5. Расчет режимов сварки.

5.1 Расчет режимов ручной дуговой сварки покрытыми электродами:

1.Сварка фланца и днища (шов 1). Сварка патрубка с накладкой (шов 4).

Стыковое соединение с толщиной основного металла 12 мм. Для расчета площади наплавленного металла необходимо выбрать форму разделки кромок. По данным ГОСТ 5264-8 выбираем стыковое соединение С8.

S=12мм

a=2+1(-2)

P=1+(-)1

α= 45⁰

Конструктивные элементы шва.

e=20мм

q=0,5мм

Определение режима сварки обычно начинается с выбора диаметра электрода, который назначают в зависимости от толщины листов при сварке швов стыковых соединений и от катета шва при сварке угловых и тавровых соединений.

Диаметр электрода в зависимости от толщины деталей

Толщина деталей при сварке встык, мм	3-8	8-15	15-20
Диаметр электрода, мм	3	4	5
Катет шва при сварке угловых и тавровых соединений, мм	3-6	6-12	12-20
Диаметр электрода, мм	3	4	5

Выбираем диаметр электрода 4мм для корневого и последующих проходов.

Вычисляем общую площадь поперечного сечения наплавленного металла по формуле:

F_н=a*s+(S-p)²*tg(α/2)+0,75e*q=

=2*12+(12-1)²*tg(45/2)+0,75*20*0,5=81,6мм²

где, F_н – площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм²;

При определении числа проходов следует иметь в виду, что максимальное поперечное сечение металла, наплавленного за один проход, не должно превышать 30-40 мм². При сварке многопроходных швов стыковых соединений первый проход должен выполняться электродами диаметром не более 5 мм, чаще всего диаметром 4 мм, так как применение электродов большего диаметра не позволяет в необходимой степени проникнуть в глубину разделки для провара корня шва. При сварке швов стыковых соединений площадь поперечного сечения металла, наплавленного за один проход, при которой обеспечиваются оптимальные условия формирования, должна составлять:

для первого прохода (при сварке корня шва)

F₁=(6÷8)d_э=6*4=24мм²

для последующих проходов

F_п=(8÷12)d_э

F_п=8*4=32мм²

Зная площади поперечного сечения наплавленного металла и площади поперечного сечения наплавленного металла при первом и каждом последующем проходах, найдем число проходов:

n=(F_н-F₁)/F_п+1=(81,6-24)/32+1=2,8

n=3 прохода

Сила сварочного тока при ручной дуговой сварке может быть определена при приближенных подсчетах по эмпирической формуле:

I_св=К* d_э

К – коэффициент, определенный опытным путем. К=35÷50

I_св1= I_св2=40*4=160A

может быть определена в зависимости от диаметра электрода и допустимой плотности тока:

где d_э – диаметр электрода (стержня), мм;

j – допустимая плотность тока, А/мм², таблице

Значение допускаемой плотности тока j в электроде при ручной дуговой сварке

Виды покрытия	Допустимая плотность тока в электроде (А/мм2) при dэ (мм)
	3	4	5
Рудно-кислое, рутиловое	14-20	11,5-16	9,5-12,5
Фтористо-кальцивые	13-18,5	10-14,5	8,5-12,0

I_св1=(3,14*16²/4)*12=150,72 А

I_св2=(3,14*16²/4)*14=175,84 А

Напряжение дуги при ручной дуговой сварке изменяется в сравнительно узких пределах и при проектировании технологических процессов сварки выбирается на основании рекомендаций паспорта на данную марку электродов.

Примем напряжение дуги для полученной величины силы сварочного тока U_д1=25 В

U_д2=27 В

Для вычисления величины сварочных деформаций и некоторых других расчетов бывает необходимо учесть тепловое воздействие на свариваемый металл, определяемое погонной энергией q_п. Погонной энергией называется отношение мощности дуги q к скорости сварки V_cв

q_п=I_св*U_д*η/V_cв

где U_д – напряжение дуги, В;

η - эффективный к.п.д. дуги =0,7

Скорость сварки может быть определена по формуле:

V_cв=α_н*I_св/(100*F_н*γ), м/ч

где – коэффициент наплавки г/Ач (для ручной дуговой сварки,

=9,5 г/Ач);

- плотность наплавленного металла, г/см³;

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

V_cв1=9,5*150,72/(100*7,8*24*10^-2)=7,65 м/ч

V_cв2=9,5*175,84/(100*7,8*32*10^-2)=6,7 м/ч

q_п1=150,72*25*0,7/7,65=352,576 Дж/см

q_п2=175,84*27*0,7/6,7=511,27 Дж/см

2. Сварка накладки с обечайкой (шов 6).

