Приближенно полное время сварки Т, ч, можно определить по формуле

Расчёт параметров режима ручной дуговой сварки

При ручной дуговой сварке угол разделки шва, образованный двумя состыкованными кромками (рис.1,д), составляет 55 ± 3° (при этом зазор bз и притупление кромок h_п для листов толщиной d>3 мм изменяются в пределах 0…3 мм).

Рис.1. Размеры и форма подготовки кромок и сварного шва:

а – I-образный (без скоса кромок односторонний стыковой шов;

б – то же, с металлической (остающейся) подкладкой (1);

в – I- образной (без скоса кромок двухсторонний стыковой шов);
г – V-образный стыковой шов с подваркой корня шва (2);

д – V-образный многопроходный стыковой шов (цифры указывают номер прохода – слоя);

е – Х-образный двухсторонний стыковой шов;

ж – угловой шов (без скоса кромки вертикального элемента); з – расположение валиков
при наплавке (наплавленный металл заштрихован, пунктиром показана первоначальная
разделка кромок соединяемых элементов)

Такую подготовку кромок применяют при сварке листов толщиной до 18…20 мм. При большей толщине свариваемых элементов применяют двухстороннюю X-образную разделку кромок (рис. 1,е) с теми же углами скоса 55 ± 3°. Сварку листов толщиной до 3 мм выполняют без скоса кромок (I-образная разделка) –
рис. 1,а. Зазор между свариваемыми листами:0…2 мм.

Тонкие швы (стыковые при толщине листов до 6…8 мм, а угловые при катете шва до 6…8 мм) сваривают, как правило, за один проход. При выполнении более толстых стыковых и угловых швов сварку (заполнение разделки шва) ведут за несколько проходов (рис. 1,д). При этом сварку всех проходов стремятся выполнять при одних и тех же параметрах режима. Исключением является первый проход, который рекомендуется выполнять электродами диаметром 3…4 мм (применение электродов большего диаметра затрудняет проплавление корня шва). Сечение первого слоя (прохода) не должно превышать 30…35 мм² и может быть определено по формуле:

F₁ = (6…8)×dэ, (1)

а последующих слоёв (проходов) – по формуле

F_с = (8…12)×dэ, (2)

(3)

Общее число слоёв (проходов), включая первый (сварка корня шва), определится:

где F_н – общая площадь наплавляемого металла (шва).

При ручной дуговой сварке к параметрам режима сварки
относятся:

– диаметр электрода,

– сила сварочного тока,

– скорость перемещения электрода вдоль шва (скорость сварки);

– род тока,

– полярность тока.

Диаметр электрода выбирается в зависимости:

– от толщины свариваемых элементов,

– типа сварного соединения,

– положения шва в пространстве.

Для выбора диаметра электрода можно использовать ориентировочные данные (табл. 2).

Таблица 2

Толщина листов, мм	1…3	3	4…5	6…12	³13
Диаметр электрода dэ, мм	1,5…2,5	3	3…4	4…5	5

При выборе типа и марки электрода необходимо исходить из требований, предъявляемых к качеству сварных швов или наплавки.

Для сварки широко применяются высокопроизводительные электроды, в том числе содержащие в составе обмазки железный порошок (табл. 3).

При выборе электродов используют:

– ГОСТ 9466-96 классификация, общие технические требования, размеры, правила приёма, методы испытаний;

– ГОСТ 9467-97 электроды для сварки углеродистых, низколегированных конструкционных и теплоустойчивых сталей;

– ГОСТ 10052-94 электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами: коррозионно- и жаростойкие, жаропрочные;

– ГОСТ 10051-94 электроды для наплавки слоёв с особыми свойствами: износо-, коррозионностойкие.

Для оценки производительности электродов необходимо сравнивать значения коэффициента наплавки a_н. Из группы электродов, обеспечивающих заданные механические свойства металла шва или наплавки, следует выбирать те, которые имеют более высокий коэффициент наплавки, а значит, обеспечивающих большую производительность.

Обозначение типов сварочных электродов расшифровывается так: Э – электрод; цифры, стоящие за буквой – гарантированное значения s_в, кгс/мм²_.

В наплавочных электродах следующие за буквой Э цифры показывают среднее содержание углерода и легирующих элементов в наплавленном металле.

Таблица 3

Тип электрода	Марка электрода	Коэфициент наплавки, г/(А× ч)	Разбрызгивание электродного металла	Расход электродов, кг на 1 кг наплавленного металла
Сварочные электроды
Э42	СМ-11	10 – 11	Умеренное	1,45
Э42	УОНИ-13/45 АНО-1 АНО-5	8,5…9,0 14…16 10…11	Умеренное Умеренное Малое	1,60 1,50 1,60
Э46	ЗРС-1 ЗРС-2 МР-3 АНО-3 ОЗС-3 ОЗС-4	12,5…14,0 11…12 8,5…9,0 8,5…9,0 16…18 8,5…9,5	Малое Умеренное Умеренное Малое Малое Умеренное	1,60 1,60 1,70 1,60 1,60 1,70
Э50	ДСК – 50 УСК – 24 УОНИ – 13/55	10…11 10…11 8,5…9,0	Малое Умеренное Умеренное	1,40 1,40 1,70
Наплавочные электроды
Э10 Г2 Э11Г3 Э12Г4 Э15Г5	ОЗН – 250У ОЗН – 300У ОЗН – 350У ОЗН – 400У	8,5…9,0	Умеренное	1,70

В марках электродов цифры указывают твёрдость НВ. Например, металл, наплавленный электродами типа Э12Г4 (марка
ОЗН – 350У), содержит в среднем 0,12 % С и 4 % Mn; твёрдость его равна 350 НВ.

