Паспортные характеристики электродов

Марка электрода	Прочность металла шва (не менее) В, Мпа (кгс/мм2)	Химический состав металла шва, %					Технологические характеристики
		С	Mn	Si	S	P	Коэффи-циент наплавки, н, г/(Ач)	Коэффи-циент расхода, кр, кг/кг
УОНИ 13/45 УОНИ 13/55 УОНИ 13/65 УОНИ 13/85	420 (42) 500 (50) 620 (62) 900 (90)	0,10 0,10 0,14 0,14	0,60 1,0 1,20 2,0	0,20 0,30 0,40 0,80	< 0,030	 0,035	8,5 9,0 9,0 9,5	1,6 1,6 1,7 1,7

Обозначение по ГОСТу.

Э50 – УОНИ-13/55 – 4,0 – УД1

Е 51 3 - Б 2 0

Диаметр электрода d_эл, мм и его режима горения (сила сварочного тока I_{g ,} А и натяжение дуги U_g, B) выбирают используя таблицу 5.

Первый слой (корневой) и при сварке короткими участками используют электрод диаметром 4 мм, а при сварке «напроход» второй и последующие слои выполняют электродом диаметром в зависимости от толщины (S, мм) свариваемых элементов. При выборе технологических вариантов заполнения разделки (блоком, каскадом и т.п.) принимают время горения одного электрода τ_эл70^5сек и длина наплавляемого (сварочного) валика l_вал  140^20 мм.

Таблица 5

Рекомендуемый диаметр электрода, режим его горения и

толщина свариваемого металла

Диаметр электрода , мм (…)*	Сварочный ток, IG, А	Напряжение Дуги Ug, В	Толщина свариваемого металла** S, мм
3,0 (4,5) 4,0 (6,2) 5,0 (7,5) 6,0 (8,6)	80 – 100 130 – 170 170 – 210 200 - 280	22 – 24 22 – 24 23 – 25 24 – 26	3 – 6 4 – 10 8 – 20 более 16

( … )^* - Диаметр электрода по покрытию.

**- Первый валик (коренной шов) выполняется электродами диаметром 4,0 мм, независимо от толщины свариваемого металла.

4. Пример расчет режима ручной дуговой сварки многопроходной длинными участками - напроход.

Расчеты учитывают условие качественного формирования валика (шва) по геометрическим размерам:

4.1.1. Вычислить площадь поперечного сечения шва Fн мм². конструктивные элементы подготовки кромок и сварного шва даны в табл. 1 и 2, соответственно по вариантам.

Для соединения С8:

Fн = 2S + 0,5 (S-1)²+ 0,73 ·В·g, мм²

Для соединения С17:

Fн = 2S +(S-1)²·tg25⁰ + 0,73 ·В·g, мм²

4.1.2. Площадь поперечного сечения валиков F, мм², для обеспечения хорошего формирования валиков и шва следует принимать в пределах:

первый валик

F₁=(6÷8) d_э ≤ 25÷32 мм²

последующие валики

F_n=(8÷10) d_э ≤ 40÷55 мм²

Площадь поперечного сечения первого валика следует принимать ближе в верхнему пределу, т.к. в этом случае валик будет выполняться на максимальной погонной энергии q_n, Дж/см, что позволит получить минимальную для данных условий скорость охлаждения.

4.1.3. Количество валиков n, шт. необходимое для заполнении разделки, вычислить по формуле и полученную величину округлить до ближайшего целого числа

4.1.4. По принятому числу валиков и площади первого валика определить (уточнить) площадь остальных валиков Fn, мм², и проверить лежит ли она в пределах указанных ранее (п. 5.1.2.)

4.1.5. Скорость сварки Vс, м/час, первого и последующих валиков рассчитать по формуле

где F- площадь валика, мм², и имеет значение F₁, или F_n

4.1.6. Время выполнения первого и следующих валиков вычислить по зависимости

где V_c- скорость сварки, м/час, при выполнении соответствующих проходов – первым (τ₁) и последующих (τ_n).

