Один из самых востребованных типов сварки. С помощью полуавтомата можно варить даже разнородные металлы, не говоря уже о работе со сложными сплавами, вроде алюминия или меди. По этой причине на производствах любого масштаба всегда нужны сварщики, которые будут владеть навыками сварки полуавтоматом.
Однако, помимо технологии мастер также должен знать, как рассчитать оптимальный , в частности ее скорость. В этой статье мы кратко расскажем, как рассчитать не только скорость сварки, но и силу тока или напряжение дуги в зависимости от толщины металла и прочих показателей. Вы узнаете несколько полезных формул, а для новичков мы составили небольшую таблицу-подсказку.
Режим сварки - это совокупность параметров, настроив которые мы можем выполнить сварку. Проще говоря, это набор настроек, которые мы применяем в той или иной ситуации. Мы посвятили теме выбора режима сварки при работе с полуавтоматом. Обязательно прочтите ее. А мы расскажем об основах, и в частности о скорости сварки.
Основные параметры режима сварки, которые нужно уметь рассчитывать - это сварочный ток, напряжение дуги и скорость сварки. При этом скорость сварки невозможно рассчитать, не зная силу тока и напряжение сварочной дуги. Так что в рамках этой статьи мы научим вас определять все три параметра.
Почем эти параметры так важны? Все просто: от них напрямую зависит качество готового шва, его размеры и прочие характеристики. Если вы правильно подберете эти параметры, сможете существенно упростить свою работу. А швы получатся не только качественным, но и долговечными.
Ниже представлена таблица с рекомендуемыми показателями скорости сварки и не только. Такая таблица будет полезна для новичков, но опытные мастера должны сами рассчитывать все показатели или просто знать их наизусть. Так что пользуйтесь данной таблицей на начальном этапе, со временем начинайте сами рассчитывать все показатели.
Расчет скорости сварки
Прежде чем рассчитать скорость сварки при работе с полуавтоматом нам нужно посчитать силу сварочного тока и напряжение дуги. В качестве примера возьмем сталь, которую будем варить тавровым, односторонним швом без кромок или скосов.
Чтобы определить силу тока нам понадобится формула. Обращаем ваше внимание, что сила тока должна определяться в зависимости от того, какой диаметр у электрода, также нужно знать плотность тока. Чтобы произвести расчет сварочного тока воспользуйтесь формулой ниже:
Здесь dэ2 - это диаметр электрода, в нашем случае 1.6 миллиметра. А j - это плотность тока, в нашем случае она равна 175 А/мм2.
Теперь, зная силу тока и диаметр электрода мы можем посчитать напряжение сварочной . Воспользуйтесь формулой ниже:
И наконец подходим к расчету оптимальной скорости сварки. Ниже формулы:
Таблица 18 - Конструктивные элементы шва ГОСТ14771 - 76
Основными параметрами режима механизированной сварки, оказывающими существенное влияние на размеры и форму швов являются:
Диаметр электродной проволоки, мм;
Значение силы тока, А;
Напряжение дуги, В;
Скорость сварки, м/ч;
Скорость подачи проволоки, м/ч;
Погонная энергия сварки, Дж/мм;
Обеспечение термического цикла, обеспечивающего оптимальные свойства зоны термического влияния и металла шва.
При определении режима сварки необходимо выбрать такие его параметры, которые обеспечат получение швов заданных размеров, формы и качества.
Для расчёта режима сварки будет взят один основной шов. Режим остальных швов выбирается по таблицам. В качестве основного, берётся шов №4 ГОСТ 14771?76 - С15 ? УП.
При сварке проволокой диаметром 1,6…2.0мм площадь первого прохода 20…40мм 2 , площадь второго прохода 40…60мм 2 , площадь последующих проходов составляет 40…100мм 2 согласно .
Определим силу сварочного тока.
где диаметр электродной проволоки, 1,6мм;
Плотность тока (160А/мм 2).
Сила сварочного тока для первого прохода
I св = 270 А.
Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определим оптимальное напряжение на дуге:
Зная сварочный ток, диаметр электрода и напряжение на дуге, определим коэффициент формы провара по формуле:
где - коэффициент, величина которого зависит от рода и полярности тока. =0,92 при плотности тока 160А/мм 2 при сварке постоянным током обратной полярности.
Ш П = - 4,72+17,6 ?10 -2 ?ј - 4,48 ?10 -4 ?ј 2 (15)
Ш П = - 4,72+17,6 ?10 -2 ?160 - 4,48 ?10 -4 ?160 2 = 12,4%
Определим скорость сварки для первого прохода. F = 30мм 2
V cв = 0,1956 см/с = 7,04 м/ч
F n =F 0 n - F н, (18)
F н - площадь первого прохода.
Режим сварки для второго прохода.
Напряжение на дуге;
Коэффициент расплавления;
бр = 9,4г/Ач
Коэффициент наплавки;
б н = 8,23г/Ач
Скорость сварки второго прохода F = 40мм 2 ;
V св = 0,2344см/с = 8,44м/ч
Скорость сварки, напряжение на дуге, коэффициент расплавления будут такиеже, как для второго прохода. Площадь сечения шва F = 90мм 2;
V св = 0,0869см/с = 3,13м/ч
V св = 0,1186см/с = 4,27м/ч
Расчет режимов сварки в смеси газов Ar + СО2
Таблица 19 - Оптимальные режимы ИДС в смеси газов Ar+25СО 2 с использованием проволоки Св-08Г2С диаметром 1.6мм согласно
При сварке проволокой диаметром 1.6…2.0мм площадь первого прохода 20…40мм 2 , площадь второго прохода 40…60мм 2 , площадь последующих проходов составляет 40…100мм 2 согласно .
Определим коэффициент формы провара по формуле:
где - коэффициент, величина которого зависит от рода и полярности тока. = 0,92 при плотности тока 160 А/мм 2 при сварке постоянным током обратной полярности.
Для определения скорости сварки необходимо найти значение коэффициента наплавки б Н по формуле:
где ш П - коэффициент потерь, зависящий от плотности тока в электроде.
ш П = 2,9%[таб.10].
Величину коэффициента расплавления рассчитываем по формуле:
где l - вылет электрода, составляющий 10…20мм. Приняв l = 15мм, получим;
Определим скорость сварки для первого прохода. F = 30мм 2 ;
V cв = 0,3015 см/с = 10,85 м/ч
При определении количества проходов, требуемых для заполнения разделки, необходимо иметь в виду, что максимальное сечение одного прохода обычно не превышает 100мм 2 .
F n =F 0 n - F н,
где F 0 n - площадь поперечного сечения наплавленного металла;
F н - площадь первого прохода;
Режим сварки последующих проходов и их число выбирают из условий заполнения разделки и плавного спряжения шва с основным металлом.
Режим сварки для второго прохода;
Напряжение на дуге;
Коэффициент расплавления;
бр = 9,37г/Ач
Коэффициент наплавки;
б н = 9,1г/Ач
Скорость сварки;
V св = 0,2448см/с = 8,8м/ч
Режим сварки для третьего прохода;
Скорость сварки, напряжение на дуге, коэффициент расплавления будут такиеже, как для второго прохода. Площадь сечения шва F = 90мм 2 ;
V св = 0,1116см/с = 4,018м/ч
Для последнего прохода F = 66мм 2 , тогда;
V св = 0,1522см/с = 5,48м/ч
4.1 Расчет режимов сварки для ручной дуговой сварки покрытыми электродам и.
