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K = % X100% b mi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） 薄药皮焊条焊条直径＜ 1.2焊芯直径（2） 厚药皮焊条1.2 ＜焊条直径＜ 1.5 焊芯直径（3） 特厚药皮焊条1.8 ＜焊条直径焊芯直径三、 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ma =—H Itm - mp = °It 1式中：ah——熔敷系数（g/Ah）；m一熔敷焊缝金属质量（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m - ma p = ° It 1式中：ap 熔化系数（g/Ah）；m°——焊芯原质量（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v = LO - Lp t式中 v 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： v =―o = （ 320mm-40mm）/5min=56mm/minpt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m - mp t式中：vp ——熔敷速度（kg/h）；M——焊后焊件的质量（kg）；m0——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q =门 UI/v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 =0.7〜0.8；埋弧焊n =0.8〜0.95； 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求：v=?解：由 q =门UI/v 取n =0.7得：v^ UI/q=0.7 x 28 x180/30000cm/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（门取0.8）已知：I=200A； v=0.2cm/s； U=26V； n =0.8求：q=?解：q =门 UI/v=0.8 x26 x200/ 0.2 J/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=24 kJ/cm； U=24V;v=0.2cm/s； n =0.8求：I=?解：由 q =门UI/v得 I=qv/（n U）=24 x 0.2 x103/（0.8 x 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：e —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：1 11111① =c +—① +—①+ —①+ CD +—① + —①CE C 6 Mn 5 Cr5 Mo5V15 N 15 Cu日本JIS标准所规定的：111111① =c +① + ①+ c+①+ ① + ①CE C 6 Mn 24 Si 40Ni5 Cr4 Mo 14CE主要适用于中高强度的非调质低合金高强度钢（°b=500〜900Mpa）CE （JIS）主要适用于低碳调质低合金高强度钢（°b=500〜1000Mpa）上述两个公式都适用于含碳量偏高的钢种 3^0.18%）这类钢的化学成分（质 量分数）范围如下： °① <0.2%；① <0.55%；① <1.5%；① <0.5%；① <2.5%；①c <1.25%； »m <0.7%； co； <0.1%； % <0.006%i例如：已知30CrMnSiA钢的化学成分如下，求其碳当量OOMn①Si①Cr①Ni0.28 〜0.350.8 〜1.10.9 〜1.20.8 〜1.1<0.311111解：① =①+—① +—① +—① +—①+—① +① . CE C 6 Mn 5 Cr 5 Mo 5 v 15 Ni Cu=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 百分比W = m m1 = Vpav Vhav = 1 — D 或D=（1-^ ）A m v A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）；气一一熔化系数（g/Ah）；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气和气见下 表表常用焊条的ap和aH焊条型号焊条牌号熔化系数aP熔敷系数a （g/Ah）HE4301J42310.19.7E4303J4229.168.25E4315J4279.59E4320J4249.18.2E5015J5079.068.49十一、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0~1之间，可用百分数表示dyn = T Xi％式中：DYN —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：七=300A; DYn=60%;工作周期T=5min求：连续负载时间t解：dyn = T X100%t = TDY =5m in 60% = 3minN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：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）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：七=300A; DYn=60%; DY=80%求：I解：气'矗＞\1寿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例3：某电焊机在额定负载持续率DYn=60%时的额定焊接电流In =300A，求实际使用 焊接电流为I=600A时，实际负载持续率为多少？已知：DYn=60%; In = 300A; I=600A求；DY解：由I=冬IDY nI d … 3002 … 得 DY=DYn 节=60% x 600-=15%答：实际负载持续率DY为15%。
例4：某电焊机额定负载持续率DYn=60%，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：DYn=60%; DY =15%; I=600A求：INI=DYniDY n得：I _:DY 一、：N DY600A=300A解：由答：该焊机的额定焊接电流I =300AN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=600A； In = 300A求：DYI2 _ 6002 ,得 DYn =DY 一=15% x ——=60%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 = ； x 100%得 t = TDY = 5m in 40% = 2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。
熔池的宽带与深度是法轴连续变化的在 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：L = CP=CUI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100~3003.2〜5.5埋弧焊150〜3703.5〜4.850030002.4〜3.2TIG焊6002.85MIG焊200~3003.8〜4.8例：埋弧焊时，U=28V，I=300A，试求埋弧焊熔池的长度（设C=4mm/kW）解：L = CUI=4x 10-3x 28 x 300mm = 33.6mm答：熔池长度为33.6mm二、熔池在液态存在的最长时间tmaxL t =一 max v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 10-3X23 X 100mm=5.22m。