2.6 Вибір режимів зварювання.

Режими зварювання - це сукупність різних факторів зварювального процесу, які забезпечують стійке горіння дуги і одержання швів заданих розмірів, форми та якості.

Параметри режиму зварювання впливають на геометричні параметри зварного шва (Мал.17).

а – кутовий шов;

б – стиковий шов;

S – товщина металу;

e – ширина шва;

h – глибина провару;

Мал.17 q – підсилення шва;

t – товщина шва;

b – зазор; k – катет кутового шва; p – розрахункова висота кутового шва; a – товщина кутового шва.

Розрахунки параметрів режимів ручного дугового зварювання.

Режими зварювання поділяються на основні і додаткові.

До основних режимів ручного дугового зварювання відносяться:

1.S – товщина металу (мм);

2.d_ел. – діаметр електроду (мм);

3.І_зв – сила зварювального струму (А);

4. U_д – напруга на дузі (В);

5. V_зв – швидкість зварювання (м/год);

6. Рід і полярність струму.

До додаткових параметрів відносяться величина вильоту електроду, склад і товщина покриття електроду, положення електроду і положення виробу при зварюванні.

Діаметр електроду обирають залежно від товщини металу, катета шва, положення шва в просторі. Для виготовлення корпусу товщиною S=25мм застосовуємо електроди діаметром 4 - 5 мм. Чим менше діаметр електроду, тим більше густина струму в електроді і більше глибина провару. Чим менше діаметр електроду, тим менше ширина шва за рахунок зменшення катодної і анодної плям.

Для зварювання обираємо електрод dел=4мм .

Сила струму залежить від діаметру електроду, від довжини його робочої частини, складу покриття і положення зварювання. Чим більше струм, тим більше продуктивність, тобто більша кількість металу, що наплавляється. Але при надмірному струмі електрод перегрівається вище за допустиму межу, що знижує якість шва і збільшує розбризкування. При малому струмі дуга нестійка, часто обривається, в шві можуть бути не провари. Величину струму можна визначити по формулі:

I =k ·dел;

де: d_ел – діаметр електроду, мм;

k – коефіцієнт, залежний від марки і складу електроду, положення зварювання, k = 35ч60 А/мм.

Iзв = 40 · 4 = 160( А), або

Iзв = (20 + 6 · dел) · dел = (20 + 6 · 4) ·4 = 176 (А)

Зварювання швів у вертикальному положенні виконують на знижених струмах на 10-20%. При зварюванні корпусу застосовують стикові, кутові кільцеві шви у різних просторових положеннях, тому зварювальний струм зменшуємо на 10 – 20 %.

Напруга на дузі майже не робить впливу на глибину провару, але впливає на ширину шва. При збільшенні напруги ширина шва збільшується, при зниженні – зменшується. При ручному дуговому зварюванні напруга зменшується незначно, від 18 до 22 В – що не робить впливу на ширину шва. Згідно типу вибраного джерела живлення Uд = 66В.

Швидкість зварювання : при малих швидкостях ручного дугового зварювання, що становлять 1-1,5 м/год., глибина провару виходить мінімальною. Підвищення швидкості зварювання знижує глибину провару і ширину шва. Теоретично швидкість зварювання визначається по формулі:

м/год.

Vзв = 2500/160 = 15,6 м/год.

Допоміжні параметри:

- Рід і полярність струму. При одній і тій же величині струму найбільша величина глибини провару при зварюванні на постійному струмі зворотної полярності. При зварюванні на прямій полярності глибина провару менше на 40ч50%, а при зварюванні змінним струмом - менше на 15-20%, ніж при зварюванні постійним струмом зворотної полярності.

Для виготовлення корпусу застосовуємо постійний струм зворотної полярності, оскільки вибраний, як джерело живлення – зварювальний випрямляч .

- Довжина дуги. В процесі зварювання підтримують певну довжину дуги, яка залежить від марки і діаметра електроду. Довжина дуги визначається по формулі:

мм

Lд = (0,5…1,1) · 4 = 2,0….4,4 мм

Довжина дуги робить вплив на якість шва і його геометричну форму. При довгій дузі метал шва окислюється і розбризкується.