4.1.7. Массу наплавленного металла Мн, кг, определить по формуле

Мн = L·F_н·ρ·10^-3, кг

4.1.8. Масса электродов, необходимых для выполнения шва

Мэ = М_н· к_р, кг

4.1.9. Время горения дуги при сварки соединения определяется по формуле

τ=τ₁+τ_n·(n-1), час

4.1.10. Время получения сварного соединения с учетом вспомогательных операций (удаление шлаковой корки, зачистки валика и т.п.), т.е. общее технологическое время (τ_об) увеличивается не менее чем в два раза:

τ_об =τ·2, час

4.2.1. Далее надо вычислить скорость охлаждения первого валика (околошовной зоны - ОШЗ) при температуре наименьшей устойчивости аустенита Т=550⁰С.

При многопроходной сварке длинными участками максимальная скорость охлаждения будет расчетная на оси и в ОШЗ от первого валика, т.к. второй и последующие выполняются на большей погонной энергии и накладываются на металл, подогретый теплотой первого и последующих валиков. Это явление называется автоподогревом.

Процесс распространения теплоты при наложении первого валика близко к процессу распространения теплоты от мощного быстро-движущегося источника на поверхности листа, т.е. расчетная схема «бесконечная пластина» или «плоский слой». Действительное распространение теплоты отличается от расчетной схемы и корректируется поправочными коэффициентами.

4.2.2. Для стыкового соединения коэффициенты для погонной энергии К, и толщины изделия равны между собой и рассчитываются по формуле:

где:  - угол разделки кромок, град и соответственно составляют 45⁰для С8 и 50⁰ для С17.

4.2.3. Расчетное (приведенное) значение погонной энергии g_пр, при выполнении первого валика определяется по зависимости

4.2.4. Расчетную (приведенную) толщину детали Sр вычислить по зависимости:

4.2.5. Задать температуру предварительного подогрева детали Тп. Значение следует принять с точностью 10⁰С по соответствующим графикам на рис. 3. Графики построены империческим способом для данного вида соединения.

Рис. 3 Температура предварительного подогрева сталей (Т_n) в зависимости оттолщины изделия при наложении первого валика сечением F₁=30 мм².

Марки стали и площади сечения первого валика F₁30 мм². В процессе сварки допускается колебание температуры подогрева 20⁰ и в интервале допустимых значений колебание других технологических параметров без ухудшения свойств сварного соединения.

4.2.6. Определить общепринятый промежуточный безразмерный критерий 1/ по выражению

4.2.7. Используя безразмерный критерий 1/ и график на рис. 4 найти коэффициент учитывающий влияние ограниченности изделия по толщине: 

= см. на рис. 4

Рис. 4 Зависимость коэффициента  от критерия 1/.

4.2.8. Определить действительную мгновенную скорость охлаждения металла шва и ОШЗ.

W_o, ⁰С/сек, при температуре Т_кр = 550⁰С по формуле для плоского поля

4.2.9. Расчетную скорость охлаждения сравнить с рекомендуемыми интервалом скоростей охлаждения по отсутствию холодных трещин закалочного происхождения и изменению структуры и свойств ЗТВ.

W_min<W_o<W_max

Если она не отвечает заданному интервалу, то расчет надо повторить с п. 5.2.3.

4.2.10. Расчеты повторить сделав следующие изменения:

• силу сварочного тока I_g и напряжение дуги U_g в рекомендуемых границах ;

• скорость сварки V_C1 15%;

• температуру предварительного подогрева 20⁰С.

4.3. Привести конечные результаты и технологические рекомендации по варианту сварки длинными участками или «напроход»:

Температура предварительного подогрева Т_n, ⁰С.

Сварка корневого слоя (валика) диаметром электрода d_э=4,0 мм.

Сила сварного тока I_g, А;

Напряжение дуги U_g , В;

Скорость сварки V_C1, м/час и время прохода 50 мм шва в секундах.

Сварка второго и последующих слоев диаметром электрода d_э, мм

Сила сварного тока I_g, А;

Напряжение дуги U_g , В;

Скорость сварки V_cn, м/час и время прохода 50 мм шва в секундах.

Количество проходов n, шт.

Время получения сварного соединения τ_об, час.

Масса электродов, необходимых для выполнения шва М_э, кг.