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焊接热输入计算器和 ISO 4063

计算热输入量(kJ/mm)、冷却时间 t8/5、预热建议值和碳当量。包含 ISO 4063 工艺参考。

ISO 4063 EN 1011-1 热输入 kJ/mm
快速预设

成果

热输入 Q
—
热效率η
—
弧能(不含η)
—
冷却时间 t8/5(估计值)
—
碳当量CE
—
预热建议
—
焊接性评估
—
ISO 4063流程
—

热输入计算(EN 1011-1)

热输入量是指单位长度焊缝所传递的能量:

  • η — 热效率系数(与工艺相关)
  • V — 电弧电压(伏特)
  • I — 焊接电流(安培)
  • S — 行进速度(毫米/分钟)

热效率系数

ISO 4063 号过程η(EN 1011-1)
121SAW(埋弧)1.0
111SMAW(棒材/MMA)0.8
131MIG(惰性气体)0.8
135MAG(活性气体)0.8
136FCAW(药芯焊丝电弧焊)0.8
141TIG / GTAW0.6

冷却时间 t8/5 估算

从 800°C 冷却到 500°C 所需的时间决定了最终的微观结构。厚板的简化 Rosenthal 二维模型:

碳当量和预热

IIW碳当量公式可预测焊接性能和预热需求:

实例

示例——MAG焊接20毫米S355钢板

已知: 工艺 135 (η=0.8),V=28V,I=250A,S=300 mm/min,CE=0.42

电弧能量 = (28 × 250 × 60) / (300 × 1000) = 1.40 kJ/mm

热输入 Q = 0.8 × 1.40 = 1.12 千焦/毫米

CE = 0.42 → 焊接性能良好,预热 100-150°C 推荐

⚠️ 注意: t8/5 估算较为简化。实际冷却效果取决于接头几何形状、预热、层间温度和环境条件。对于关键应用,请参阅 EN 1011-2 标准。

#过程说明η
111手工电弧焊屏蔽金属电弧焊(焊条/MMA)0.8
114FCAW-S自保护药芯焊丝0.8
121埋弧焊埋弧焊1.0
131MIG金属惰性气体(Ar)—铝、不锈钢0.8
135MAG金属活性气体(CO₂/Ar+CO₂)—碳钢0.8
136FCAW-G药芯+活性气体0.8
137FCAW-G药芯焊丝+惰性气体0.8
138MCAW金属芯导线+活性气体0.8
141氩弧焊钨极惰性气体保护焊(GTAW)0.6
15等离子体等离子弧焊0.6
311OAW氧乙炔焊接0.45
42摩擦摩擦焊接—
52激光激光束焊接0.9

热输入 Q = (η × V × I × 60) / (S × 1000),单位为 kJ/mm。它控制冷却速度,从而决定焊缝的显微组织、硬度、韧性和热影响区宽度。

过高 → 晶粒粗化、韧性降低、变形过大。过低 → 未熔合、存在氢致裂纹风险。

依据 EN 1011-1:SAW = 1.0,SMAW/MIG/MAG/FCAW = 0.8,TIG = 0.6。SAW 最高,因为焊剂层几乎封住了全部热量。TIG 的裸露电弧向外辐射损失的热量更多。

t8/5 是热影响区从800°C冷却到500°C所需的时间。该温度区间对碳钢的相变至关重要。t8/5 较短(< 5 s)→ 形成马氏体。t8/5 较长(> 25 s)→ 组织较软,但可能偏脆。

IIW公式:CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15。请输入材料检验证书上的数值,或使用“钢号等效”计算器按牌号估算。

当 CE > 0.35、板厚 > 25 mm 或氢含量较高时需要预热。预热可减缓冷却,防止氢致裂纹和马氏体形成。典型范围:75–250°C,视 CE 和板厚而定。

本页所述的操作流程由 Vibromera 团队使用 Balanset-1A(一款用于现场转子平衡的便携式双通道动平衡仪及振动分析仪)开发并经过实地测试。

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Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko

Nikolai Shelkovenko是一名振动分析工程师,也是Vibromera的创始人兼首席执行官。 15年多来,他一直在现场——而非在试验台上——为旋转设备进行平衡:粉碎机、工业风机、破碎机、离心机、轴和主轴。正是这些实际工作催生了Balanset系列仪器——它们被设计为一种专业人员可以随身携带到机器旁、在现场独立使用的工具,而非实验室设备。 Vibromera成立于2017年,自2023年起总部设于葡萄牙波尔图。Balanset系列产品的研发、组装与支持均在此完成。旗舰产品是Balanset-1A,一款用于单平面及双平面平衡和振动诊断的便携式分析仪。 Nikolai亲自参与客户支持工作,处理各种棘手的平衡案例,并参与软件开发。他以任何语言为全球客户提供服务。

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