Определение режимов сварки обычно начинают с диаметра электрода, который назначают в зависимости от толщины листов при сварке швов стыковых соединений.
Так при толщине листов 4-8 мм диаметр электрода равен, : d э = 4 мм.
При ручной дуговой сварке в соответствии с ГОСТ 5264-80 установлены следующие геометрические размеры подготовки кромок под сварку и размеры сварного шва, которые приведены в таблице 6.
Таблица 4.1 - ГОСТ 5264-80, геометрические размеры подготовки кромок под сварку и сварного шва
Расчет производим согласно формулам :
Определим площадь поперечного сечения наплавленного металла по формуле:
Данные (смотри таблицу 6) подставим в формулу (3) и получим:
Определим силу сварочного тока.
При ручной дуговой сварки сила тока выбирается в зависимости от диаметра электрода и допускаемой плотности тока:
,
(2)
где d э – диаметр электрода;
j – плотность тока, согласно для электродов с фтористо-кальциевым покрытием и диаметром 4мм, плотность тока равна:j = 10 – 14,5 А/мм 2 .
Тогда, сила тока равна:
А.
Расчетные значения тока отличаются от фактических, то для электродов марки ЦЛ-11 диаметром 4мм для сварки в нижнем положении по ГОСТ 9466-60, принимаем:
Определим напряжение дуги по формуле:
,
(3)
Напряжение дуги при ручной дуговой сварке изменяется в сравнительно узких пределах и при проектировании технологических процессов сварки выбирается на основании рекомендаций сертификата на данную марку электродов, .
Для вычисления величины сварочных деформаций и некоторых других расчётов бывает необходимо учесть тепловое воздействие на свариваемый металл, определяемой погонной энергией, :
(4)
где U д - напряжение дуги, В;
η и - эффективный К.П.Д. дуги; для дуговых способов сварки он равен,: η и = 0,6 ÷0,9;
V св - скорость сварки, которая определяется по формуле, :
(5)
где α н – коэффициент наплавки, г/А·ч; α н =11,5 г/А·ч;
γ – плотность наплавляемого металла γ = 8,1 г/см 3 ;
F н – площадь наплавленного металла; F н = 0,22 см 2 .
Таким образом:
.
V св =10,3м/ч.
Следовательно, погонная энергия равна:
.
Определим количество проходов, которое необходимо для образования соединения.
Согласно , количество проходов определим по формуле:
(6)
где F 1 – площадь поперечного сечения металла наплавляемая за один проход;
F n - площадь поперечного сечения металла наплавляемая за последующий проход.
Площадь поперечного сечения металла наплавляемая за один проход определим по формуле, :
(7)
где d э – диаметр электрода; d э = 4 мм.
Таким образом:
Площадь поперечного сечения металла наплавляемую за последующий проход определим по формуле, :
(8)
Следовательно количество проходов равно:
.
Принимаем n = 1.
Максимальную температуру на расстоянии r рассчитывают по формуле:
отсюда получаем изотермы плавления:
,
(9)
где qп - погонная энергия.
где qэ-эффективная тепловая мощность источника, Вт
где сρ= 4.7 Дж/см3·град – объемная теплоемкость.
Подставляя значения получим:
Для одного прохода:
Глубина провара
Примем глубину провара равной 4,6мм.
Для этого определим площадь проплавления по формуле
;
где е=8мм – ширина шва, Н=3,9мм – глубина провара, (на основании таблицы 17).
Площадь наплавленного
металла
.
Рассчитаем долю участия основного металла в металле шва по формуле:
где Fпр- площадь проплавления;
Fн- площадь наплавки.
Тогда:
γ 0 =
.
Определим расстояние от центра сварочной ванны до изотермы плавления, которая для низкоуглеродистых сталей вычисляется по формуле, :
,
(10)
где е = 2,718;
q п = 10150 Дж/см;
Т пл = 1425°С;
-
объемная теплоемкость Дж/см3·град (для
аустенитных сталей
= 4,7Дж/см3·град);
Таким образом:
.
Определим глубину провара по формуле :
(11).
Таким образом:
В ходе данных расчётов выбрали режимы для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, которые обеспечивают формирование геометрии шва согласно ГОСТ 5264-80.
4.2 Для сварки под слоем флюса.
Таблица 4.2 -Тавровое сварное соединение С2 для дуговой сварки под флюсом.
(ГОСТ 8713-79).
|
Условное обозначение сварного соединения |
Конструктивные элементы |
e, не более | ||||||
|
подготовленных кромок свариваемых деталей |
сварного шва |
пред. откл. |
пред. откл |
|||||
Для сварки под флюсом пластин толщиной 5мм принимаем диаметр проволоки d э =2мм.
1) Площадь наплавленного металла:
F н =К 2 /2, (12)
где К - катет шва, мм;
F н =7 2 /2=24,5мм 2 =0,245см 2
2) Сила сварочного тока I св:
I св =π×d э /4 × j, (13)
где d э – диаметр электрода, мм;
j – допускаемая плотность тока, А/мм 2 .
I св =((3,14
2 2)/4)
150=471
А
U д =20+50×10 -3 /
э
×I св,
(14)
U д =20+((50
10 -3)/
)
471)
=36,8 В.
4) Скорость сварки:
V св =(α н 
I св)/(3600
γ
F Н),
(15)
где α н - коэффициент наплавки, г/А ч;
γ=8,1 – плотность наплавленного металла, г/см 3 .
Так как при сварке под флюсом потери металла составляют 2-3%,то α н α р.
α р =6,3+((70,2
10 -3)/(d э 1,035))
I св,
(16)
α р =6,3+((70,2
10 -3)/(2 1,035))
471
=22,44 г/А ч
V св =(13,46
471)/(3600
8,1
0,25)=0,86
см/с=30,96 м/ч
5) Погонная энергия:
g п =I св ×И g ×η и /V св, (17)
где I св - сварочный ток;
И g - напряжение;
V св - скорость сварки;
η и =0,85
0,95
– эффективный КПД для дуговых методов
под флюсом.
g п =(471
36,8
0,85)/0,86=17,13
кДж/см=4111,2 кКалл/см
6) Глубина провара:
H=
А
,
(18)
где А=0,0156 для сварки под флюсом.
Ψ пр =
К
(19-0,01
I св)
,
(19)
где К – коэффициент проплавления.
К=0,367×i 0.1925 , (20)
К=0,367×45 0,1925 =0,763
Ψ пр =0,763
(19-0,01
471)
=10,7
Н=0,0156
=0,48
см
7) Ширина валика:
е=F н /0,73
q,
(21)
е=0,245/0,73
0,2=1,7см
8) Общая высота шва:
С=0,48+0,2=0,68 см
9) Мгновенная скорость охлаждения металла в околошовной зоне:
,
(23)
где ω=f() – безразмерный критерий;
λ – теплопроводность, Вт/см* 0 С;
сρ – обьемная теплоемкость, Дж/см 3 * 0 С;
T 0 – начальная температура изделия, 0 С;
T – температура наименьшей устойчивости аустенита, 0 С.