- Рухи електродом. На формування шва робить вплив коливальні рухи електродом. При виготовленні корпусу застосовуємо поперечно-коливальні рухи у вигляді півмісяця з низу вверх, оскільки шви кутові. Ширина валика шва визначається по формулі:

мм

С = (2-3) · 4 = 8-12 мм

- Нахил електроду в просторі. Зварювання вузлів здійснюємо в нижньому та вертикальному положенні і з нахилом електроду уздовж шва кутом назад. Так забезпечується повний провар і як найменша ширина шва. Кутом вперед виконують шви на тонкому металі. Зварювальна ванна легше зашлаковується, а процес зварювання важче, ніж кутом назад.

- Заповнення швів по довжині і перетину. Шви по довжині виконуємо на прохід – шви від початку до кінця в одному напрямі. За способом заповнення

швів по перетину розрізняють одношарові шви, багато прохідні, багатошарові. Для виготовлення корпусу застосовуємо одношарові шви, без розчищення кромок, з обох сторін.

По довжині шви бувають: короткі до 300мм, середні від 300 -1000мм,

довгі - понад 1000 мм.

Довжина шва при зварюванні фланця поз.3 до стінки поз.4:

Lшва = (990 + 180 + 990 + 180) х 2 = 4680 мм

Довжина шва при зварюванні стакану поз.6 до фланцю поз.3:

Lшва = (3,14 х 140)х2 = 879,2 мм

Довжина шва при зварюванні 2 фланців поз.9; 10 з обох сторін:

Lшва = (65 + 140) х 4 = 625 мм

Загальна довжина швів:

Lшва = 4680 + 879,2 + 625 = 6184,2 мм

Всі параметри режимів зварювання зводимо в таблицю:

S, мм	dел, мм	Iзв, А	Uд, В	Vзв, м/год.	Lд, мм	С, мм	Кут нахилу
25	4	160	66	15,6	2,0-5,5	8-12	15°

До основних режимів газового зварювання відноситься:

• 1 – присаджувальний дріт;

• 2 – газове полум’я;

• 3 – пальник;

• 4– основний метал.

• потужність полум’я – П (л/год);

• Діаметр присаджувального дроту – Dел(мм);

• Марка присаджувального дроту;

• Маса присаджувального дроту – (г);

• Номер наконечника пальника;

• Тиск Ро₂; Рс₂н₂ – (мПа);

• Витрати О₂; С₂Н₂ - (дм³/год);

• Швидкість витікання горючої суміші – V (м/год);

• Кут нахилу пальника і присаджувального дроту;

• Склад полум'я;

• Спосіб зварювання;

• Коливальні рухи;

• Кут розкриття кромок; зазор; притуплення;

• Площа наплавленого металу – (мм²);

• Кількість проходів;

1.Потужність полум'я залежить від: властивостей металу та його товщини.

Потужність полум'я -П (л/год)- пропорційна товщині металу:

П = К ^.S ;

Де К – коефіцієнт пропорційності, що визначає витрати ацетилену в л/год, на 1мм товщини металу.

S – товщина металу, мм; при S=25мм;

П = 12 х 25 = 300 л/год.

В залежності від способу зварювання потужність полум'я визначають по формулі:

Лівий: П = ( 100 – 120 )S (л/год);

Правий П = ( 120 – 150 )S (л/год);

Для вуглецевої сталі при S < 5 мм, К = 12, а при S > 5 мм, К-зменшують на 20 – 25 %.

Потужність полум'я визначається витратами горючого газу в л/год, й регулюється номером наконечника пальника.

Потужність підбирається з рахунку :

Для S < 6мм - 60 дм³/год на 1мм товщини металу;

Для S > 6мм - 30 дм³/год на 1мм товщини металу.

Потужність полум'я впливає на : глибину провару, (мм); ширину,(мм) шва; посилення шва (мм).

Чим більша потужність, тим більше виділиться тепла, тим більша глибина провару, вища продуктивність з-за зростання швидкості розплавлення основного і присаджувального матеріалу.

2.Для заповнення зазору між кромками зварювальних деталей і отримання валика шва необхідної ширини, використовують присаджувальний дріт.

Марка присаджувального дроту обирається так як і електрод при ручному дуговому зварюванні в залежності від марки основного металу.