Нахлесточное соединение с толщиной основного металла 12 мм.

Для расчета площади наплавленного металла необходимо выбрать форму разделки кромок. По данным ГОСТ 5264-8 выбираем нахлесточное соединение Н2.

S=12мм

B=12-100

b=0+2,0

k=10мм

Выбираем диаметр электрода 4мм для корневого и последующих проходов.

Вычисляем общую площадь поперечного сечения наплавленного металла по формуле:

F_н=k_y*k²/2=1,25*10²/2=62,5мм²

где, F_н – площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм²;

k_y – коэффициент увеличения, учитывающий наличие зазоров и выпуклость («усиление») шва; к – катет шва, мм

Значения k_y выбирают в зависимости от катета шва:

Катет шва, мм	3-4	5-6	7-10	12-20	20-30	30
ky	1,5	1,35	1,25	1,15	1,10	1,05

Выбрали k_y=1,25, т.к. катет шва к=10

Площадь поперечного сечения наплавленного металла для первого прохода (при сварке корня шва)

F₁=(6÷8)d_э=7*4=28мм²

для последующих проходов

F_п=(8÷12)d_э=10*4=40мм²

число проходов:

n=(F_н-F₁)/F_п+1=(62,5-28)/40+1=1,863

n=2 прохода

Сила сварочного тока при ручной дуговой сварке может быть определена при приближенных подсчетах по эмпирической формуле:

I_св=К* d_э

К – коэффициент, определенный опытным путем. К=35÷50

I_св1= I_св2=40*4=160A

может быть определена в зависимости от диаметра электрода и допустимой плотности тока:

I_св1=(3,14*16²/4)*12=150,72 А

I_св2=(3,14*16²/4)*14=175,84 А

Напряжение дуги при ручной дуговой сварке изменяется в сравнительно узких пределах и при проектировании технологических процессов сварки выбирается на основании рекомендаций паспорта на данную марку электродов.

Примем напряжение дуги для полученной величины силы сварочного тока U_д1=25 В

U_д2=27 В

Скорость сварки может быть определена по формуле:

V_cв=α_н*I_св/(100*F_н*γ), м/ч

где – коэффициент наплавки г/Ач (для ручной дуговой сварки,

=9,5 г/Ач);

- плотность наплавленного металла, г/см³;

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

V_cв1=9,5*150,72/(100*7,8*28*10^-2)=6,56 м/ч

V_cв2=9,5*175,84/(100*7,8*40*10^-2)=5,35 м/ч

Определим погонную энергию q_п. Погонной энергией называется отношение мощности дуги q к скорости сварки V_cв

q_п1=I_св*U_д*η/V_cв=150,72*25*0,7/6,56=411,16Дж/см

q_п2=I_св*U_д*η/V_cв=175,84*27*0,7/5,35=640,287Дж/см

3. Сварка нижнего соединительного кольца и внутреннего днища ( шов 9), верхнего кольца и внутреннего днища (шов 2)

Стыковое соединение с толщиной основного металла 12 мм. Для расчета площади наплавленного металла необходимо выбрать форму разделки кромок. По данным ГОСТ 5264-8 выбираем стыковое соединение С17.

S=12мм

P=1+(-)1

a=2+1(-2)

α=25⁰+(-)2

e=19+(-)2

q=0,5

Выбираем диаметр электрода 4мм для корневого и последующих проходов.