Для большинства аустенитных сталей:
λ=0,16 ; сρ=4,9 ;
Т=550-600 0 С; Т 0 =20 0 С
(24)
0 С/С
Согласно рекомендациям
для сварки заданной марки стали
во избежание коробления нужно применять
способы и режимы сварки, обеспечивающие
максимальную концентрацию тепловой
энергии. Большее почти в 5 раз, чем для
углеродистых сталей, удельное сопротивление
металла является причиной большого
разогрева сварочной проволоки и
электродного металла, что обуславливает
повышенный коэффициент расплавления.
Учитывая это, при сварке снижают вылет
электрода и увеличивают скорость подачи
проволоки. Примем
.
Т.к.
при сварке постоянным током обратной
полярности удельное количество теплоты,
выделяющееся в приэлектродной области,
изменяется в небольших пределах, и
составляющая
Величина второй составляющей коэффициента расплавления может быть рассчитана по уравнению, предложенному Б. К. Панибратцевым.
(25)
Где
-
вылет электрода, см;dЭ
– диаметр электрода, см.
Величину вылета электрода при сварке под флюсом выбирают в пределах 20-80 мм.
Меньшим диаметром электрода соответствуют меньшие значения вылета и наобарот.
Определяем скорость сварки:
;
Погонная энергия:
;
(26)
где
η и =0,85
0,95
– эффективный КПД для дуговых методов
под флюсом;
Примем η и =0,9;
Мгновенная скорость охлаждения металла в околошовной зоне :
λ= 0,16 Вт/см К – теплопроводность, ;
сρ =4,9 Дж/см 3 К – объемная теплоемкость высоколегированных аустенитных сталей;
T 0 = 20 0 С - начальная температура изделия;
T =550-600 0 С – температура наименьшей устойчивости аустенита;
w – безразмерный критерий процесса охлаждения, который зависит от свойств свариваемого металла и условий сварки, выраженных через безразмерную величину 1/θ, определяемую по формуле:
по
ω = 0,1 при
;
Согласно рекомендаций желательно обеспечить повышенную скорость охлаждения металла после сварки для измельчения структуры металла шва, снижению степени ликвации легирующих элементов. И произвести нормализующий отпуск при температуре 650-700 С для предотвращения межкристалидной коррозии и уменьшению внутренних деформаций в ЗТВ
К числу параметров влияющих на процесс сварки и формирование сварочного шва при полуавтоматической сварки относят:
- род и полярность сварочного тока;
- диаметр сварочной проволоки;
- сила сварочного тока;
- расход защитного газа;
- скорость подачи сварочной проволоки;
- скорость сварки;
Род и полярность тока
Полуавтоматическая сварка ведется на постоянном токе обратной полярности. Прямую полярность не смотря на большую скорость расплавления металла не используют. Это связано с менее стабильным горением дуги и более интенсивным разбрызгиванием. В редких случаях используют переменные источники питания.
Рис. 1. Интенсивное разбрызгивание металла на прямой полярности
Диаметр сварочной проволоки
Для механизированной сварки производят проволоки диаметром от 0,5 до 3 мм. Необходимую толщину сварочной проволоки выбирают в зависимости от толщины сварных деталей и пространственного положения шва в пространстве. Сварка проволокой малого диаметра отличается более устойчивым горением дуги и большой глубиной проплавления металла. Разбрызгивания металла менее интенсивные. Повышается коэффициент наплавленного металла. С увеличением диаметра сварочной проволоки необходимо повышать силу сварочного тока и соответственно наоборот.
Сила сварочного тока
От силы сварочного тока при полуавтоматической сварке во многом зависит производительность процесса. Устанавливается ток в зависимости от используемого диаметра электродной проволоки и толщины конструкции. Чем больше значение силы тока, тем больше глубина проплавления шва.
Сила тока при механизированных методах сварки связана со скоростью подачи проволоки и регулируется изменением скорости подачи.
Напряжение на дуге
При выборе напряжения на дуге руководствуются установленной силой тока. Регулировать напряжение дуги можно изменяя напряжение холостого хода источника питания.
При сварке на высоком напряжении дуги возможно ухудшение газовой защиты и как следствие образование пор. Увеличение напряжения приводит к увеличению разбрызгивания и росту ширины шва. Глубина шва уменьшается, поэтому для механизированной сварки необходимо выбирать не высокие показатели напряжения на дуге.
Расход защитного газа
Расход газа во многом зависит от диаметра сварочной проволоки и тока. При сварке на открытых монтажных площадках или сквозняках необходимо увеличить расход защитного газа. Для улучшения газовой защиты также снижают скорость сварки или приближают сопло горелки к поверхности металла.
Для удержания защитного газа вблизи зоны сварки можно использовать защитные экраны.
Рис. 3. Защитные экраны
Скорость подачи сварочной проволоки
Скорость подачи проволоки регулируется вместе с током. Если при сварке наблюдаются короткие замыкания необходимо понизить скорость подачи, а при возникающих обрывах дуги скорость подачи повышают. Правильно выбранная скорость подачи проволоки отличается стабильным процессом горения дуги.
Скорость сварки
При полуавтоматической сварке скорость перемещения горелки устанавливает сварщик. Необходимо выбирать такую скорость при которой получается качественное формирование сварного шва. Толстостенные конструкции принято сваривать на высокой скорости формируя узкие швы. На высокой скорости сварки необходимо следить чтобы конец проволоки и металла шва не окислялся через выход из зоны защиты газа. На низкой скорости сварки ширина шва повышается из-за разрастания сварной ванны. Повышается способность образования пор.
Вылет и выпуск электродной проволоки
Вылет - расстояние между концом проволоки и токоподводящим наконечником.
Выпуск - расстояние между концом проволоки и соплом горелки.
Рис. 4. Вылет и выпуск электрода
Слишком высокий вылет ухудшает формирование шва и устойчивость горения сварочной дуги, интенсивнее разбрызгивается металл. При малом вылете возможно подгорание сопла и токоподводящего наконечника горелки.
При большом выпуске конца проволоки возможен выход из газовой защиты. Маленький выпуск затрудняет визуальное наблюдение за процессом сварки. Более сложно выполнять угловые швы.
Правильно выбранные режимы сварки отличаются стабильным процессом сварки и легким зажиганием дуги.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Р Ф
ГОУ ВПО «Волжский государственный инженерно-педагогический университет»
Ф.П. Сироткин
РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМОВ СВАРКИ
Методические указания по проведению практических занятий по дисциплине «Технология электрической сварки плавлением»
Н. Новгород
Сироткин Ф.П. Расчет параметров режимов сварки: Методические указания по проведению практических занятий по дисциплине «Технология электрической сварки плавлением» - Н.Новгород: ВГИПУ, 2007. - 55 с.
Рецензенты:
Е.Н. Батков – преподаватель спец. дисциплин, Нижегородского строительного техникума.
