2.6. Вибір присадних матеріалів, флюсів і газів
У цьому розділі необхідно обґрунтувати вибір зварювальних матеріалів для запроектованого способу зварювання і дати їх повну характеристику.
При виборі зварювальних матеріалів необхідно виходити з умов забезпечення без пористого, щільного металу шва, його високої технологічної міцності, експлуатаційної надійності, а також з обґрунтувань по економічних, санітарно-гігієнічних і іншим виробничим ознакам.
На вибрані зварювальні матеріали приводяться ДСТУ, ГОСТ, ТУ і указуються їх основні характеристики, зведені в таблиці. Обґрунтування вибору зварювальних матеріалів проводиться стосовно вибраних способів зварювання для виготовлення заданого виробу і повинне бути коротким, без довгих пояснень, але достатньо повним, технічно грамотним.
Так, наприклад, вибір електродів для ручного дугового зварювання і прихвати можливо обґрунтувати таким чином.
Всі електроди, вживані для ручного дугового зварювання, повинні вибиратися згідно ГОСТу і задовольняти наступним вимогам:
- забезпечувати отримання наплавленого металу необхідного хімічного складу і механічних властивостей;
- забезпечувати отримання швів, стійких проти гарячих тріщин, не схильних до холодних тріщин, щільних і без пористих;
- забезпечувати хороші технологічні властивості;
- не містити по можливості у складі покриття дорогих дефіцитних матеріалів;
- не робити шкідливого впливу на робочих.
Виходячи їх цих вимог, слід вибирати електроди для зварювання з вказівкою ГОСТів, класу, типів, обмазки, а також складу основних матеріалів електродних покриттів і функцій, що виконуються цими складовими.
2.7. Розрахунок і вибір режимів зварювання
Ручне дугове зварювання
Режимом зварювання називають сукупність ряду чинників, що забезпечують отримання високоякісних зварних швів заданих розмірів і форм. При ручному дуговому зварюванні такими чинниками є: діаметр електроду, сила зварювального струму, тип і марка електроду, напруга в дузі, рід і полярність зварювального струму, швидкість зварювання, положення шва в просторі, попередній підігрів і подальша термічна обробка.
Вибір діаметр електроду
При зварюванні в нижньому положенні шва діаметр електроду встановлюється залежно від товщини зварюваного матеріалу.
Таблиця 2.3 - Режими зварювання
Товщина зварюваного металу, мм |
1,5 |
2 |
3 |
4 – 5 |
6 – 8 |
9 – 12 |
13 – 15 |
16 – 20 |
Діаметр електроду, мм |
1,6 |
2 |
3 |
3 – 4 |
4 |
4 – 5 |
5 |
5 і більш |
Зварювання вертикальних, горизонтальних і стельових швів незалежно від товщини зварюваного металу проводиться електродами невеликого діаметру ( до 4 мм), оскільки при цьому легко попередити стікання рідкого металу і шлаку із зварювальної ванни.
У разі багатошарового зварювання необхідно спочатку розрахувати кількість шарів (проходів). Для кращого провару кореня шва перший шар заварюють електродом з діаметром 3 – 4 мм, а подальші шари – електродами більшого діаметру. Слід пам'ятати, що площа поперечного перетину першого шару (проходу) не повинна перевищувати 30 – 35 мм2. приблизно вона може бути визначена по формулі:
F1 =(G..8)dе
Де F1 – площа поперечного перетину першого шару (проходу) мм2;
dе – діаметр електроду, мм.
Площа поперечного перетину подальших шарів (проходів) може бути збільшена, вона визначається по формулі:
Fс =(8..12) dе
Де Fс – площу поперечного перетину шаруючи, мм2;
dе – діаметр електроду, мм.
Знаючи площу поперечного перетину оброблення кромок, можна визначити необхідну кількість шарів по формулі:
Де Fр – площа поперечного перетину оброблення кромок, мм2;
N – кількість шарів (проходів);
Fс – площа поперечного перетину подальших шарів, мм2;
F1 – площа поперечного перетину першого шару (проходу), мм2.
Розрахунок сили зварювального струму
Сила зварювального струму встановлюється залежно від вибраного діаметру і типу електроду.