Діаметр присаджувального дроту обирають в залежності від:

S_мет.(мм); способу зварювання (лівий, правий); розташування шва у просторі.

Діаметр присаджувального дроту визначають по формулі:

Лівий D_пр. = S/2 + 1 , (мм);

D_пр. = 6/2 + 1 = 4 (мм);

Правий D_пр. = S/2, (мм); (або по таблиці )

Залежність діаметра присаджувального прудка від S_мет.

S(мм)	1…2	2…3	3…5	5…10	10…15	>15
d (мм)	-	2	3…4	3…5	4…6	6…8

Обираємо D_пр =4мм так, як S=25мм .

Для визначення маси дроту (г), що витрачається на зварювання 1м шва застосовують формулу:

m = K ^. S² , (г);

де К – відомий коефіцієнт пропорційності.

при S = 25мм, присаджувального дроту необхідно :

m = 12 ^. 25² = 7500 (г).

Тиск газу встановлюють в залежності від S_мет.(мм); № наконечника пальника.

Тиск газів переміщує рідкий метал до задньої стінки ванни і утворює луску шва.

При великому тиску О₂ – полум’я стає « жорстким», і видуває розплавлений метал з ванни. «М’яке» полум’я – схильне до зворотних ударів і хлопків. При зварюванні виставляють тиск в залежності від товщини металу по манометру редуктора:

Р_С2Н2 = 0,001 – 0,1 (мПа),

Р_О2 = 0,2 - 0,35 , (мПа).

4. Витрати О_{2 ;} С₂ Н₂, (л/год) залежить від: товщини металу; № наконечника пальника; тиску; діаметра мундштука. Обираємо наконечник №7 – витрати складають: ацетилену - 1800-2500 л/год; кисню-2000-2800л/год.

5. Швидкість витікання горючої суміші повина дорівнювати швидкості горіння. Якщо швидкість витікання більша за швидкість горіння, то полум’я відривається від пальника і гасне. Якщо швидкість витікання суміші меньша за швидкість горіння, то суміш загорається в середині наконечника. Швидкість зварювання повинна бути не менше 32 м/год для металу S < 20мм.

Швидкість витікання суміші з мундштука також залежить від № наконечника, S металу.

Чим більший № наконечника, тим більша швидкість витікання суміші.

Для наконечників:

№7 -V = 110 – 170 (м/с);(таблиця довідника).

6.Швидкість нагрівання металу залежить від кута нахилу мундштука й присаджувального дроту. Величина кута залежить від товщини металу.

Чим більша товщина металу, тим більший кут нахилу пальника, тим більша глибина проплавлення металу .

Залежність кута нахилу від товщини металу.

S (мм)	<1	1…3	3…5	5…7	7…10	10…15	>15
Кут(град)	20	30	40	50	60	70	80

При зварюванні корпусу кут нахилу складає 80⁰ відносно вісі шва.

Спочатку для кращого прогрівання металу кут нахилу встановлюють більший, а потім в міру нагрівання зменшують в залежності від товщини металу.

Зварна конструкція виготовляється з легованої сталі. Тому для зварювання обираємо нормальне полум’я.

Корпус має товщину метала 25мм, тому зварювання виконуємо правим способом.

Правий спосіб зварювання використовують при зварюванні металу S > 5мм, кращий захист ванни від кисню й азоту повітря. Якість шва краща. Правий спосіб економічніше, продуктивніше на 20 – 25 %, витрати газів на 15 – 20 % менші ніж при лівому способі.

Під час зварювання необхідно виконувати поперечні і повздовжні рухи кінцем мундштука.

Поперечний рух потрібний для рівномірного прогріву основного й присаджувального матеріалу, та одержання шва необхідної ширини.

Присаджувальним дротом також виконують коливальні рухи, але в напрямку, протилежному рухові пальника.

Зварювання виконується на відстані 2 – 6 мм, від ядра полум'я, а кінець присадки не виймають з рідкої ванни, а особливо з зони полум'я, щоб не окислювався метал шва.

Інші показники зварювання такі, як: підготовка металу до зварювання, кут розкриття кромок, зазор, притуплення, ширина шва, розташування шва у просторі, площа поперечного перерізу шва, кількість проходів розраховуються аналогічно, як і для ручного дугового зварювання.