А.Г. Китов – заведующий кафедрой «Автомобильный транспорт», ГОУ ВПО «Волжского государственного инженерно-педагогического университета»
Аннотация
В методических указаниях приведены расчеты режимов сварки:
В среде углекислого газа;
Механизированной и автоматической под слоем флюса;
Электрошлаковой пластинчатыми и проволочными электродами.
Методические указания содержат подробную последовательность определения параметров режимов сварки, сопровождающихся указанием необходимых формул, таблиц, графиков и номограмм, что позволит студентам самостоятельно рассчитать режимы сварки для различных толщин свариваемых металлов.
Ф.П. Сироткин,2010
© ВГИПУ, 2010
| Введение |
|
| 1. Общие положения |
|
| 2.1. Расчет режима сварки швов стыковых соединений |
|
| 2.2. Расчет режима сварки угловых швов |
|
| 3. Расчет режимов сварки в среде углекислого газа |
|
| 3.1. Расчет режима сварки в среде углекислого газа швов стыковых соединений |
|
| 3.2. Расчет режима сварки в среде углекислого газа угловых швов сварных соединений |
|
| 4. Расчет режимов механизированной (полуавтоматической) и автоматической сварки под слоем флюса |
|
| 4.1. Расчет режима сварки швов стыковых соединений |
|
| 4.2. Расчет режима сварки угловых швов сварных соединений |
|
| 5. Расчет режимов электрошлаковой сварки |
|
| 5.1. Расчет режима электрошлаковой сварки проволочными электродами |
|
| 5.2. Расчет режима электрошлаковой сварки пластинчатыми электродами |
|
| Заключение |
|
| Приложение А. Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки |
|
| Приложение Б. Ориентировочные режимы полуавтоматической (механизированной) и автоматической сварки в среде углекислого газа |
|
| Приложение В. Ориентировочные режимы сварки под флюсом |
|
| Приложение Г. Ориентировочные режимы электрошлаковой сварки |
|
| 6. Список используемой литературы |
Введение
Методические указания по проведению практических занятий адресовано студентам очной и заочной формы обучения специальности 050501.65 Профессиональное обучение (машиностроение и технологическое оборудование), специализация Технологии и технологический менеджмент в сварочном производстве и предназначено для выполнения практических занятий и раздела «Расчет режимов сварки» курсовой работы (проекта).
В данном пособии приводятся расчеты режимов:
Ручной дуговой покрытыми электродами;
Механизированной и автоматической в среде углекислого газа;
Автоматической и полуавтоматической под флюсом;
Электрошлаковой сварки стыковых и угловых швов сварных соединений.
1. Общие положения
1. При описании раздела «Расчет режимов сварки» следует:
а) дать определение режима, принятого для изготовления сварной конструкции вида сварки;
б) перечислить основные и дополнительные параметры режима выбранного вида сварки;
в) для примера привести расчет режима сварки стыкового или углового шва сварной конструкции, для чего сделать эскиз этого соединения в соответствии с типом соединения по ГОСТу на выбранный вид сварки.
2. Основные типы соединений, выполняемых под флюсом, регламентированы ГОСТ 8713-79 – «Сварка под флюсом, соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры».
3. Основные типы соединений, выполняемых в среде защитных газов также регламентированы ГОСТ 14771-76 – «Швы сварных соединений. Электродуговая сварка в защитных газах. Основные типы и конструктивные элементы».
4. Основные типы соединений, выполняемых электрошлаковой сваркой регламентированы ГОСТ 15164-78 – «Электрошлаковая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры».
5. Основные типы соединений, выполняемых ручной дуговой сваркой регламентированы ГОСТ 5264-80 – «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы и конструктивные элементы».
6. Результаты расчетов режимов сварки следует занести в таблицу.
2. Расчет режимов ручной дуговой сварки
Режимом сварки называют совокупность основных характеристик сварочного процесса, обеспечивающую получение сварных швов заданных размеров, формы и качества.
При ручной дуговой сварке основными параметрами режима являются
1. Диаметр электрода, d эл, мм.
5. Род тока.
6. Полярность тока (при постоянном токе).
2.1. Расчет режима сварки швов стыковых соединений
Швы стыковых соединений могут выполнятся с разделкой и без разделки кромок по ГОСТ 5264-80.
Диаметр электрода при сварке швов стыковых соединений выбирают в зависимости от толщины свариваемых деталей.
При выборе диаметра электрода при сварке стыковых швов в нижнем положении следует руководствоваться данными таблицы 1.
При сварке многослойных швов на металле толщиной 10 – 12 мм и более первый слой должен свариваться электродами на 1 мм меньше, чем указано в таблице 1, но не более 5 мм (чаще всего 4 мм), так как применение электродов больших диаметров не позволяет проникнуть в глубину разделки для провара корня шва.
При определении числа проходов следует учитывать, что сечение первого прохода не должно превышать 30-35 мм 2 и может быть определено по формуле:
F 1 = (6 – 8) · d эл, мм 2 , (1)
а последующих проходов – по формуле:
F с = (8 – 12) · d эл, мм 2 , (2)
где F 1 – площадь поперечного сечения первого прохода, мм 2 ;
F с – площадь поперечного сечения последующих проходов, мм 2 ;
Для определения числа проходов и массы наплавленного металла требуется знать площадь сечения швов.
Площадь сечения швов представляет собой сумму площадей элементарных геометрических фигур, их составляющих. Тогда площадь сечения одностороннего стыкового шва выполненного без зазора можно определить по формуле:
F 1 = 0,75 е · g , мм 2 , (3)
а при наличии зазора в соединении – по формуле:
(F 1 + F 2) = 0,75 е · g + S · в, мм 2 , (4)
где е – ширина шва, мм; g – высота усиления шва, мм; S – толщина свариваемого металла, мм; в – величина зазора в стыке, мм.
Площадь сечения стыкового шва с V–образной разделкой и с подваркой корня шва (см. рис. 1) определяется как сумма геометрических фигур:
F = F 1 + F 2 + F 3 + 2F 4 , (5)
Рисунок.1. Геометрические элементы площади сечения стыкового шва:
где S – толщина металла, мм; h – глубина проплавления, мм; c – величина притупления, мм; e – ширина шва, мм; e 1 – ширина подварки корня шва, мм; в – величина зазора, мм; g – высота усиления шва, мм; g 1 – высота усиления подварки корня шва, мм; α – угол разделки кромок.
Глубина проплавления определяется по формуле:
h = (S - c), мм. (6)
Площадь сечения геометрических фигур (F 1 + F 2) определяют по формуле 4, F 3 – по формуле 3, а площадь прямоугольных треугольников F 4 определяют по формуле:
F 4 = h · x/2, мм 2 , (7)
где x = h · tg α/2;
F 4 = (h 2 ·tg α/2) /2, мм 2 , (8)
Но рассматриваемая нами площадь V–образного шва состоит из двух прямоугольных треугольников, поэтому:
2F 4 = h 2 · tg α/2, мм 2 . (9)
Подставляя значения элементарных площадей в формулу (5), получим:
F н = 0,75 · е · g +в · S + 0,75 e 1 · g 1 + h 2 · tg α/2, мм 2 . (10)
При X–образной разделке площадь наплавленного металла подсчитывают отдельно для каждой стороны разделки.
Зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла (F н), а также площадь поперечного сечения первого (F 1) и каждого из последующих проходов шва (F с), находят общее число проходов «n» по формуле:
n = (F n -F 1 /F с) + 1. (11)
Полученное число округляют до ближайшего целого.
Расчет сварочного тока при ручной дуговой сварке производится по диаметру электрода и допускаемой плотности тока по формуле:
I св = F эл · j = (π · d эл 2 / 4) · j , А, (12)
где π – 3,14;
j – допустимая плотность тока, А/мм 2 ;
F эл – площадь поперечного сечения электрода, мм 2 ;
d эл – диаметр электрода, мм.
Сварочный ток определяется для сварки первого прохода и последующих проходов только при сварке многопроходных швов.
Допустимая плотность тока зависит от диаметра электрода и вида покрытия: чем больше диаметр электрода, тем меньше допустимая плотность тока, так как ухудшаются условия охлаждения (см. табл. 2).
Таблица 2 - Допустимая плотность тока в электроде при ручной дуговой сварке
Напряжение на дуге при ручной дуговой сварке изменяется в пределах 20-36 В и при проектировании технологических процессов ручной дуговой сварки не регламентируется.
Поэтому напряжение на дуге следует принять какое – то конкретное.
Скорость перемещения дуги (скорость сварки) следует определять по формуле:
V св = L н · I св / γ · F н · 100, м/ч, (13)
где L н – коэффициент наплавки, г/А час; (см. табл. 3)
γ – плотность наплавленного металла за данный проход, г/см 3 (7,8 г/см 3 – для стали);
F н – площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм 2 .
Скорость перемещения дуги (скорость сварки) определяют для первого прохода и последующих проходов только при сварке многопроходных швов. Результаты расчета режима сварки стыкового шва следует занести в табл. 3.
Таблица 3 - Режимы сварки стыкового шва и его размеры
Расчет режима сварки угловых швов
При сварке угловых швов диаметр электрода выбирается в зависимости от катета шва.
Примерное соотношение между диаметром электрода и катетом шва при сварке угловых швов приведено в табл. 4.
При ручной дуговой сварке за один проход могут свариваться швы катетом не более 8 мм.
При больших катетах швов сварка производится за два и более проходов Максимальное сечение металла, наплавленного за один проход, не должно превышать 30 – 40 мм 2 (Fmax = 30÷40 мм 2).
Площадь поперечного сечения углового шва, которую необходимо знать при определении числа проходов, рассчитывают по формуле:
F н = K у ·К 2 / 2 мм 2 , (14)
где F н – площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм 2 ;
К – катет шва, мм;
К у – коэффициент увеличения, который учитывает выпуклость шва и зазоры.
Для наиболее часто встречающихся угловых швов с катетом 2 – 20 мм, коэффициент К у выбирают по табл. 5.
Определив примерную площадь сечения углового шва и зная максимально возможную площадь сечения, получаемую за один проход, находят число проходов «n» по формуле:
n = F n / (30-40). (15)
Полученное дробное число округляют до ближайшего целого.
Силу сварочного тока определяют по формуле:
I св = (π · d 2 эл /4) · j, (16)
где π – 3,14;
d эл – диаметр электрода, мм;
j – допустимая плотность тока, А/мм 2 .
Напряжение на дуге при ручной дуговой сварке изменяется в пределах 20 – 38 В. Следует принять какое - то конкретное.
Скорость сварки определяют по формуле:
V св = L н · I св / γ · F н ·100, м/ч, (17)
где L н – коэффициент наплавки, г/А час;
γ – плотность наплавленного металла, г/см 3 (7,8 г/см 3 – для стали);
F н – площадь поперечного сечения наплавленного металла углового шва, см 2 ;
Значения коэффициентов наплавки для различных марок электродов приведены в табл. 6.
Таблица 6 - Коэффициенты наплавки для различных марок электродов
Результаты расчетов режима сварки угловых швов следует занести в табл. 7.
Таблица 7 - Режимы сварки угловых швов
Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки приведены в приложении А.
3. Расчет режимов сварки в среде углекислого газа
Сварка в среде углекислого газа широко применяется при изготовлении конструкций из углеродистых, низколегированных, теплоустойчивых сталей, среднелегированных, хромоникелевых и аустенитных сталей.
Основные типы соединений, выполняемые в среде углекислого газа, регламентированы ГОСТ 14771-76.
Основными параметрами режима сварки в среде углекислого газа являются:
1. Диаметр электродной проволоки, d эл, мм.
2. Сила сварочного тока, I св, А.
4. Скорость сварки, V св, м/ч.
5. Расход защитного газа, q r .
Дополнительными параметрами режима являются:
6. Род тока.
7. Полярность при постоянном токе.
3.1. Расчет режима сварки в среде углекислого газа швов стыковых соединений
Швы стыковых соединений могут выполняться как с разделкой, так и без разделки кромок.
Диаметр электродной проволоки (d эл) выбирается в зависимости от толщины свариваемых деталей. При выборе диаметра электродной проволоки при сварке швов в нижнем положении следует руководствоваться данными таблицы 8
Таблица 8 - Выбор диаметра электродной проволоки для сварки швов стыковых соединений
| Толщина металла, мм |
Форма подготовки кромок |
Зазор в стыке, мм |
Диаметр электродной проволоки, мм |
Число проходов |
| Встык, без разделки кромок |
||||
| V – образная односторонняя |
||||
| V – образная двусторонняя |
Сила сварочного тока, (I св) выбирается в зависимости от глубины провара (h) и определяется по табл. 9.
Таблица 9 - Определение сварочного тока в зависимости от глубины провара
Глубина провара ( h ) при сварке с первой стороны определяется по формуле:
h = S / 2 ± 1 мм, (18)
где S – толщина свариваемых деталей, мм.
Напряжение на дуге ( U д ) выбирается по табл. 10.
Таблица 10 - Напряжение на дуге в зависимости от силы сварочного тока
Скорость сварки (V св) определяют по табл. 11.
Таблица 11 - Определение скорости сварки в зависимости от диаметра электродной проволоки
Расход углекислого газа (q r) выбирают по данным табл.12 в зависимости от марки свариваемого металла и толщины металла.
Таблица 12 - Расход углекислого газа в зависимости от толщины свариваемого металла стыкового соединения
Результаты расчета режима сварки стыкового шва следует занести в табл. 13.
Таблица 13 - Режимы сварки стыкового шва в среде углекислого газа
3.2. Расчет режима сварки в среде углекислого газа угловых швов сварных соединений
При сварке угловых швов диаметр электродной проволоки выбирается в зависимости от толщины металла по табл. 14.
Таблица 14 - Выбор диаметра электродной проволоки для сварки угловых швов
Напряжение на дуге (U д), силу тока (I св), скорость сварки (V св) определяют по номограмме (рис. 2).
Рисунок. 2. Номограмма для определения режимов полуавтоматической сварки в среде углекислого газа угловых швов диаметром электродной проволоки 1,6 мм
Чтобы определить режим сварки, обеспечивающий необходимый катет шва, выбирают точку, лежащую на линии заданного катета (Кр), в области, ограниченной штриховыми линиями, в зависимости от того, какой шов требуется получить: вогнутый, плоский или выпуклый.