Для зварювання в нижньому положенні шва сила зварювального струму може бути приблизно визначена по формулі:
ІСВ = До dе
Де ІСВ – сила зварювального струму, А;
До - коефіцієнт пропорційності, залежний від типу електроду і його діаметру, А/мм;
dе– діаметр електроду, мм.
При зварюванні низко вуглецевих і низьколегованих сталей значення коефіцієнта До приведені нижче.
Таблиця 2.4 - Коефіцієнт пропорційності
Діаметр електроду dе, мм |
1 – 2 |
3 – 4 |
5 – 6 |
Коефіцієнт пропорційності (К), А/мм. |
25 – 30 |
30 – 45 |
45 – 60 |
При зварюванні високолегованих сталей значення коефіцієнта пропорційності слідує зменшити на 10 – 20 %.
При зварюванні на вертикальній площині сила струму зменшується на 10-15%, а в стельовому положенні – на 15-20% в порівнянні з силою струму, розрахованою для нижнього положення шва.
Вибір типу і марки електрода
Тип і марку електрода вибирають залежно від марки зварюваного матеріалу і призначення виробу, від необхідної міцності шва, а також від необхідності додання шву тих або інших спеціальних властивостей. При цьому слід керуватися наступними стандартами:
ГОСТ 9467-75 «Електродів покриті металеві для ручної дугової зварювання конструкційних і теплостійких сталей»;
ГОСТ 10052-75 «Електродів металеві для дугової зварювання високолегованих сталей з персонами властивостями»;
ГОСТ 10051-75 «Електродів металеві для дугового наплавлення поверхневих шарів з персонами властивостями».
У записці пояснення слід обґрунтувати вибір типу марки електроду.
Напруга на дузі
Напруга на дузі складає 18-36 вольт (В) і знаходиться в прямій залежності від довжини дуги. Зварку слід виконувати можливо коротшою дугою (2-3 мм), напруга на короткій складає 18-20 Ст.
Вибір роду струму і полярності
Рід струму і полярність вибирають залежно від марки зварюваного металу і його товщини. При зварці постійним струмом зворотної полярності більше тепла виділяється на електроді. Виходячи з цього зворотна полярність застосовується при зварці тонкого металу, щоб уникнути прологів, і при зварці високолегованих сталей, щоб не перегрівати їх. При зварці звичайних вуглецевих сталей застосовується змінний струм як дешевший в порівнянні з постійним.
Вибір швидкості зварювання.
Високолеговані сталі зварюються на великих швидкостях, чим звичайні низковуглецеві стали і низьколеговані стали. При ручній дуговій зварці швидкість зварювання встановлюється самим зварювачем.
Ручну дугову зварку можна проводити у всіх просторових положеннях шва. Проте слід прагнути до нижнього положення, як зручнішому і такому, що забезпечує кращу якість зварного шва. Вибрані і розраховані чинники режиму зварювання повинні бути поміщені в таблиці.
Попередній підігрів і подальша термічна обробка
Ці операції призначаються при зварюванні середньо і високо вуглецевих сталей, а також ряду високолегованих сталей, схильних до утворення гартівних структур (мартенсит, тростит, сорбіт).
У записці пояснення слід обґрунтувати вибір кожного з чинників режиму зварювання, привести розрахунки і дати до них пояснення.
Автоматична і напівавтоматична зварювання під флюсом
Режим автоматичної і напівавтоматичної зварювання під флюсом визначають наступні чинники: сила зварювального струму, діаметр електродного дроту, напруга дуги, рід струму і його полярність, швидкість зварювання, швидкість подачі електродного дроту, виліт електроду, нахил електроду вздовж і поперек шва, нахил виробу, марка флюсу і його грануляція, підігрівши перед зварюванням і термічна обробка після зварювання.
Зразкову силу зварювального струму слід розрахувати по формулі:
I св = h\k
де h - необхідна глибина провару, мм;
k - коефіцієнт пропорційності залежний від роду струму і його полярності діаметру електродного дроту і марки флюсу.