Силу сварочного тока выбирают на основании рекомендаций, помещённых в паспортах электродов и справочных таблицах, или расчитывают по эмпирическим формулам.

При ручной дуговой сварке стальными электродами диаметром 1…6 мм можно пользоваться формулой

J_св. = K× d_э, (4)

где K – коэффициент, равный 25…60; d_э – диаметр электрода,
в мм.

Коэффициент K в зависимости от диаметра электрода d_эпринимается равным:

d_э, мм	1…2	3…4	5…6
K, А/мм	25…30	30…45	45…60

Силу сварочного тока, следует скорректировать:

– с учётом толщины свариваемых элементов;

– типа соединения;

– положения сварки в пространстве.

Если толщина S ³ 3 d_э, то значение J_св_. следует увеличивать на 10…15 %.

Если же S £ 3 d_э, то сварочный ток уменьшают на 10…15 %. При сварке угловых швов и наплавке значение J_св. должно быть повышено на 10…15%. Если сварка производится в вертикальном или потолочном положении, значение сварочного тока должно быть уменьшено на 10…15 %.

Выбирая род тока, следует учитывать экономические и эксплуатационные преимущества переменного тока перед постоянным. Однако могут быть положения, при которых использование переменного тока не допускается или не рекомендуется, например, при сварке электродами УОНИ – 13.

Характер наплавочных работ обусловливает необходимость получения слоя наплавочного металла за счёт большого количества электродного металла при минимальной глубине проплавления основного металла. Поэтому для наплавочных работ следует предпочесть постоянный ток и вести наплавку на той полярности, на которой электродный металл плавится быстрее.

Для определения ориентировочной длины дуги l_д мм используют формулу

l_д= (0.5…1.1) d_э, (5)

где d_э – диаметр электрода, мм.

Длина дуги влияет на качество наплавленного металла и геометрическую форму шва. При длинной дуге ухудшается защита сварочной ванны и металл шва интенсивно насыщается кислородом и азотом воздуха. С увеличением длины дуги увеличивается разбрызгивание металла и в шве могут появиться поры.

Для определения напряжения дуги u_д используют справочные данные или рекомендации сертификатов, которыми сопровождается каждая марка электрода (в технологической документации u_д не регламентируется).

Для большинства марок электродных покрытий, используемых при сварке углеродистых и легированных конструкционных сталей, напряжение дуги u_д =22…28 В.

Расчёт скорости сварки (скорость перемещения электрода при укладке одного слоя валика многослойного шва), м/ч производится по формуле

, (6)

где a_н – коэффициент наплавки, г/(А× ч); F_{н (с)} – площадь поперечного сечения шва F_н при однопроходной сварке (или одного слоя валика F_{н (с)} при многослойном шве), см²; r – плотность металла электрода, г/см³.

Коэффициент наплавки a_н выбирается в зависимости от марки электрода по табл. 3.

Масса наплавленного металла определяется по справочнику или рассчитывается по формуле

G_н= F_н× L× r , (7)

где F_н – площадь наплавки (поперечное сечение разделки шва, включая его усиление), см²; L – длина шва, см; r – плотность металла, для стали r =7,8 г/см³.

Расчёт G_H при наплавочных работах производится по формуле

G_н= F_нп× Н× r, (8)

где F_нп– площадь наплавляемой поверхности, см²; Н – требуемая высота наплавляемого слоя, см.

При наплавке нужно предусмотреть припуск на последующую механическую обработку наплавленных поверхностей в пределах 2 мм.

Время горения дуги, ч рассчитывается по формуле

(9)

Приближенно полное время сварки Т, ч, можно определить по формуле

, (10)

где t – время горения дуги, ч; K_п – коэффициент использования сварочного поста, который можно принять для ручной сварки0,5…0,55, а для механизированных способов сварки и наплавки 0,6…0,7.

Расход электродов для ручной сварки и наплавки можно определить, воспользовавшись данными, помещёнными в табл. 3.

Расход электроэнергии А, кВт×ч на сварку заданной детали можно найти, установив по справочным материалам расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла. Более точно его можно рассчитать по формуле

, (11)

где u_д – напряжение дуги, В (при сварке покрытыми электродами принять 22…28 В); J_св.– сварочный ток, А; h – КПД источника тока; w₀ – мощность, расходуемая источником тока при работе на холостом ходу, кВт; t и T – время горения дуги и полное время сварки, ч.

Данные для определения значений h и w₀ приведены в табл. 4.

Таблица 4

Род тока	h	w₀, кВт
Переменный Постоянный	0,8 – 0,9 0,6 – 0,7	0,2 – 0,4 2,0 – 3,0

Выбор основного сварочного оборудования, к которому относятся источники питания, питающие дугу, полуавтоматы и автоматы определяются по приложению 1 после определения параметров режима сварки (наплавки).

При этом необходимо соблюдать условие использования мощности оборудования с наибольшим эффектом.

Метод контроля выбирается из условий работы узлов. Они испытывают ударные и знакопеременные нагрузки. Выбранный метод должен обеспечить возможность выявления скрытых дефектов (трещин, непроваров и др.), опасных с точки зрения концентрации напряжений. Кроме того, он должно быть точен по оценке качества, прост, экономичен и безопасен.

Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 36; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!