2. Выбор сварочных материалов для сварки в среде защитных газов плавящимся электродом

В качестве защитного газа для сварки низкоуглеродистых сталей с успехом может использоваться углекислый газ, [4,с.286].

Основной особенностью сварки плавящимся электродом является применение кремнемарганцовистой электродной проволоки с пониженным содержанием углерода, при использовании которой получаются плотные беспористые швы, компенсируется выгорание кремния и марганца и при сварке низкоуглеродистой стали обеспечивается получение швов, имеющих оптимальный химический состав.

Сварка в углекислом газе характеризуется высокой производительностью и низкой стоимостью; к недостаткам способа относится повышенное разбрызгивание металла , а также получения в некоторых случаях неравномерных по внешнему виду швов, [4,с.287]. К тому же необходимо учитывать некоторые металлургические особенности, связанные с окислительным действием углекислого газа. При высоких температурах сварочной дуги углекислый газ (СО₂ ) диссоциирует на оксид углерода (СО) и кислород (О₂) который, если не принимать специальных мер, приводит к окислению свариваемого металла. Окислительное действие О₂ нейтрализуется введением в проволоку дополнительного количества раскислителей кремния и марганца. Поэтому для сварки в СО₂ широко применяют сварочные проволоки марок: Св-08ГС, Св-08Г2С.

С точки зрения экономических затрат на сварочные материалы более применима проволока Св-08ГС, т.к. она дешевле.

3. Расчет режимов сварки

4.1 Расчет режимов сварки для ручной дуговой сварки покрытыми электродами

Определение режимов сварки обычно начинают с диаметра электрода, который назначают в зависимости от толщины листов при сварке швов стыковых соединений.

Так при толщине листов 4-8 мм диаметр электрода равен, [5, с.180]:

d_э=4мм.

При ручной дуговой сварке в соответствии с ГОСТ 5264- 80 установлены следующие геометрические размеры подготовки кромок под сварку и размеры сварного шва, которые приведены в таблице 4.

Таблица 4- ГОСТ 5264-80, геометрические размеры подготовки кромок под сварку и сварного шва

Условное обозначение сварного элемента	Конструктивные элементы		S=S1	b		e, не более	e1, не более	g
	подготовленных кромок свариваемых деталей	шва сварного элемента		номин.	пред. откл.			номин.	пред. откл.
С4			Св.3,0до4,0	2	+1,0 -0,5	8	6	2,0	±1,0

Определим площадь поперечного сечения наплавленного металла по формуле:

F=S·b+0.75 · (e ·g+e₁·g₁), (4),

где g₁ – усиление обратного валика (корня) шва; g₁ = 1±1.

Подставив в формулу (4) входящие в неё значения (смотри таблицу 4) получим:

F=4·2+0.75 · (8 ·2+6 ·1) = 20мм² = 0,2см² .

Определим силу сварочного тока.

При ручной дуговой сварки сила тока выбирается в зависимости от диаметра электрода и допускаемой плотности тока:

I_св= (π · d_э² · j) / 4, (5),

где d_э – диаметр электрода;

j – плотность тока, согласно [5.таблица 40] для электродов с рутиловым покрытием и диаметром 4мм, плотность тока равна:j = 11,5 – 16 А/мм².

Тогда, сила тока равна:

I_св= (3,14 · 4² · 11,5 ) / 4 = 144,4 А.

Поскольку расчетные значения тока несколько отличаются от фактических, то для электродов марки МР-3 диаметром 4мм, принимаем:

I_св =160 А.

В связи с тем, что сварку будем производить на переменном токе (смотри раздел 5), то значение силы тока увеличим на (20÷30)%.

Таким образом, принимаем силу тока равной: I_св = 200 А.

Определим напряжение дуги по формуле:

U_д = 20+0,04· I_св, (6 ).

U_д = 20 +0,04 · 200 = 28 В.

Напряжение дуги при ручной дуговой сварке изменяется в сравнительно узких пределах и пир проектировании технологических процессов сварки выбирается на основании рекомендаций сертификата на данную марку электродов, [5,c.182].

Для вычисления величины сварочных деформаций и некоторых других расчётов бывает необходимо учесть тепловое воздействие на свариваемый металл, определяемой погонной энергией,[5,с.182]:

q_п = q / V_св = (0,24 · I_св · U_д· η_и) / V_св, (7),

где U_д- напряжение дуги, В;

η_и - эффективный К.П.Д. дуги; для дуговых способов сварки он равен, [6. с.25]: η_и= 0,6 ÷0,9;

V_св- скорость сварки, которая определяется по формуле, [5,с.183]:

V_св= (α_н· I_св) / (3600 · γ · F_н), (8),

α_н – коэффициент наплавки, г/А·ч; α_н=7,5 г/А·ч;

γ – плотность наплавляемого металла. Согласно [2, с.36]: γ = 7,8 г/см³;

F_н – площадь наплавленного металла; F_н = 0,2 см² .

Таким образом, V_св= (7,5·200) / (3600·7,8·0,2) =0,267 см/c .

Следовательно, погонная энергия равна:

q_пв= (0,24 · 200 · 28 · 0,8)/ 0,267≈ 4,027 кДж/см.