焊接计算器 - 电流、电压和热输入
根据待焊接材料的厚度，或者反过来根据已设定的焊接电流，计算MIG焊、TIG焊、棒焊和药芯焊等常见电弧焊接工艺所需的电流、电压、行进速度和单位长度热输入量。适用于碳钢和铝材等金属焊接前的参数设置，帮助焊工在施焊前判断熔透深度是否合适、避免焊缝出现气孔或烧穿等质量问题。
焊接计算器
输入参数
计算参数
上述热输入为电弧能量,遵循 AWS D1.1 和 ASME IX 惯例:(电压 x 电流 x 60) / (1000 x 焊接速度,单位 mm/min)。ISO 热输入采用 EN ISO 1011-1 中的热效率系数 k:MIG、焊条电弧焊(Stick)和药芯焊丝(Flux-Cored)的 k 为 0.8,TIG 的 k 为 0.6。请报告您的焊接规范所要求的数值。
计算公式
热输入 (Q) = (V × I × 60) / (1000 × S)
Q = (V × I × 60) / (1000 × S)
其中：
V = 电压 (18.8 V)
I = 电流 (120 A)
S = 行进速度 (240 mm/min)
Q = (18.8 × 120 × 60) / (1000 × 240) = 0.56 kJ/mm
HI = 0.8 × 0.56 = 0.45 kJ/mm
电流计算 MIG:
I = thickness × 40
I = 3 × 40 = 120 A
电压计算 MIG:
V = 14 + (I / 25)
V = 14 + (120 / 25) = 18.8 V
行进速度计算 MIG:
S = 300 - (thickness × 20)
S = 300 - (3 × 20) = 240 mm/min
文档
焊接计算器
焊接计算器可估算电弧焊所需的电流、电压、行走速度和热输入。计算依据是材料厚度和所采用的焊接工艺。本工具涵盖四种常见工艺：MIG（GMAW，熔化极气体保护焊）、TIG（GTAW，钨极气体保护焊）、焊条电弧焊（SMAW）和药芯焊丝电弧焊（FCAW）。
结果只是经验法则，并非经认证的焊接工艺。它们适用于薄材料单道焊接。对于较厚的材料，所用公式会超出有效范围。出现这种情况时，计算器会显示警告而不是给出数值，不会进行猜测。
计算器的工作原理
输入材料厚度（毫米），然后选择焊接工艺。计算器会计算建议电流，再根据该电流和厚度求出电压与行走速度。也可以直接输入电流。在这种情况下，计算器会反向估算该工艺适用的厚度，然后计算其余参数。
焊接电流公式
电流随厚度呈线性增长。不同工艺的增长率不同：
- MIG：
- TIG：
- 焊条电弧焊：
- 药芯焊丝电弧焊：
I 为电流，单位是安培。t 为厚度，单位是毫米。
焊接电压公式
电压随电流升高：
- MIG：
- TIG：
- 焊条电弧焊：
- 药芯焊丝电弧焊：
V 为电压，单位是伏特。
行走速度公式
行走速度是焊枪或焊条沿接头移动的速度，单位为毫米/分钟。材料越厚，行走速度越低：
- MIG：
- TIG：
- 焊条电弧焊：
- 药芯焊丝电弧焊：
S 为行进速度，单位是毫米/分钟。
热输入公式
热输入表示每毫米焊缝接收的热能，单位为千焦耳/毫米（kJ/mm）。AWS D1.1 和 ASME IX 将其定义为电弧能量：
V 是电压，I 是电流（单位为安培），S 是行走速度（单位为毫米/分钟）。
第二个数值是 ISO 热输入，来源于 EN ISO 1011-1。它将电弧能量乘以热效率系数 k。该系数小于 1，用于估算电弧能量中实际进入金属的部分，而不是以辐射或飞溅形式损失的部分。
为 ISO 热输入，k 为热效率系数。
对于 MIG、焊条电弧焊和药芯焊丝电弧焊，k 为 0.8。对于 TIG，k 为 0.6，因为与其他三种工艺相比，TIG 电弧传入母材的能量较少。不同焊接规范对哪一个数值称为“热输入”的规定不同。应报告适用规范所要求的数值。
为什么某些输入不会产生结果