Из этой точки провести линии на ось ординат, где получим значение сварочного тока, и ось абсцисс, где получим значение скорости сварки.
Напряжении на дуге берется в ближайшем прямоугольнике.
Расход углекислого газа выбирается по табл. 15.
Таблица 15 - Расход углекислого газа в зависимости от толщины свариваемого углового соединения
Результаты определения режимов сварки угловых швов следует занести в табл. 16.
Таблица 16 - Режимы сварки углового шва в среде углекислого газа
Ориентировочные режимы механизированной (полуавтоматической) и автоматической сварки приведены в приложении Б
4. Расчет режимов механизированной (полуавтоматической) и автоматической сварки под слоем флюса
Конструктивные элементы подготовки кромок и виды сварных соединений (стыковые, угловые, тавровые, нахлесточные) для автоматической и механизированной сварки под слоем флюса регламентированы ГОСТ 8713-79.
Основными параметрами режима автоматической и механизированной сварки под слоем флюса, оказывающим влияние на размеры и форму шва, являются:
1. Диаметр электродной (сварочной) проволоки, d эл, мм.
2. Сила сварочного тока, I св, А.
4. Скорость подачи электродной проволоки,V п.п. , м/ч.
5. Скорость сварки, V св, м/ч.
Дополнительными параметрами режима являются:
6. Род тока.
7. Полярность (при постоянном токе).
8. Марка флюса.
Расчет режима сварки швов стыковых соединений
Расчет режима сварки начинают с того, что задают требуемую глубину провара при сварке с первой стороны, которая устанавливается равной:
h = S/2 ± (1-3), мм, (19)
где S – толщина металла, мм.
Силу сварочного тока , необходимую для получения заданной глубины проплавления основного металла, рассчитывают по формуле:
I св = (80-100)·h, А. (20)
Диаметр сварочной проволоки рассчитывают по формуле:
d эл = 2I св / j·π , мм, (21)
π – 3,14;
j – плотность тока, приближенные значения которой приведены в табл. 17.
Таблица 17 - Допускаемая плотность тока в электродной проволоке при автоматической сварке стыковых швов
Напряжение на дуге принимают для стыковых соединений в пределах 32-40 В. Большему току и диаметру электрода соответствует большее напряжение на дуге. Выбрать конкретное напряжение.
Определяют коэффициент наплавки (L Н), который при сварке постоянным током обратной полярности L Н = 11,6±0,4 г/А ч, а при сварке на постоянном токе прямой полярности и переменном токе по формуле:
L = A + B · I св /d эл, г/А·ч, (22)
где I св – сила сварочного тока, А;
d эл - диаметр электродной проволоки, мм;
А, В – коэффициенты, значения которых приведены в табл. 18.
Таблица 18 - Значения коэффициентов А и В
Скорость сварки электродной проволокой диаметром 4-6 мм определяют по формуле:
V = (20-30) · 10 3 / I св, м/ч; (23)
а электродной проволокой диаметром 2 мм по формуле
V = (8-12) · 10 3 / I св, м/ч. (24)
Скорость подачи сварочной проволоки (V n . n .) определяют по формуле:
V п.п. = 4· L Н · I св / π · d эл 2 , м/ч, (25)
где L Н – коэффициент наплавки, г/А·ч; π – 3,14;
γ – удельный вес наплавленного металла, г/см 3 (7,8 г/см 3 – для стали);
I св – сила сварочного тока, А.
Результаты, расчетов режима сварки стыковых соединений следует занести в табл. 19.
Таблица 19 - Режимы сварки стыкового шва
4.2. Расчет режима сварки угловых швов сварных соединений
Расчет режима сварки ведется в следующей последовательности:
Зная катет шва (К), определяют площадь поперечного сечения наплавленного металла, которая для шва без выпуклости высоты усиления определяется по формуле:
Мм 2 , (26)
где К – катет шва, мм;
а для шва с выпуклостью (с высотой усиления) – по формуле:
, мм 2
, (27)
где g – выпуклость углового шва величины усиления, мм.
Выбирают диаметр электродной проволоки . Следует иметь в виду, что угловые швы с малым катетом (К=3-4мм) можно получить при использовании проволоки диаметром 2 мм; швы с катетом (К=5-6мм), получают при сварке проволокой диаметром 4-5 мм. Сварка диаметром более 5 мм не обеспечивает необходимого провара вершины углового шва и поэтому практического применения не находит, максимальный катет углового шва, который можно получить за один проход, независимо от диаметра электродной проволоки, равен 10 мм.
Для принятого диаметра электрода подбирают плотность тока по таблице 21, а затем определяют силу сварочного тока по формуле:
I св = π · d эл 2 / 4 · j, А, (28)
где j – допускаемая плотность тока в электродной проволоке при сварке угловых швов (табл. 20); π – 3,14;
d эл – диаметр электродной проволоки, мм.
Таблица 20 - Допускаемая плотность тока в электродной проволоке при сварке угловых швов
Затем по рис. 3, зная величину сварочного тока и диаметр электродной проволоки, устанавливают оптимальное напряжение на дуге (U Д).
При этом следует выбирать значения напряжения на дуге ближе к нижнему пределу диапазона оптимальных напряжений.
Рисунок. 3. Зависимость Ψ пр ст величины сварочного тока и напряжения на дуге. Ток переменный. Флюс марки ОСЦ-45:а – d эл = 2мм; б – d эл =4 мм; в – d эл = 5 мм; г – d эл = 6 мм.
Зная площадь сечения наплавленного металла за один проход определяют скорость сварки по формуле:
V = L H · I св / F H · γ, м/ч, (29)
где L H - коэффициент наплавки электродной проволоки, г/А·час;
I св – сила сварочного тока, А;
F Н – площадь наплавленного металла, см 2 ;
Y – удельный вес наплавленного металла, г/см 3 (7,8 г/см 3 – для стали).
Скорость подачи электродной проволоки (V n . n .) определяется по формуле:
V п.п. = 4 · L H · I св / F H · γ , м/ч, (30)
где L H -коэффициент наплавки, г/А час;
I св - сила сварочного тока, А;
d эл – диаметр электродной проволоки, мм;
γ – удельный вес наплавленного металла, г/см 3
(7,8 г/см 3 – для стали).
Результаты расчета режима сварки и размеров угловых швов следует свести в табл. 21.
Таблица 21 - Режимы сварки углового шва
Расчет режимов электрошлаковой сварки
При электрошлаковой сварке электродом может служить не только проволока, но и электроды в виде пластин, стержней.
Пластинчатые электроды применяются главным образом при большой толщине свариваемых деталей и небольшой высоте швов жидкого металла и перегретого шлака. Электрошлаковая сварка может быть осуществлена одним проволочным электродом диаметром 2 или 3 мм без поперечных колебаний и с постоянной скоростью подачи проволоки в шлаковую ванну при сварке металла толщиной до 50 мм. При сварке больших толщин применяют двух-, трех- и многоэлектродную сварку проволочными электродами без поперечных или с поперечными колебаниями.
Электрошлаковой сваркой можно выполнить любой тип соединений, регламентированных ГОСТ 15164-79.
Основными параметрами режима электрошлаковой сварки являются:
1. Диаметр электродной проволоки, d эл.
2. Сила сварочного тока, I св, А.
4. Скорость сварки, V св, м/ч.
5. Скорость подачи электрода, V п.э. , м/ч.
6. Скорость поперечных перемещений электрода, V п.п. , м/ч.
Дополнительными параметрами режима являются:
7. Сухой вылет электрода, l с, сек.
8. Время выдержки у ползуна при сварке с поперечными колебаниями,
9. Число сварочных проволок-электродов, n эл.
10. Величина зазора в стыке, B, мм.
11. Глубина шлаковой ванны, h шл, мм.
12. Недоход электрода до ползуна.
13. Марка флюса.
14. Расстояние между электродами, l э, мм.
Электрошлаковую сварку можно выполнить проволочными и пластинчатыми электродами в зависимости от толщины свариваемых деталей.
5.1. Расчет режима электрошлаковой сварки проволочными электродами
По толщине металла устанавливаются зазор в стыке , пользуясь рекомендациями таблицы 1, а затем выбирают диаметр проволочного электрода . Наиболее рациональное применение проволоки диаметрами 2 и 3 мм, так как увеличение диаметра проволоки приводит к росту ширины провара и уменьшению глубины шлаковой ванны.
Число проволочных электродов (n эл) выбирают по таблице 22.
Расстояние между электродами l э при сварке без поперечных колебаний принимают равным 30-50 мм, при сварке с поперечными колебаниями – 50-180 мм. Выбрать конкретную величину. При числе электродов более трех, количество электродов n эл определяют по формуле:
n эл = S / l э, (31)
l э – расстояние между электродами, мм.
Сухой вылет электрода – расстояние от нижней точки мундштука до поверхности шлаковой ванны (l с), находится в пределах 60-70 мм. Выбрать конкретную величину.
Силу сварочного тока (I св) на одну сварочную проволоку выбирают в зависимости от отношения толщины свариваемого металла к числу электродных проволок по формуле:
I св = A+B · S/n эл, (32)
где S – толщина металла, мм;
n эл – число проволочных электродов;
A – коэффициент, равный 220-280;
B – коэффициент, равный 3,2-4,0.
Сварочный ток с учетом количества проволок определяется по формуле:
I св п = I св · n эл . (33)
Напряжение шлаковой ванны (U ш. в.) определяется по формуле:
U ш.в. = 12 + 125+S/(0,075·n эл.) (34)
где S – толщина свариваемого металла, мм;
Скорость подачи проволочных электродов (V п.э.) определяют по формуле:
V н.э. = I св / (1,6-2,2), (м/ч) (35)
где I св – сила сварочного тока, А.
Скорость сварки (V св) определяют по формуле:
V св = n эл ·L H ·I св n / γ·B·S·K у, (36)
где n эл – количество проволочных электродов;
L н – коэффициент наплавки, г/А ч (L н = 30 ÷ 35 г/А ч);
I св – сила сварочного тока, А;
γ – плотность наплавленного металла, г/см (7,8 см 3 – для стали);
в – величина зазора в стыке, мм;
S – толщина свариваемого металла, мм;
К у – коэффициент увеличения, учитывающий выпуклость шва;
(К у = 1,05 – 1,10)
Глубина шлаковой ванны ( h шл ), от которой зависит устойчивость процесса и ширина провара, определяется по формуле:
h шл = I n св ·(0,0000375·I св – 0,0025)+ 30 (мм), (37)
где I св – сила сварочного тока, А;
I n св – сила сварочного тока с учетом количества проволок, А.
Скорость поперечных перемещений электрода, U п.п. определяют по формуле:
U n . n . = 66-0,22 ·S/n эл, (м/ч) (38)
где S – толщина свариваемого металла, мм;
n эл – количество проволочных электродов.
Время выдержки у ползуна ( t в ) определяют по формуле:
t в = 0,0375 · S/n эл. +0,75 (сек) (39)
Недоход электрода до ползунов принимают равным 5-7 мм.
Результаты расчетов режима электрошлаковой сварки проволочным электродом следует занести в табл. 23.
Таблица 23 - Режимы электрошлаковой сварки проволочным электродом
5.2. Расчет режимов электрошлаковой сварки пластинчатыми электродами.
Электрошлаковая сварка пластинчатыми электродами применяется для соединения массивных изделий с длиной швов до 1 – 1,5 м. При сварке пластинчатыми электродами сечение деталей в месте стыка должно иметь прямоугольную форму.
Число пластинчатых электродов ( n эл ) определяют по формуле:
n эл = S/(70-100), (40)
где S – толщина свариваемого металла, мм.
При толщине деталей до 150 мм допускается сварка одним пластинчатым электродом.
Ширину каждого из электродов ( В ) определяют по формуле:
(41)
где S – толщина свариваемого металла, мм.
n эл – число пластинчатых электродов.
Число фаз ( n ф ) выбирают исходя из расчета более равномерной загрузки фаз. При трех и более электродах число фаз, n ф = 3.
Допустимый удельный ток ( i доп ) определяют по формуле:
i доп = (I ф ·n эл)/(S·n ф), (А/мм) (42)
где I ф – допустимый сварочный ток на каждую фазу, А;
n эл - количество пластинчатых электродов;
S – толщина свариваемого сечения, мм;
n ф – число фаз.
Допустимый сварочный ток на каждую фазу I ф принимается равным номинальному току сварочного трансформатора. При сварке аппаратом А-480 с трансформатором ТШС – 3000-3, I ф = 3000А.
Минимальную толщину ( S min ) пластинчатого электрода находят исходя из условий заполнения разделки. Минимальную толщину электрода в зависимости от отношения H/L определяют по графику, приведенному на рис. 4.
Рисунок. 4. Зависимость между H / L и минимальной толщиной электрода:
где H – рабочий ход суппорта сварочного аппарата, мм (для аппарата А-480 H = 2300мм);
L – высота свариваемого сечения (длина шва), включая высоту кармана и выводных планок, которые находятся в пределах 150-200мм.
Найдя по графику минимальную толщину электрода, округляют до ближайшего целого и принимают толщину электрода, δ.
Зазор между кромками свариваемых деталей ( в) определяют по формуле:
(мм), (43)
где δ – толщина пластинчатого электрода, мм.
Величину сварочного тока I св на каждой фазе определяют по формуле:
I св = n ф ·В·i доп (А), (44)
где n ф – число фаз;
B – ширина электрода, мм;
i доп – удельный допустимый ток, (А/мм).
Глубину шлаковой ванны ( h шл ) в соответствии с удельным допустимым сварочным током, (i доп) находят по рис. 5.
Рисунок. 5. График для выбора S . ( V эл , h шв , U шв )
В процессе сварки допустимы отклонения от найденного значения не более ±3мм.
Напряжение на шлаковой ванне ( U ш.в . ) определяют по графику рисунка 5 по толщине пластинчатого электрода и скорости подачи электрода.
