Сварка плавлением и давлением / Трущенко / Сталь10 тавровое(РДС, в защ. газе) / Режимы сварки

1.5 Расчет режимов сварки и размеров шва

Условное обозначение сварного соединения	Конструктивные элементы		b		S
	Подготовка кромок сварных деталей	Шва сварного соединения	Номин. откло- нение	Предел. откло- нение
T1	S1 2		0	+2	Св. 3 до 15

1.5.1 Ручная дуговая сварка

Расчет режимов ручной дуговой сварки производим согласно [1, стр.180]

Таблица 9 – Швы сварного соединения при ручной дуговой сварке (ГОСТ 5264-80)

Режимом сварки называют совокупность основных характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных швов заданных размеров, формы и качества. При РДС это диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение дуги, площадь поперечного сечения шва, выполняемого за один проход дуги, число проходов, род тока, полярность.

1.Выбор диаметра электрода.

Для катета 10 мм рекомендуется применять электроды диаметром 5,6 мм.

2.Определение числа проходов при сварке угловых и тавровых соединений общая площадь наплавленного металла вычисляется по формуле

, (2)

где К- катет шва;

K_y - коэффициент, учитывающий усиление шва;

Для катета 10 мм K_y=1,2.

F_Н = 1,2·10²/2 = 60мм²;

Площадь металла, наплавленного за один проход при котором обеспечиваются оптимальные условия формирования, должна составлять

для первого прохода (при проварке корня шва)

F₁ = (6÷8)·d_э,

(3)

где d_э – диаметр электрода;

F₁ = (6÷8)·5 = 30÷40мм²;

для последующих проходов

F₂ = (8÷12)·d_э; (4)

F₂ = (8÷12)·5 = 40÷60мм².

Из расчетов видно, что сварку возможно выполнить за один проход.

3.Определение величины сварочного тока.

, (5)

где j- плотность тока А/мм²;

для рутилового покрытия j = 10-13,5 А/мм².

I_св = 3,14·5²·(10-13,5 )/4 = 196÷265A.

принимаем ток I_св= 260 А.

4. Напряжение на дуге

U_д=20+0,04· I_св; (6)

U_д=20 + 0,04·260 = 30В.

5.Скорость сварки

, (7)

где α_н - коэффициент наплавки;

γ = 7,8 г/см³-плотность стали.

Vсв = (15·260)/(3600·0,6·7,8) = 0,23см/c = 8,28 м/ч.

6.Погонная энергия

q_п = , (8)

где I_св - сварочный ток;

U_д - напряжение;

V_св - скорость сварки;

η_и = 0,8 – эффективный КПД для ручной дуговой сварки;

q_п = (260·30·0,8)/0,23 =27,13 кДж/см.

7. Определение глубины проплавления

Максимальную температуру на расстоянии r рассчитывают по формуле

, (9)

где q-эффективная тепловая мощность источника, Вт;

q = 260·30·0,8 = 6240 Вт.

V-скорость сварки, см/c;

с·ρ=4,9 Дж/см³·град - объемная теплоемкость;

r₀ –расстояние до изотермы плавления Тпл;

откуда расстояние r до изотермы Тпл

;

.

При ручной дуговой сварке глубина провара

H_пр = (0,5-0,7)·r;

H_пр = (0,5-0,7)·0,93 = 0,465 - 0,65 см.

Примем глубину провара равной 0,6см.

Можно сделать допущение, что фактическая форма провара представляет собой полуэллипс.

Площадь полуэллипса может быть определена F_пр = ,

где a,b полуоси эллипса.

Площадь шва F = (3,14·13·7)/2 = 143 мм²;

Площадь наплавки равна 60мм²;

Площадь проплавления равна 143-60 = 83 мм².

Рисунок 4 - Определение площади проплавления

Доля участия основного металла в металле шва будет равной

= , (10)

где F_пр – площадь проплавления;

F_н – площадь наплавки.

= = 0,58.

1.5.2Для механизированной сварки в

защитном газе (СО₂)

Для сварки в защитном газе пластин толщиной 10мм принимаем диаметр проволоки d_э=2мм. Катет шва К=8мм.

1) Площадь наплавленного металла:

F_н=К²/2, (10)

где К - катет шва, мм.

F_н=8²/2=32мм²=0.32см²

2) Сила сварочного тока I_св:

I_св=π×d_э/4 × j, (11)

где d_э – диаметр электродной проволоки, мм;

j – допускаемая плотность тока j=50А/мм [2,с.196].

I_св=((3,14 2²)/4) 50=157 А

3) Напряжение дуги:

U_д=20+50×10^-3/ _э ×I_св, (12)

U_д=20+((50 10^-3)/ ) 157) 31 В

4) Скорость сварки:

V_св=(α_н I_св)/(3600 γ F_Н), (13)

где α_н=10 - коэффициент наплавки, г/А ч.

V_св=(10 157)/(3600 7,8 0,32)0,17 см/с

5) Погонная энергия:

g_п=I_св×U_д×η_и/V_св, (14)

где I_св - сварочный ток; U_д - напряжение; V_св - скорость сварки; η_и=0,8 0,84 – эффективный КПД для дуговых методов в CO₂.

g_п=(157 31 0,8)/0,17=22,9 кДж/см

6)Глубина провара

H= А , (15)

где А= =0,001169

7)Коэффициент провара

Ψ_пр= К (19-0,01 I_св) , (16)

где К – коэффициент проплавления

К=0,367×i^0.1925

К=0,367×50^0,1925=0,77

Ψ_пр=0,77 (19-0,01*157) =5,3

Н=0,001169 =0,76 см

Можно сделать допущение, что фактическая форма провара представляет собой полуэллипс.

Площадь полуэллипса может быть определена F_пр = ,

где a,b полуоси эллипса.

Площадь шва F = (3,14·15·5,5)/2 =129 мм²;

Площадь наплавки равна 32мм²;

Площадь проплавления равна 129-32 = 97мм².