5.2 Расчет режимов автоматической сварки под флюсом.

1. Сварка 2-ух кольцевых швов обечаек (шов 8), 1-ого кольцевого шва днища с верхним соединительным кольцом (шов 3).

Стыковое соединение с толщиной основного металла 12 мм.

Для расчета площади наплавленного металла необходимо выбрать форму разделки кромок. По данным ГОСТ 8713-79 выбираем стыковое соединение C19.

Конструкция соединения.

S=S1=12мм;

b=1,5±1,0мм;p=1,5±1,0мм;α=25º±3°;δ=3мм;m=30мм

Конструктивные элементы шва.

e=20±3,0мм;q=1,5±1мм

Определение режима сварки обычно начинают с выбора диаметра сварочной проволоки, которая назначается в зависимости от способа сварки, толщины свариваемого металла и т.д. ниже приведены практические рекомендации по выбору диаметра сварочной проволоки.

Для автоматической сварки под флюсом:

Толщина свариваемого металла, мм	2-4	4-6	6-16	16 и более
dэ, мм	2	3	4-5	6

В зависимости от толщины свариваемого металла выбираем сварочную проволоку диаметром 4 мм.

Для определения числа проходов рассчитываем общую площадь поперечного сечения по формуле:

F_н=b*S+(S-p)²*tgα+0,75e*q=1,5*12+(12-1,5)²*tg25+0,75*20*1,5=91,91мм²

Площадь наплавки:

- для первого прохода (при проварке корня шва)

F₁=15*4=60мм²

- для последующих проходов

F_п=20*4=80мм²

Зная общую площадь 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=(91,91-60)/80+1=1,4

n=2 прохода

В зависимости от диаметра электрода и плотности тока рассчитывается сила сварочного тока:

где j – плотность тока;

d_э, – диаметр сварочной проволоки.

Допустимая плотность тока при механизированной сварке зависит от диаметра электрода:

dэ, мм	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2	3	4	5	6
j, А/мм2	75-135	70-110	70-105	70-100	65-100	55-95	40-80	35-60	30-50	25-45

I_св1=35*16/1,2769=438,56 А

I_св2=60*16/1,2769=751,821 А

I_св.ср=595,191 А

Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение; Для определения оптимального значения напряжения дуги берем среднее значение силы сварочного тока:

U_д=20+50*10^-3* I_св/ d_э^0,5±1=20+50*10^-3*595,191/4^0,5±1=34,879±1

U_д=34,88В

Для определения скорости сварки необходимо определить коэффициент наплавки:

α_н=α_р*(1-ψ)

где - коэффициент расплавления, принимаем α_р=12 г/Ач по экспериментальным данным рис. 2

Рис. 2. Зависимость α_р от режима сварки: постоянный ток обратной полярности;

ψ- коэффициент потерь при сварке под флюсом=1%

α_н=12*(1-0,01)=11,88г*А/ч

Определяем скорость сварки по следующей формуле:

V_cв=α_н*I_св/(100*F_н*γ)

V_cв=11,88*595,191/(100*7,8*91,91*10^-2)=9,86м/ч

Скорость подачи проволоки можно рассчитать по формуле:

V_пр1= V_cв*F_н/F_пр=9,86*91,91*10^-2*4/3,14*16*10^-2=72,15м/ч

F_пр=π*d²/4

Для вычисления величины сварочных деформаций и некоторых других расчетов бывает необходимо учесть тепловое воздействие на свариваемый металл, определяемое погонной энергией q_п. Погонную энергию можно рассчитать по формуле:

q_п=I_св*U_д*η/V_cв=595,191*34,88*0,85/9,86=1789,678 Дж/см

где η– эффективный КПД дуги (0,8-0,95). η=0,85

Для определения глубины провара необходимо определить коэффициент формы провара, он рассчитывается по формуле:

где k' – коэффициент, величина которого зависит от диаметра электрода, рода тока и полярности;

d_э – диаметр электродной проволоки, мм.

Величина коэффициента k' при плотности тока j <120 А/мм² при сварке постоянным током обратной полярности:

Глубина провара рассчитывается по формуле:

2. Сварка под флюсом на остающейся подкладке (в замок) верхнего соединительного кольца с верхней обечайкой (шов 11), нижнего соединительного кольца с обечайкой (шов 11).

Стыковое соединение с толщиной основного металла 12 мм.

Для расчета площади наплавленного металла необходимо выбрать форму разделки кромок. По данным ГОСТ 8713-79 выбираем стыковое соединение C20.

Конструкция соединения.

S=12мм;

b=2±1,0мм;p=0±1,5мм;α=25º±3°

Конструктивные элементы шва.

e=20±3,0мм;q=2±1,5мм

В зависимости от толщины свариваемого металла выбираем сварочную проволоку диаметром 4 мм.

Для определения числа проходов рассчитываем общую площадь поперечного сечения по формуле:

F_н=b*S+(S-p)²*tgα+0,75e*q=2*12+(12-0)²*tg25+0,75*20*2=121,15мм²

Площадь наплавки:

- для первого прохода (при проварке корня шва)

F₁=15*4=60мм²

- для последующих проходов

F_п=20*4=80мм²

Зная общую площадь 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=(121,15-60)/80+1=1,76

n=2 прохода

В зависимости от диаметра электрода и плотности тока рассчитывается сила сварочного тока:

где j – плотность тока;

d_э, – диаметр сварочной проволоки.

