s-6.27s答：熔池平均存在時(shí)間為6.27s。四、傳熱及冷卻在鋼板上進(jìn)行單道全熔透焊接時(shí)，離焊縫熔合線x?遠(yuǎn)處峰值溫度的計(jì)算公式:14.13c；x1t0-tnq

16、tm-tn式中：體積比熱容（0.0044J/mm3xC）；-焊接厚度（mm）;x離焊縫熔合線的距離（mm）;t0焊件初始溫度（C）；q焊接熱輸入（J/mm）；tm熔化溫度（c）。焊接方法焊接參數(shù)熔池長度L（cm）焊縫橫熔池質(zhì)魚熔池表面積熔池平均存在時(shí)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正5140230260.251.513.070.1180.3351.287.21.053.652.14.77.18.2焊條埋弧焊不銹鋼焊絲HJ431、H18CrMo反320037027280.5923.980.0850.361.911.51.253.651.93.53.26.6A