Таблиця 2.5 - Зразкові значення коефіцієнта пропорційності (К)
Марка флюсу |
Рід струму і полярність |
Діаметр електродного дроту, мм |
Значення До, мм/100А |
|
Зварювання встик з обробленням кромок |
Наплавлення і зварювання встик без оброблення кромок |
|||
АН-348А |
Змінний |
5 |
1,5 |
1,1 |
АН-348А |
Змінний |
2 |
2,0 |
1,0 |
АН-348 |
Постійний зворотній полярності |
5 |
1,75 |
1,1 |
АН-348 |
Постійний прямій полярності |
5 |
1,25 |
1,0 |
ОСЦ-45 |
Змінний |
5 |
1,55 |
1,15 |
Виходячи з розрахованої зразкової сили зварювального струму, по таблицях, приведених в довідниках або підручниках, вибираються режими зварювання. Останні зводяться в таблиць (наприклад, таблиця, приведена нижче). Слід пам'ятати, що дані режимів зварювання потрібно наводити тільки для тієї товщини металу, яка застосовується в дипломному проекті.
Таблиця 2.6 - Зразкові режими двосторонньої автоматичної зварювання під флюсом стикових швів без оброблення кромок на подушці флюсу
Діаметр електроду, мм |
Товщина металу, мм |
Зазор в стиках, мм |
Сила зварювального струму, А |
Напруга дуги, В |
Швидкість зварювання, м/ч |
Швидкість подачі електродного дроту, м/ч |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
2 |
3 4 5 6
|
0-1,5 0-2,0 0-2,5 0-3,0
|
350-380 380-400 420-450 450-475
|
28-30 28-30 30-32 32-33
|
71,0 71,0 62,0 47,5
|
78 88 95 108
|
3 |
8 10 12 14 18 |
0-3,0 0-4,0 0-4,0 0-4,0 0-4,0 |
475-500 500-550 550-600 600-650 650-700 |
32-34 32-34 32-34 34-36 34-36 |
41,5 41,5 41,5 36,5 32,0 |
123 142 164 190 190 |
4 |
4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 |
0-2,0 0-2,0 0-2,5 0-3,0 0-4,0 0-5,0 0-5,0 0-5,0 0-5,0 0-5,0 |
450 470 540 600 600-650 650-700 700-750 750-800 850-900 900-950 |
28-30 30-32 30-32 32-34 34-36 34-36 36-38 36-38 38-40 38-40 |
54 54 47,5 47,5 41,5 41,5 36,5 32 28 24,5 |
64 73 73 83 95 108 123 123 142 164 |
5 |
10 12 14 16 18 20 |
0-4,0 0-5,0 0-5,0 0-5,0 0-5,0 0-5,0 |
700-750 750-800 800-850 850-950 900-950 975-1050 |
34-36 36-38 36-40 36-40 38-42 38-42 |
36,5 36,5 32 32 28 24,5 |
61 73 83 95 95 108 |
Розрахунок і вибір режимів автоматичної і напівавтоматичної зварювання у вуглекислому газі.
До чинників, що визначають режим зварювання у вуглекислому газі, відносяться: діаметр електродного дроту, сила зварювального струму, напруга дуги, швидкість подачі електродного дроту, швидкість зварювання, виліт електроду, витрата вуглекислого газу, нахил електроду уздовж осі шва, рід струму, його полярність і так далі
Режими зварювання вибираються по довідниках або підручниках і зводяться в таблиці.
Таблиця 2.7 - Зразкові режими напівавтоматичної зварювання стикових швів у вуглекислому газі.
Діаметр електроду, мм |
Товщина металу, мм |
Сила зварювального струму, А |
Напруга дуги, В |
Швидкість зварювання, м/ч |
Виліт електроду, мм |
Витрата вуглекислого газу, дм3/мин |
0,8 |
1,0 1,5 2,0 2,5 |
70 95-110 110-150 150 |
17 18-19 19-21 22 |
30-40 30-40 25-30 20-25 |
8-10 8-10 8-10 8-10 |
6-7 6-7 6-8 7-8 |
1,0 |
1,0 2,0 3,0 4,0 і більш |
100-110 125-180 150-180 180-210 |
18-19 19-22 20-23 22-24 |
30-40 30-40 25-30 25-30 |
10-11 10-11 10-11 10-11 |
6-7 6-8 6-8 7-9 |
1,2 |
2,0 3,0 4,0 і більш |
140-180 170-250 200-270 |
20-22 22-24 21-24 |
35-45 30-40 25-30 |
10-14 10-14 10-14 |
7-9 7-9 7-9 |