电流、电压和行走速度公式都是线性近似，只适用于薄材料单道焊接。实际电弧焊的热输入大约为 0.5 至 5 kJ/毫米。超过这一上限后，不存在单道焊工艺。接头需要多道焊接，并且每道都应保持在该范围内。
计算器会检查这一点。如果某种厚度和工艺组合所需的电弧能量超过 5 kJ/毫米，计算器会显示警告而不是数值。如果公式得出的行走速度为零或负值，也会采取同样的处理。按照计算器未显示的数值进行焊接，可能导致烧穿、过度变形，或接头无法通过检验。
计算示例
一名焊工使用 MIG 焊接5 mm低碳钢板。
- 电流：5 × 40 = 200 A
- 电压：14 + 200 / 25 = 22 V
- 行走速度：300 − 5 × 20 = 200 mm/分钟
- 电弧能量（AWS/ASME 热输入）：(22 × 200 × 60) / (1000 × 200) = 1.32 kJ/毫米
- ISO 热输入：0.8 × 1.32 = 1.06 kJ/毫米
两个数值都处于单道 MIG 焊接能够产生的 0.5–5 kJ/毫米范围内，因此计算器会返回结果。
将其与采用相同方法焊接的10 mm钢材进行比较。公式要求电流为400 A、电压为30 V，行走速度为100 mm/分钟。由此得到的电弧能量为7.2 kJ/毫米，超过5 kJ/毫米的上限。计算器会显示警告，而不是显示这些数值。实际焊接10 mm钢材时，需要依据合格的焊接工艺进行多道焊接，而不是采用单道焊接估算值。
各焊接工艺的典型电流和厚度范围
| 焊接工艺 | 典型电流 | 典型厚度 | 常见用途 |
|---|---|---|---|
| MIG（GMAW） | 50–400 A | 0.5–6 mm | 一般制造、汽车行业 |
| TIG（GTAW） | 5–300 A | 0.5–3 mm | 精密作业、薄材料 |
| 焊条电弧焊（SMAW） | 50–300 A | 3–25 mm | 建筑施工、现场维修 |
| 药芯焊丝电弧焊（FCAW） | 75–350 A | 3–25 mm | 户外作业、厚截面材料 |
这些范围描述的是车间中的常见做法。无论具体设备的限制如何，计算器的公式都会将同一线性规则延伸到每种工艺。
常见问题
焊接中的热输入是什么？ 热输入表示每毫米焊缝接收的热能，单位为 kJ/mm。它会影响焊缝的熔深、冷却速度以及周围金属组织的变化程度。
AWS 热输入和 ISO 热输入有什么区别？ AWS D1.1 和 ASME IX 中的热输入是电弧能量：电压乘以电流再乘以60，除以1000乘以行走速度。ISO 1011-1 热输入会将该数值乘以热效率系数 k。TIG 的系数为0.6，其他三种工艺为0.8。这样得到的数值较低，更能反映接头实际吸收的能量。
为什么计算器显示警告而不是结果？ 这些公式是线性规则，只适用于薄材料单道焊接。当电弧能量超过约5 kJ/毫米，或公式得出的行走速度为零或负值时，没有单道焊缝能够符合该数值。计算器会隐藏结果，而不是显示一个虚假的结果。
可以输入电流而不是厚度吗？ 可以。输入电流后，计算器会估算该电流适用的厚度，然后据此计算电压、行走速度和热输入。
这些公式适用于铝吗？ 这些公式基于钢材焊接实践。铝的导热速度比钢快，因此相同厚度的铝通常需要比钢多约30%的电流，并使用纯氩或氩氦混合保护气体。
这能替代焊接工艺规程（WPS）吗？ 不能。对于受规范约束的工作，应以针对特定接头和材料经过评定、试验并形成文件的合格 WPS 为准。计算器只能为初始设置提供起点，并非经认证的焊接工艺。
参考文献
- 美国焊接学会。AWS D1.1/D1.1M 结构焊接规范——钢。
- 国际标准化组织。EN ISO 1011-1，金属材料焊接建议。
- Jeffus，L。焊接：原理与应用，8版。Cengage Learning，2021。
- TWI 有限公司。“计算热输入。”twi-global.com。