Для аппарата А-480 скорость подачи электрода, V п.э. = 1,03м/ч. В процессе сварки допустимы отклонения от найденного значения не более ± 1В.
Напряжение холостого хода ( U х.х. ) сварочного трансформатора зависит от степени жесткости характеристики источника питания.
При применении трансформатора ТШС – 3000- 3 следует принимать:
U х.х. = (U шв +2) · (В) при I св ≤ 1500А (45)
U х.х. = (U шв +4) · (В) при I св > 1500А
Полную длину электрода ( Z ) определяют по формуле:
Z= 1,2 · L (1+B+2-δ/δ)+T (мм) (46)
где L – высота свариваемого сечения (длина шва), включая высоту кармана и выводных планок, мм;
В – зазор между свариваемыми кромками, мм;
δ – толщина пластинчатого электрода, мм;
Т – технологический припуск для крепления электродов и токоподвода (Т = 300 мм).
Результаты расчетов режима электрошлаковой сварки пластинчатым электродом следует внести в табл. 24.
Таблица 24 - Режимы электрошлаковой сварки пластинчатым электродом
Ориентировочные режимы электрошлаковой сварки низкоуглеродистых, углеродистых, низколегированных, теплоупрочненных сталей и поковок из титана приведены в приложении Г.
Заключение
Методические указания содержат подробную последовательность определения режимов различных видов сварки стыковых и угловых швов, с приведением необходимых формул, рисунков, графиков, номограмм.
В приложениях к указаниям приведены ориентировочные режимы сварки.
Полагаем, что данные указания будут успешно использованы при самостоятельной подготовке студентов к практическим работам или при выполнении раздела расчета режимов сварки, курсового (дипломного) проекта или работы.
Приложение А
Режимы ручной дуговой сварки стыковых швов без скоса кромок при односторонней и двусторонней сварке
Режимы ручной дуговой сварки V -образных стыковых швов
Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки стыковых швов стали марки 30ХГС
Режимы ручной дуговой сварки стыковых и угловых соединений электродами ОММ-5
Приложение Б
Режимы полуавтоматической (механизированной) и автоматической сварки в углекислом газе низкоуглеродистых и низколегированных сталей
Оптимальные режимы сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей порошковыми проволоками
(нижнее положение)
Механические свойства швов при сварке низкоуглеродистых сталей порошковыми проволоками
Примерные режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом высоколегированных сталей
Примечание: Диаметр присадочной проволоки 1,6…2мм; ток постоянный прямой полярности.
Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки встык плавящимся электродом высоколегированных сталей в нижнем положении
Ориентировочные режимы дуговой сварки высоколегированных сталей без разделки кромок плавящимся электродом в углекислом газе
Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки алюминия трехфазной дугой
| Толщина металла, мм |
Способ сварки |
Диаметр, мм |
(V св ·10 3 , м/с) |
Примечание |
||
| Вольфрамового электрода |
Присадочной проволоки |
|||||
| Сварка на весу |
||||||
| Механизированная |
Сварка без разделки кромок на подкладке |
|||||
| Механизированная |
||||||
| Механизированная |
||||||
Примечание. Расход аргона 15…20 л/мин
Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом магниевых сплавов
| Объединение |
Толщина листов, мм |
Сварочный ток I св, А |
Скорость сварки, м/ч |
Присадочная проволока |
Расход аргона, л/мин |
|
| Механизированная сварка |
||||||
| В стык, без разделки, один проход |
||||||
| Ручная сварка |
||||||
| Встык без разделки, один проход |
||||||
| Встык, с разделкой, три прохода |
||||||
Режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом, рекомендуемые для листов титана
Режимы сварки титана и его сплавов плавящимся электродом в защитных газах
Приложение В
Режимы сварки под флюсом низкоуглеродистых и низколегированных сталей
| Толщина металла или шва, мм |
Подготовка кромок |
Тип шва и способ сварки |
Диаметр электропроводной проволоки, мм |
Сила тока, А |
Напряжение дуги, В |
Скорость сварки, м/ч |
| А. Автоматическая сварка стыковых швов |
||||||
| Без разделки, зазор V- образные |
Односторонний Двусторонний Односторонний |
1й проход 750…800 2й проход |
||||
| Б. Автоматическая сварка угловых швов |
||||||
| Без разделки |
Наклонным электродом В лодочку |
|||||
Примечание. Ток постоянный обратной полярности
Режимы сварки титана плавящимся электродом под флюсом
АНТ-1(скорость сварки 50м/ч)
Режимы однопроходной сварки по слою флюса одиночным электродом на формирующей подкладке алюминия и его сплава
Приложение Г
Режимы ЭШС углеродистых, низколегированных, теплоупрочненных сталей для прямолинейных стыков
| V п.п. , м/ч |
Сварочная проволока |
Подогрев, 0 С |
||
| 20, М16С, Ст3, 22К, 25Л, 09Г2, 25С, 25ГСЛ, 10ХСНД, 10ХГСНД |
Св-08ХГ2СМ |
АН-8М, АН-8 |
||
| 35, 35Л, Ст5, 20Х2МА |
Св-08ХГ2СМ Св-08Х3Г2СМ |
АН-8М, АН-8, АН-22 |
||
| Св-10ХГН2МЮ |
АН-8, АН-8М, АН-22 |
Ориентировочные режимы электрошлаковой сварки низкоуглеродистых сталей
| Толщина металла, мм |
Сила тока на один электрод, А |
Напряжение сварки, В |
Число электродов |
Диаметр (сечение) электро-дов, мм |
Расстояние между электродами |
Скорость, м/ч |
||
| подачи электродов |
||||||||
| Проволочный электрод |
||||||||
Технология сварки углеродистых сталей
Режимы электрошлаковой сварки поковок из титана пластинчатым электродом
5. Список используемой литературы:
Основная:
1. Думов С.И. Технология электрической сварки плавлением. - М.: Машиностроение, 1987. - 347 с.
2. Думов С.И., «Технология электрошлаковой сварки плавлением». – М.: Машиностроение, - 1987г.
3. Маслов В.И. Сварочные работы. Изд-во М., 1999. - 246 с.
4. Окерблом Н.О., Демянцевич В.П., Байкова И.П., Проектирование технологии изготовления сварных конструкций. – Ленинград: 1983г.
5. Потапьевский А.Г., «Сварка в защитных газах плавящимся электродом». – М.: Машиностроение. – 1974.- 237 с.
6. Сварка и свариваемые материалы: В 3-х т. Т. 1. Свариваемость материалов / Под. ред. Э.Л. Макарова. – М.: Металлургия, 1991. – 528с.
Т.2 Технология и оборудование / Под. ред. В.М. Ямпольского. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1996. – 574с.
Дополнительная:
1. ГОСТ 5264-80 – Ручная дуговая сварка соединения сварные. Основные типы и конструктивные элементы.
2. ГОСТ 8713-79 – Сварка под флюсом, соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
3. ГОСТ 14771 – 76 – Швы сварных соединений. Электродуговая сварка в защитных газах. Основные типы и конструктивные элементы.
4. ГОСТ 15164-78 – Электрошлаковая сварка соединения сварные. Основные типы, размеры конструктивных элементы и размеры.