Допустимая плотность тока при ручной электродуговой сварке, а/мм2

Вид покрытия электрода	dэ, мм
	3	4	5	6
Фтористо-кальцевое (основное)	13–18,5	10–14,5	9–12,5	8,5–12
Целлюлозное	11,3–15,5	11,1–14,3	9,1–12,7	7–7,7

4.Устанавливаем напряжение сварочной дуги.

При зажигании дуги напряжение между электродом и свариваемым изделием U_xx = 60–80 В. При замыкании сварочной цепи напряжение падает почти до нуля и после возбуждения дуги поддерживается в пределах 15-30 В в зависимости от длины дуги и марки электрода.

2Механизированная электродуговая сварка

Основными параметрами режима механизированной сварки под флюсом и в защитных газах, оказывающие существенное влияние на размеры и форму шва являются:

1. сила сварочного тока,

2. плотность тока в электроде,

3. напряжение дуги,

4. скорость сварки,

5. химический состав

6. грануляция флюса

7. род тока и его полярность.

Порядок расчета режима сварки двусторонних швов стыковых соединений следующий.

1.Устанавливают требуемую глубину провара при сварке с одной стороны:

, (3.69)

где k – величина перекрытия слоев, k= 2–3 мм.

2.Выбирают силу сварочного тока, обеспечивающую заданную глубину проплавления:

, (3.66)

где Н – необходимая глубина провара при сварке с одной стороны, мм;

k_h – коэффициент пропорциональности, величина которого зависит от условий проведения сварки (табл. 3.23).

3.Выбирают диаметр электродной проволоки

, (3.67)

где j – допустимая плотность тока, при автоматической сварке стыковых швов без скоса кромок зависит от диаметра электрода (табл.3.24).

4.При выборе скорости сварки можно воспользоваться формулой: . (3.68)

таблица 3.24

Значения j в зависимости от диаметра электрода

dэ, мм	2	3	4	5	6
j,А/мм2	65–200	45–90	35–60	30–50	25–45

Экспериментально установлено, что для получения швов требуемой формы, обладающих высокой технологической прочностью, значения А в формуле (3.68) следует принимать по табл. 3.25.

Таблица 3.25

Значения А в зависимости от диаметра электрода

dэ, мм	1,2	1,6	2,0	3,0	4,0	5,0	6,0
А ·10-3, А·м/ч	2–3	5–8	8–12	12–16	16–20	20–25	25–30

5. Оптимальное напряжение дуги можно найти из зависимости:

(3.69)

3 Электроконтактная сварка

Расчет оптимальных режимов сварки и конструктивных параметров установок для электроконтактной сварки оплавлением начинают с выбора мощности электростанции, питающей сварочный трансформатор. Мощность электростанции потребляется сварочным трансформатором, гидроприводом и другими вспомогательными агрегатами

, (3.70)

где N_св – мощность, потребляемая сварочным трансформатором, кВт, равная

N_св=kF , (3.71)

где k = 1,28 – коэффициент, учитывающий случайные перегрузки при сварке; F - площадь сечения свариваемой трубы, см², равная

, (3.72)

где D_н – наружный диаметра трубы, мм; – толщина стенки трубы, мм; N_всп – мощность, затрачиваемая на привод вспомогательных агрегатов, кВт, равная

N_всп=0,25 N_св ; (3.73)

 = 0,95 коэффициент полезного действия электростанции.

Для дальнейшего расчета необходимо задаться напряжением на вторичной обмотке сварочного трансформатора U₂ или сопротивлением сварочного трансформатора при коротком замыкании. вторичное напряжение U₂ выбирают в пределах от 5 до 8 В. При этом большие значения вторичного напряжения относятся к большим сечениям трубы (свыше 20000 мм²). Тогда максимально допустимое сопротивление сварочного трансформатора при коротком замыкании [75]:

, (3.74)

где р = 1,0 кВт/см² – удельная мощность, расходуемая на сварку; =0,67– коэффициент мощности; – удельное электросопротивление, Ом·см. При оплавлении оно изменяется. В первом приближении для начала процесса его можно считать постоянным и для углеродистой стали при температуре +20°С равным =17· 10^-6 Ом·см.

Среднюю скорость оплавления определяют из выражения:

. (3.75)

Исходя из потребляемой мощности, вторичного напряжения и коэффициента мощности определяем ток во вторичной обмотке трансформатора в процессе оплавления по формуле:

. (3.76)

Для определения тока в первичной обмотке трансформатора найдем предварительно коэффициент трансформации:

, (3.77)

где U₁=380 В – напряжение в первичной обмотке трансформатора.

Тогда первичный ток в процессе оплавления

I₁ = I₂/К_тр . (3.78)

Минимальное время оплавления, необходимое для достижения в стыке перед осадкой температуры плавления металла и покрытия каждого из сваренных торцов жидкой пленкой металла толщиной, равной 1,0 мм, можно найти по формуле:

, (3.79)

где – время достижения температуры плавления в стыке, с; – время, необходимое для образования на оплавляемых торцах жидкой пленки металла толщиной 1 мм, принимается = 10 с.

Для условий ЭКСО трубопроводов большого диаметра на машинах с трансформатором, имеющим малое сопротивление при коротком замыкании (15-30 мкОм), время, необходимое для достижения температуры плавления в стыке определяют по эмпирической формуле [75]:

. (3.80)

Величину оплавления определим из зависимости:

_опл = υ_ср·_опл . (3.81)

Расход электроэнергии W¹ (квт·ч) для сварки одного стыка найдем из произведения мощности, потребляемой в процессе оплавления на время оплавления

W¹ = _св_min/(3600·₁) . (3.82)

Расход электроэнергии W¹¹ (кВт·ч) на привод маслонасоса и компрессора за этот период времени

W¹¹ = _пр_min/3600 , (3.83)

где _пр – мощность привода механизма осадки, кВт:

_пр=P·U_cр/₂ , (3.84)

Р – усилие осадки, Н:

Р=m·F (3.85)

m – заданное удельное давление в стыке, рекомендуется значение m выбирать в пределах 40 –60 МПа;

₂– коэффициент полезного действия привода осадки, принимается ₂=0,95.

Суммарный расход электроэнергии на сварку одного стыка

W=W¹+W¹¹ . (3.86)

Оптимальную величину осадки найдем из выражения:

. (3.87)

Таким образом, общий припуск свариваемых труб в процессе оплавления и осадки

 = _опл + _ос . (3.88)

Для избежания теплоотвода в губки сварочной машины вылет свариваемых труб обычно принимают равным (1,5–2,0) [90]. Результаты расчета оптимальных режимов и конструктивных параметров сварочных установок необходимо сравнить с техническими характеристиками существующих сварочных машин.