Площадь поперечного сечения металла для последующих проходов:

, (5)

.

Общая площадь поперечного сечения наплавленного металла рассчитывается согласно выражению [1, с.181]:

, (6)

где – общая площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм²;

S – толщина свариваемых деталей, равная 10 мм;

g – высота валика, принимаемая равной 1 мм;

h – высота наплавленного металла, равная 8 мм;

b – расстояние между двумя деталями, равное 2 мм;

– угол раздела кромки, равный 25 °.

.

Число проходов рассчитывается по формуле [1, С.181]:

, (7)

.

Назначаем два прохода.

2) Сила сварочного тока при ручной дуговой сварки может быть определена в зависимости от диаметра электрода и допустимой плотности тока [1, c.182]:

, (8)

где – сварочный ток, А;

d_э – диаметр электрода (стержня), мм;

j – допускаемая плотность тока, А/мм².

Согласно таблице 40 [1, С.182] для фтористо-кальциевого покрытия электродов допускаемую плотность тока j выбираем равной:

для электродов диаметром d_э равным 3 мм - j = 15 А/мм².

для электродов диаметром d_э равным 4 мм – j = 12 А/мм².

3) Напряжение дуги вычисляется по формуле:

, (9)

где U_д – напряжение дуги, В;

Для электродов диаметром d_э равным 3 мм:

Для электродов диаметром d_э равным 4 мм:

4) Скорость сварки может быть определена по формуле [1, С.183]:

, (10)

где - скорость сварки, см/c

- коэффициент наплавки, для электродов марки УОНИ-13/55 ;

- плотность наплавленного металла, для ручной дуговой сварки ;

- площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход, см².

,

.

5) Погонную энергию найдем по формуле [1, с.182]:

, (11)

где q – мощность дуги, Вт;

- эффективный КПД дуги, для ручной дуговой сварки покрытыми электродами равен 0,8

Общую площадь поперечного сечения наплавленного и расплавленного металлов приближенно найдем по формуле:

(12)

где е – ширина шва, мм;

S – толщина пластин, мм;

q – усиление шва, мм.

Принимаем общую площадь поперечного сечения наплавленного и расплавленного металлов равную 128 мм².

Находим общую площадь поперечного сечения проплавленного металла:

, (13)

Определим расстояние от центра сварочной ванны до изотермы плавления, которая для низкоуглеродистых сталей вычисляется по формуле, [5, С.184]:

, (14)

где е = 2,718;

q_п = 11858 Дж/см;

Т_пл = 1500°С.

Для большинства низкоуглеродистых сталей можно принять [6, С.152]:

.

Если в формулу подставить значения всех постоянных для низкоуглеродистых конструкционных сталей, то получим расстояние до изотермы плавления:

Определим глубину провара по формуле [5, С.184]:

, (15)

Таким образом,

5.2 Расчет параметров режима для механизированной сварки в защитном газе (со2)

Таблица 13 – Геометрические размеры разделки кромок и размеры сварного шва по ГОСТ 14771-76

Условное обозначение соединения	Конструктивные элементы подготовленных кромок свариваемых деталей и шва сварного соединения	S=S1, мм	b, мм		е, мм		q, мм		с, мм
			номинальное	пред. откл.	номинальное	пред. откл.	номинальное	пред. откл.	номинальное	пред. откл.
С17		8-10	1	±1	14	±2	1	±1	1	+1; – 1

Для сварки пластин в углекислом газе толщиной 10 и 10 мм принимаем диаметр проволоки d_э =1,6 мм. Согласно [2, С.456] производим сварку постоянным током обратной полярности. Согласно рекомендациям, сварку пластин толщиной 10 мм в среде осуществляем за два прохода.

Общая площадь поперечного сечения наплавленного металла для механизированной сварки в углекислом газе равна площади наплавленного металла для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, находим по формуле (4):

.

Рассчитаем основные параметры сварки.

Определим силу сварочного тока по формуле, [3, С.14]:

(16)

где диаметр электродной проволоки,

- допускаемая плотность тока. Возьмём плотность тока равной 90А/мм²

[3. с.14]. Таким образом,

Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определим оптимальное напряжение дуги [1, С.194]:

(17)

Таким образом,

Определим коэффициент формы провара по формуле, [1, С.188]:

(18)

где - коэффициент, величина которого зависит от рода тока и полярности.

Согласно [1, С.188], величина коэффициента при плотности тока j < 120 А/мм² при сварке постоянным током обратной полярности:

, (19)

Таким образом,

Скорость сварки определим по формуле:

(20)

где γ – плотность наплавляемого металла: γ = 7,8 г/см³ [4, С.36];

F_н – площадь наплавленного металла;

α_н – коэффициент наплавки. Его можно определить по формуле, [1, С.190]:

(21)

где ψ – коэффициент потерь, определяемый по формуле, [1, С.191]:

(22)

где j - плотность тока, j = 90А/мм².

Таким образом,

%.

- коэффициент расплавления проволоки. Согласно [3, С.13]:

(23)

где L - вылет электродной проволоки. Согласно рекомендациям, предложенным в [3. С13], он равен:

L = 15 мм.

d_э – диаметр электродной проволоки; d_э =1,6 мм.

Таким образом,

Коэффициент наплавки:

.

Следовательно, скорость сварки равна:

а) для первого прохода:

б) для второго прохода:

Определим погонную энергию:

(24)

.

Определим глубину провара. Согласно [3, С.14], при сварке в углекислом газе

глубина провара равна:

. (25)

Таким образом,

Зная глубину провара и коэффициент формы провара, определяем ширину провара:

(26)

Задавшись оптимальным значением формы выпуклости, т.е. коэффициентом формы усиления , находим высоту валика. Значения выбирают в пределах

7 - 10. Меньшие значения имеют место при узких и высоких швах. Большие значения соответствуют широким и низким усилениям. Принимаем = 9, тогда[3, С.11]:

(27)

Определяем общую высоту шва [3, с.11]:

(28)

Определим высоту заполнения разделки одним проходом [3, С.15]:

(28)

где - площадь поперечного сечения металла, наплавленного за данный проход;

b – зазор в стыке;

C - общая высота шва;

- угол разделки кромок.

Определяем глубину провара притупления [3, С.15]:

(30)

Общую площадь поперечного сечения наплавленного и расплавленного металлов найдем по формуле (12):

.

Принимаем общую площадь поперечного сечения наплавленного и расплавленного металлов равную 112 мм².

Находим площадь поперечного сечения проплавленного металла по формуле:

, (31)

6 Выбор источников питания сварочной дуги