Вычисляем общую площадь поперечного сечения наплавленного металла по формуле:

F_н=a*s+(S-p)²*tg(α)+0,75e*q=

=2*12+(12-1)²*tg(25)+0,75*19*0,5=87,55мм²

где, F_н – площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм²;

Площадь поперечного сечения наплавленного металла для первого прохода (при сварке корня шва)

F₁=(6÷8)d_э=7*4=28мм²

для последующих проходов

F_п=(8÷12)d_э=10*4=40

найдем число проходов:

n=(F_н-F₁)/F_п+1=(87,55-28)/40+1=2,5

n=3 прохода

Сила сварочного тока при ручной дуговой сварке может быть определена при приближенных подсчетах по эмпирической формуле:

I_св=К* d_э

К – коэффициент, определенный опытным путем. К=35÷50

I_св1= I_св2=40*4=160A

может быть определена в зависимости от диаметра электрода и допустимой плотности тока:

где d_э – диаметр электрода (стержня), мм;

j – допустимая плотность тока, А/мм²

I_св1=(3,14*16²/4)*12=150,72 А

I_св2=(3,14*16²/4)*14=175,84 А

Напряжение дуги при ручной дуговой сварке изменяется в сравнительно узких пределах и при проектировании технологических процессов сварки выбирается на основании рекомендаций паспорта на данную марку электродов.

Примем напряжение дуги для полученной величины силы сварочного тока U_д1=25 В

U_д2=27 В

Скорость сварки может быть определена по формуле:

V_cв=α_н*I_св/(100*F_н*γ), м/ч

где – коэффициент наплавки г/Ач (для ручной дуговой сварки,

=9,5 г/Ач);

- плотность наплавленного металла, г/см³;

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

V_cв1=9,5*150,72/(100*7,8*28*10^-2)=6,56 м/ч

V_cв2=9,5*175,84/(100*7,8*40*10^-2)=5,35 м/ч

Определим погонную энергию q_п. Погонной энергией называется отношение мощности дуги q к скорости сварки V_cв

q_п1=I_св*U_д*η/V_cв=150,72*25*0,7/6,56=411,16Дж/см

q_п2=I_св*U_д*η/V_cв=175,84*27*0,7/5,35=640,287Дж/см

4. Сварка нижнего соединительного кольца с крышкой ( шов 10).

Тавровое соединение с толщиной основного металла 12 мм.

Для расчета площади наплавленного металла необходимо выбрать форму разделки кромок. По данным ГОСТ 5264-8 выбираем тавровое соединение Т1.

b=0+2мм;

S=12 мм;

Конструктивные элементы шва.

k=10 мм

Выбираем диаметр электрода 4мм для корневого и последующих проходов.

1. Вычисляем общую площадь поперечного сечения наплавленного металла по формуле:

F_н=k_y*k²/2=1,25*10²/2=62,5мм²

Площадь поперечного сечения наплавленного металла для первого прохода (при сварке корня шва)

F₁=(6÷8)d_э=7*4=28мм²

для последующих проходов

F_п=(8÷12)d_э=10*4=40

найдем число проходов:

n=(F_н-F₁)/F_п+1=(62,5-28)/40+1=1,86

n=2 прохода

Сила сварочного тока при ручной дуговой сварке может быть определена при приближенных подсчетах по эмпирической формуле:

I_св=К* d_э

К – коэффициент, определенный опытным путем. К=35÷50

I_св1= I_св2=40*4=160A

может быть определена в зависимости от диаметра электрода и допустимой плотности тока:

где d_э – диаметр электрода (стержня), мм;

j – допустимая плотность тока, А/мм²

I_св1=(3,14*16²/4)*12=150,72 А

I_св2=(3,14*16²/4)*14=175,84 А

Напряжение дуги при ручной дуговой сварке изменяется в сравнительно узких пределах и при проектировании технологических процессов сварки выбирается на основании рекомендаций паспорта на данную марку электродов.

Примем напряжение дуги для полученной величины силы сварочного тока

U_д1=25 В

U_д2=27 В

Скорость сварки может быть определена по формуле:

V_cв=α_н*I_св/(100*F_н*γ), м/ч

где – коэффициент наплавки г/Ач (для ручной дуговой сварки,

=9,5 г/Ач);

- плотность наплавленного металла, г/см³;

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

V_cв1=9,5*150,72/(100*7,8*28*10^-2)=6,56 м/ч

V_cв2=9,5*175,84/(100*7,8*40*10^-2)=5,35 м/ч

Определим погонную энергию q_п. Погонной энергией называется отношение мощности дуги q к скорости сварки V_cв

q_п1=I_св*U_д*η/V_cв=150,72*25*0,7/6,56=411,16Дж/см

q_п2=I_св*U_д*η/V_cв=175,84*27*0,7/5,35=640,287Дж/см