Режими газового зварювання:

1. Потужність полум’я – П (л/год);

2. Діаметр присаджувального дроту – Dел. (мм);

3. Марка присаджувального дроту;

4. Маса присаджувального дроту – (г);

5.Номер наконечника пальника;

6.Тиск Ро₂; Рс₂н₂ – (мПа);

7.Витрати О₂; С₂Н₂ - (дм³/год);

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

9.Кут нахилу пальника і присаджувального дроту;

10.Склад полум'я;

11.Спосіб зварювання;

12.Коливальні рухи;

13.Кут розкриття кромок; зазор; притуплення;

14.Площа наплавленого металу – (мм²);

15.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=3мм;

П = 12 Ч 3 = 36 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 дугового зварювання 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. = 3/2 + 1 = 2,5 (мм);

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

Для зварювання зварної ванни товщиною 3мм, застосовуємо лівий спосіб зварювання. Тому обираємо D_др =2мм.

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

m = K ^. S² , (г);

де К – відомий вам коефіцієнт пропорційності;

при S = 3мм, присаджувального дроту необхідно :

m = 12 ^. 3² = 108 (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 - 0,3 (мПа).

4. Витрати О_{2 ;} С₂ Н₂, (л/год) залежить від: товщини металу; № наконечника пальника; тиску; діаметра мундштука. Обираємо наконечник №3 – витрати складають: ацетилену – 250-350л/год; дм³/год; кисню – 270-380 л/год.

5. Швидкість витікання горючої суміші повинна дорівнювати швидкості горіння. Якщо швидкість витікання більша за швидкість горіння, то полум'я відривається від пальника і гасне. Якщо швидкість витікання суміші менша 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 наконечника №3 -V = 75 – 135 , (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. При зварюванні ванни кут нахилу пальника складає 30⁰. Спочатку для кращого прогрівання металу кут нахилу встановлюють більший, а потім в міру нагрівання зменшують в залежності від товщини металу.

Зварна конструкція виготовляється з вуглецевої сталі Ст4. Тому для зварювання обираємо нормальне полум’я.

Зварна ванна має товщину проплавлення металу 3мм, тому зварювання виконуємо лівим способом.

Лівий спосіб – це зварювання справа наліво. При цьому полум’я направляється на ще не зварювані кромки, а присадка переміщується попереду полум’я. попередній підігрів кромок забезпечує добре перемішування ванни. Зовнішній вид шва кращий ніж при правому 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.

2.7. Розрахунок зварних швів на міцність.

При проектуванні зварної конструкції, що складається з ванни, фланців, стойок, міцність їх визначається на підставі розрахунків, які зводяться до визначення напруг, що виникають в елементах виробу при навантаженні. Існують два методи розрахунків:

1. По допустимим напругам. 2. По передільному стану.

По напругах, що допускаються, умови міцності мають вигляд:

де - напруга в небезпечному перетині; - напруга, що допускається

де n – коефіцієнт запасу міцності; - межа текучості сталі.

Для сталі Ст4 напруга, що допускається, складає:

(довідник)

тоді: n=

Спосіб розрахунку по напругах, що допускаються, простий, визначення і n проводиться спрощено, без точного урахування умов роботи. Більш точний розрахунок, що враховує умови роботи, однорідність металу і ін. дає розрахунок по граничному стану. При розрахунку умова міцності має вигляд:

Де: N – розрахункове зусилля, Н

F – площа поперечного перетину, м2

R – розрахунковий опір матеріалу, Н/м2

m – коефіцієнт умов роботи.

Для зварювання кутових швів із сталі 40Х при всіх способах контролю

(довідник)

Максимальне зусилля N для кутових швів визначається по формулі:

Де: к – товщина металу, мм к = 3мм = 0,003м

l – довжина шва, м. Довжина швів при виготовлені зварної ванни складає: приварка стойок до ванни – (100+50+50+100)х4=1200мм;

приварка фланців до стойок – (50+50+50)х4=600мм;

приварка стінок ванни – 120х4=480мм

Загальна довжина швів складає: L_шв = 1200+600+480=2280мм.

- розрахунковий опір, Н/м2 Rс=75Ч10⁷ н/м²

N=75Ч10⁷Ч0,003Ч2,280= 513Ч10⁴ Н

Висновок. Зварні з'єднання, що складаються з ванни, фланців, стойок повинні витримувати зусилля в напускних, стикових та кутових з'єднаннях N=513·10⁴ Н, при подальшому збільшенні навантаження конструкція руйнуватиметься.