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 11 - Режимы сварки

Толщина металла	Диаметр электрода	Сила тока	Напряжение	Скорость сварки
3	3 мм	180 А	32 В	20 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,

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,

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

где σ_т– предел текучести данного металла, МПа

[G]см=2*840 = 1680МПа

A= 44466мм²

P_max = 1 * 44466* 1680 / 0.665 = 112335158 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 Н/м

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 ,

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*180*92= 530 ВА

P_min = 0,32*530/0.003 * 0.02 = 2826667 Н/м

Усилие зажатия на 1 м шва определяется по формуле

Р_заж. = n * P₁ /l,

где n –число прижимов;

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

Усилие сжатия пневматическим прижимом определяется по формуле

Р₁ =Р_в * А * ƞ,

где Р_в – давление воздуха в сети, Р_в = от 0.4 до 0.6 Мпа;

А – площадь поршня со стороны штока или со стороны противоположной штоку, м²;

Ƞ - коэффициент полезного действия цилиндра, ƞ =0.8

Р₁ = 3240579 Н

Р_заж = 1*3240579/1 = 3240579Н/м

По формуле (1)

2826667 <3240579< 112335158

Данное приспособление пригодно для сварки проектируемого изделия.