3 Расчетная часть

3.1 Расчет и выбор режима сварки

Режим сварки – это совокупность основных характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных швов указанных размеров, формы и качества.

При ручной дуговой сварке это диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение дуги, площадь поперечного сечения шва, выполняемого за один проход дуги, число проходов, род тока, полярность и т.д.

Напряжение дуги – с увеличением напряжения дуги также возрастает тепловая мощность дуги, а, следовательно, и размер сварочной ванны. Особенно интенсивно возрастают ширина и длина ванны. При постоянной силе сварочного тока повышение напряжения дуги незначительно сказывается на глубине проплавления ванны.

Скорость сварки – при постоянной энергии, повышение скорости сварки вызывает увеличение термического КПД процесса, а это в свою очередь приводит к возрастанию глубины проплавления и уменьшению ширины шва. Изменение скорости сварки при постоянной тепловой мощности дуги заметно сказывается на размерах сварочной ванны и шва.

Диаметр электрода – при постоянной силе сварочного тока, диаметр электрода определяет плотность энергии в пятне нагрева и подвижность дуги. В связи с этим при увеличении диаметра электрода уменьшается давление дуги на расплав, снижается глубина проплавления ванны и возрастает ее ширина.

Сила тока – в наибольшей степени определяет тепловую мощность. При постоянном диаметре электрода с увеличением силы тока дуги возрастает концентрация тепловой энергии в пятне нагрева, повышается температура плазмы столба дуги, положение активности пятен на электроде и изделии. С увеличением силы сварочного тока дуги возрастает длина сварочной ванны, ее ширина и глубина проплавления. В таблице 11 предоставлены режимы сварки.

Таблица 12 - Режимы сварки

Толщина металла	Диаметр проволоки	Скорость подачи пр - ки	Сила тока	Напряжение	Скорость сварки
8	2 мм	105 м/ч	480 А	32 В	37 м/ч

3.2 Расчет силовых элементов приспособления

Усилие зажатия Р _заж, Н/м, приходящее на 1 м шва должно быть в определенных интервалах

Р_min < Р _заж. < Р_max , (1)

где Р_min– минимальное значение усилия зажатия, Н/м;

Р_max– максимальное значение усилия зажатия, Н/м

Максимальное усилие зажатия находится из условия отсутствия смятия на контактируемых поверхностях, определяется по формуле

Р_max = (n * А* [σ]_см)/l, (2)

где n – число прижимов с одной стороны шва, n = 2;

А – площадь контактирования прижима с изделием, мм²

[σ]_см– допускаемое напряжение смятия для данного металла, МПа;

l – длина шва, м

[σ] _см = 2 * σ_т (3)

где σ_т – предел текучести данного металла, МПа

[G]см=2*345 = 690МПа

A= D_ср * π * l

А = 4 * 3,14 * 2,3 = 28,8

P_max = 2 * 28,8* 10^-6 * 690 * 10⁶ / 2,3 = 17332,8 Н/м

Минимальное усилие зажатия находится из условия предотвращения поперечных деформаций при сварке и определяется по формуле

Р_min = (μ * q_эф./S * V_св) * 10^-4 (4)

где μ – коэффициент поперечной деформации; μ = 0,3

q_эф – эффективная мощность сварочного источника тепла, ВА;

S – толщина свариваемого металла, м;

V_св – скорость сварки, м/с

q_эф = U_д * I_св * η_и , (5)

где U_д – напряжение дуги, В;

I_св – сила сварочного тока, А;

η_и – коэффициент полезного действия источника. Для автоматической сварки плавящимся электродом η_и = 0,85

q_эф = 32*480*0,85 = 13056 ВА

P_min = (0,3*13056/1 * 10³*32)*10^-4 = 122,4 Н/м

Усилие зажатия на 1 м шва определяется по формуле

Р _заж. = n * P₁ /l , (6)

где n – число прижимов;

P₁ – усилие, создаваемое одним прижимом с учетом кинематики механизма, давления воздуха, масла и т.д., Н;

Усилие сжатия эксцентриковым прижимом определяется по формуле

Р₁ = (10-12) * F, (7)

где F – усилие, создаваемое рабочим при зажатии деталей, F = 150 H

Р₁ = 10 * 150 = 1500 Н

Р_заж = 2*1500/2,3 = 1304,3Н/м

По формуле (1)

122,4 < 1304,3 < 17322,8

Данное приспособление пригодно для сварки проектируемого изделия.