Допустимая плотность тока при механизированной сварке зависит от диаметра электрода:

dэ, мм	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2	3	4	5	6
j, А/мм2	75-135	70-110	70-105	70-100	65-100	55-95	40-80	35-60	30-50	25-45

I_св1=35*16/1,2769=438,56 А

I_св2=60*16/1,2769=751,821 А

I_св.ср=595,191 А

Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение; Для определения оптимального значения напряжения дуги берем среднее значение силы сварочного тока:

U_д=20+50*10^-3* I_св/ d_э^0,5±1=20+50*10^-3*595,191/4^0,5±1=34,879±1

U_д=34,88В

Для определения скорости сварки необходимо определить коэффициент наплавки:

α_н=α_р*(1-ψ)

где - коэффициент расплавления, принимаем α_р=12 г/Ач по экспериментальным данным рис. 2

Рис. 2. Зависимость α_р от режима сварки: постоянный ток обратной полярности;

ψ- коэффициент потерь при сварке под флюсом=1%

α_н=12*(1-0,01)=11,88г*А/ч

Определяем скорость сварки по следующей формуле:

V_cв=α_н*I_св/(100*F_н*γ)

V_cв=11,88*595,191/(100*7,8*121,15*10^-2)=7,48м/ч

Скорость подачи проволоки можно рассчитать по формуле:

V_пр1= V_cв*F_н/F_пр=7,48*121,15*10^-2*4/3,14*16*10^-2=72,175м/ч

F_пр=π*d²/4

Для вычисления величины сварочных деформаций и некоторых других расчетов бывает необходимо учесть тепловое воздействие на свариваемый металл, определяемое погонной энергией q_п. Погонную энергию можно рассчитать по формуле:

q_п=I_св*U_д*η/V_cв=595,191*34,88*0,85/7,48=2359,12 Дж/см

где η– эффективный КПД дуги (0,8-0,95). η=0,85

Для определения глубины провара необходимо определить коэффициент формы провара, он рассчитывается по формуле:

где k' – коэффициент, величина которого зависит от диаметра электрода, рода тока и полярности;

d_э – диаметр электродной проволоки, мм.

Величина коэффициента k' при плотности тока j <120 А/мм² при сварке постоянным током обратной полярности:

Глубина провара рассчитывается по формуле:

2. Сварка под флюсом продольных швов обечаек (шов 5, шов 7).

Стыковое соединение с толщиной основного металла 12 мм.

Для расчета площади наплавленного металла необходимо выбрать форму разделки кромок. По данным ГОСТ 8713-79 выбираем стыковое соединение C47.

Конструкция соединения.

S=12мм;

b=0±1,0мм

Конструктивные элементы шва.

e=21мм;q=2+1(-1,5)мм

В зависимости от толщины свариваемого металла выбираем сварочную проволоку диаметром 4 мм.

Для определения числа проходов рассчитываем общую площадь поперечного сечения по формуле:

F_н=b*S+0,75e*q=0*12+0,75*21*2=31,5мм²

В зависимости от диаметра электрода и плотности тока рассчитывается сила сварочного тока:

где j – плотность тока;

d_э, – диаметр сварочной проволоки.

Допустимая плотность тока при механизированной сварке зависит от диаметра электрода:

dэ, мм	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2	3	4	5	6
j, А/мм2	75-135	70-110	70-105	70-100	65-100	55-95	40-80	35-60	30-50	25-45

I_св1=40*16/1,2769=501,214 А

Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение; Для определения оптимального значения напряжения дуги берем среднее значение силы сварочного тока:

U_д=20+50*10^-3* I_св/ d_э^0,5±1=20+50*10^-3*501,214/4^0,5±1=32,53±1

U_д=32,53В

Для определения скорости сварки необходимо определить коэффициент наплавки:

α_н=α_р*(1-ψ)

где - коэффициент расплавления, принимаем α_р=12 г/Ач по экспериментальным данным рис. 2

Рис. 2. Зависимость α_р от режима сварки: постоянный ток обратной полярности;

ψ- коэффициент потерь при сварке под флюсом=1%

α_н=12*(1-0,01)=11,88г*А/ч

Определяем скорость сварки по следующей формуле:

V_cв=α_н*I_св/(100*F_н*γ)

V_cв=11,88*501,214/(100*7,8*31,5*10^-2)=24,235м/ч

Скорость подачи проволоки можно рассчитать по формуле:

V_пр1= V_cв*F_н/F_пр=24,235*31,5*10^-2*4/3,14*16*10^-2=60,78м/ч

F_пр=π*d²/4

Для вычисления величины сварочных деформаций и некоторых других расчетов бывает необходимо учесть тепловое воздействие на свариваемый металл, определяемое погонной энергией q_п. Погонную энергию можно рассчитать по формуле:

q_п=I_св*U_д*η/V_cв=501,214*32,53*0,85/24,235=571,85 Дж/см

где η– эффективный КПД дуги (0,8-0,95). η=0,85

Для определения глубины провара необходимо определить коэффициент формы провара, он рассчитывается по формуле:

где k' – коэффициент, величина которого зависит от диаметра электрода, рода тока и полярности;

d_э – диаметр электродной проволоки, мм.

Величина коэффициента k' при плотности тока j <120 А/мм² при сварке постоянным током обратной полярности:

Глубина провара рассчитывается по формуле: