2. Расчёт режима сварки и некоторых технико-экономических параметров процесса.

2.1 Параметры режима дуговой сварки под флюсом:

- диаметр электрода, d_эл.;

- сварочный ток, I_св;

- напряжение сварки, U_с;

- общее количество проходов, N_пр;

- скорость сварки, V_св;

Поскольку сварка выполняется вручную, то оптимальность скорости сварки можно оценить только косвенно по формированию шва. Напряжение сварки связано с длиной дуги, от которой существенно зависит качество сварки (защита, разбрызгивание, формирование шва, его дефектность, механические свойства).

2.2 Подготовка исходных данных. В исходные данные входят:

1. Химсостав и марка свариваемого металла.

2. Тип покрытия и марка электродов.

3. Тип соединения.

4. Толщина свариваемого металла.

5. Положение шва и проходов.

6. Тип шва по форме и по количеству проходов.

7. Форма и размеры подготовки кромок под сварку.

8. Общие размеры шва.

Сведения о стандартных типах сварных соединений приведены в ГОСТ 5264 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры», ГОСТ 11534 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные под острыми и тупыми углами. Основные типы, конструктивные элементы и размеры».

Для исключения или сокращения повторных расчётов сначала надо установить тип шва по количеству проходов, Табл.3.2

Сведения о нестандартных типах соединений приводятся в конструкторско-технологической документации на свариваемое изделие.

Т а б л и ц а № 3.2 Типы стандартных швов по количеству проходов при дуговой сварке.

Тип шва по количеству проходов	Толщина металла стыкового шва S, мм	Катет К, мм, углового шва при положении
		нижнем	«лодочка»
Однопроходный	1…4	3…8	3…12
Двупроходный	2…5	3…8	3…12
Многопроходный	6…175	9…60	13…60

2.3 Режим ручной дуговой сварки рекомендуется рассчитывать в такой последовательности:

2.3.1 Диаметр электрода d_эл определяется вв зависимости от типа шва (стыковой. угловой), формы подготовки кромок под сварку и количества проходов, вида прохода (корневой, заполняющий, отделочный, подварочный), положения шва в пространстве, толщины металла и многих других факторов.

Расчёт d_эл производим по формуле:

d_эл = (К_d1·S)^0,7 + К_d2 = h_р + К_d2 (3.1)

Влияние типа шва и формы подготовки кромок под сварку на величину d_эл учитывается коэффициентом К_d1 через расчётную глубину проплавления h_р, Табл.3.3:

h_р = К_d1· S (3.2)

Влияние положения шва в пространстве учитывается коэффициентом К_d2. Если положение нижнее или лодочка, принимаем К_d2 = 1,0, в остальных положениях (вертикальном, горизонтальном, потолочном, ) К_d2 = 0,5.

Верхний предел диаметра электрода ограничивается пространственным положением шва:

- нижнее и «лодочка» - d_эл  5…6 мм;

- вертикальное - d_эл  4…5 мм;

- горизонтальное и потолочное - d_эл  4;

При сварке корневого и подварочного проходов принимаем d_эл  3…4 мм.

Расчётный d_эл следует округлить до ближайшего стандартного: 1,6; 2,5; 3; 4; 5; 6 мм.

Т а б л и ц а № 3.3 Расчётная глубина проплавления h_р при ручной сварке..

2.3.2 Сварочный ток I_св (род, полярность и численное значение) зависят от химического

состава и диаметра стержня электрода, типа и толщины покрытия, пространственного положения шва и других факторов и рассчитывается по формуле:

I_св = K_I1·K_I2·d^1,4, (3.3)

где K_I1 – коэффициент, учитывающий влияние типа покрытия на I_св, Табл.3.4;

K_I2 - коэффициент, учитывающий положения шва на I_св, Табл.3.5.

В Табл.3.4, 3.5 приведены значения коэффициентов для покрытых электродов, применяемых для сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей.

Т а б л и ц а № 3.4 Значения коэффициента K_I1.

Коэффициент	Тип покрытия
	Основное	Рутиловое (кислое)
KI1	20 ± 3	25± 5

Т а б л и ц а № 3.5 Значения коэффициента K_I2.

Коэффициент	Положение шва
	«лодочка», нижнее	вертикальное	горизонтальное. потолочное
KI2	1,0	0,76…0,78	0,85…0,92

3. Напряжение сварки U_с зависит от типа и толщины покрытия, состава и диаметра

стержня электрода, пространственного положения шва и длины дуги:

- для электродов с покрытием основного типа  U_с = 12 + 0,36·(I_св/ d_эл) (3.4)

- для электродов с покрытием рутилового типа  U_с = 12 + 1,7·[(I_св/ (d_эл)²], (3.5)

где значения надо подставлять в формулы (3.4), (3.5): I_св, А; d_эл, мм; U_с, В.

Для большинства марок электродов, используемых при сварке углеродистых и легирован-ных конструкционных сталей, напряжение U_с = 22 ÷ 28 В.

3. Общее количество проходов N₀ это сумма корневых N_К, заполняющих N_З, облицовоч-

ных N_ОБ и подварочных Nп:

N₀ = N_К + N_З + N_ОБ + Nп (3.6)

Наиболее часто при ручной дуговой сварке многопроходный шов состоит из корневых и заполняющих проходов, рассчитываемых по формуле:

N₀ = [(F₀ - N_К · F_K)/ F_З] + N_К, (3.7)

Где F₀ – общая площадь сечения, определяемая по чертежу, мм²;

F_K = (5…7) · d_элкор – сечение корневого прохода, мм²;

F_З = (8…10) · d_{элзапол} - сечение заполняющего прохода, мм²;

d_элкор, d_{элзапол} – диаметры электродов для сварки корневых и заполняющих проходов, мм.

3. Скорость сварки V_с, м/ч получаем через коэффициент наплавки по формуле:

, (3.8)

где ρ – плотность металла электродной проволоки, г/см³ (для стали ρ  =7,8 г/см³);

I_св – сварочный ток, А;

F_шв.- площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход, см².

α_н – коэффициент наплавки, г/А·ч.

Значение α_н рассчитывается (принимается) по формулам:

- для переменного тока  α_н= 0,2025(I_св/ d_эл ) ^0,6 (3.8.1)

- для постоянного тока прямой полярности  α_н = (6,3+ 0,07/ d_эл^1,035 I_св) (3.8.2)

- для постоянного тока обратной полярности  α_н = 8…10 , (3.8.3)

где d_эл – диаметр электрода, мм.

2.3.6 Масса наплавленного металла G_Н, г, рассчитывается по следующей формуле:

G_Н = F_шв·l·ρ, ( 3.9)

где l – длина шва, см;

ρ – плотность наплавленного металла (для стали ρ=7,8 г/см³).

3. Время горения дуги t₀, ч,  определяется по формуле:

 , (3.10)

где G_Н - масса наплавленного металла G_Н , г;

I_СВ – сварочный ток, А;

_Н - коэффициент наплавки, г/А·ч

2.3.8 Полное время сварки Т, ч, приближённо определяется по формуле:

 , (3.11)

где k_П = 0,5 … 0,55 – коэффициент использования сварочного поста для РДС

2.3.9 Расход электродов G_М, г, рассчитывается для РДС по формуле:

   , (3.12)

где G_H – масса наплавленного металла, г;

k_э - коэффициент, учитывающий расход электродов на 1 кг наплавленного металла .

10. Расход электроэнергии А, кВт· ч, определяется по формуле:

, (3.13)   

где U_{Д =} U_С – напряжение дуги, В;

η – КПД источника питания;

W_O – мощность источника питания, работающего на холостом ходе, кВт.

Значения η источника питания сварочной дуги и W_O можно принять по таблице 3.6:

Т а б л и ц а № 3.6 Значения η и W_O при ручной дуговой сварке.

Род тока	η	WO
Переменный	0,8 - 0,9	0,2 - 0,4
Постоянный	0,6 - 0,7	2,0 - 3,0