Зависимость погонной массы электродного стержня от его диаметра

Измеренный диаметр электродного стержня dэ, мм	2,9	3,0	3,1	3,9	4,0	4,1	4,9	5,0	5,1
Погонная масса электродного стержня, g, г/см	0,52	0,55	0,59	0,94	0,99	1,04	1,48	1,54	1,60

2.4.9. Массу наплавленного металла G_н, г определяют как разницу в массе образца до и после наплавки.

2.4.10. Аналогичные манипуляции проделывают для всех трёх опытов. Причём в каждом последующем опыте в качестве исходной массы пластины-образца (G′_н – масса до наплавки, г), используют массу G′′_н, полученную после наплавки в предыдущем опыте.

Рис. 2.1. Пример построения графиков αр,αн,ψ=f(Iсв)

2.4.11. В заключение экспериментальной части работы по формулам (1) – (3) вычисляют коэффициенты удельной производительности процесса расплавления электрода α_p, α_н и ψ и строят графики их зависимости от основных параметров режима сварки I_св и d_э (если в опытах использовались электроды разных диаметров) α_р,α_н,ψ=f(I_св, d_э). Пример построения графиков α_р,α_н,ψ=f(I_св) приведён на рис. 2.2.

2.4.12. Используя полученные экспериментально значения коэффициентов α_p, α_н и ψ можно рассчитать расход электродов, электроэнергии и нормы времени для сварки или наплавки той или иной конструкции. Данная часть работы выполняется по индивидуальным заданиям, приведённым в табл. 2.3. Варианты заданий принимаются по указанию преподавателя или по сумме двух последних цифр номера зачётной книжки.

2.4.13. Расчёты выполняют по следующему алгоритму:

▪ Расчёт расхода покрытых электродов :

,

(2.4)

где λ– коэффициент, учитывающий вес огарков (дляd_э=2,0 мм –λ=1,20;d_э=(2,5…3,0) мм –λ=1,17;d_э≥4 мм –λ=1,12);

К– коэффициент веса покрытия (для электродов с кислым, основным или рутиловым покрытиями принимается в пределах 0,30…0,50; для целлюлозного покрытия – 0,10…0,15);

G_н– масса наплавленного металла, кг.

Таблица 2.3

Варианты индивидуальных заданий

№ вар-та	Эскиз	L, см	D, см	В, см	Fс, см2	Fн, см2	δ, см
1		50,0	25,0	-	-	-	0,5
2		45,0	20,0	-	-	-	0,4
3		30,0	18,5	-	-	-	0,4
4		25,0	17,0	-	-	-	0,3
5		50,0	-	25,0	-	-	0,5
6		45,0	-	30,0	-	-	0,4
7		30,0	-	45,0	-	-	0,4
8		25,0	-	50,0	-	-	0,3
9		-	-	-	600,0	-	0,5
10		-	-	-	500,0	-	0,4
11		-	-	-	400,0	-	0,4
12		-	-	-	300,0	-	0,3
13		1000,0	300,0	-	-	1,6	-
14		8000,0	250,0	-	-	1,4	-
15		5000,0	250,0	-	-	1,2	-
16		3000,0	200,0	-	-	1,0	-
17		1500,0	100,0	-	-	0,8	-
18		1000,0	-	-	-	1,6	-
19		8000,0	-	-	-	1,4	-
20		5000,0	-	-	-	1,2	-
21		3000,0	-	-	-	1,0	-
22		50,0	-	-	-	1,6	-
23		40,0	-	-	-	1,4	-
24		35,0	-	-	-	1,2	-
25		30,0	-	-	-	1,0	-
26		25,0	-	-	-	0,8	-
27		1000,0	-	-	-	1,6	-
28		8000,0	-	-	-	1,4	-
29		5000,0	-	-	-	1,2	-
30		3000,0	-	-	-	1,0	-
31		1200,0	-	600,0	-	1,6	-
32		1000,0	-	550,0	-	1,4	-
33		8000,0	-	500,0	-	1,3	-
34		5000,0	-	500,0	-	1,2	-
35		3000,0	-	450,0	-	1,0	-

- для получения шва заданного сечения:

,

(2.5)

где l_ш – суммарная длина сварных швов, м;

F_н– площадь поперечного сечения шва, см²;

γ– массовая плотность (для сталиγ=7,8 г/см³).

- для получения слоя наплавленного металла

,

(2.6)

где F_с– площадь наплавляемого участка, см²;

δ– толщина слоя наплавленного металла, мм.

▪ Расчёт нормы времени (t_св, ч) на выполнение сварочных/наплавочных работ:

,

(2.7)

где I_св– величина сварочного тока (принимается как среднее арифметическое из трёх опытов), А;

К₀– коэффициент использования сварочного поста по времени (при ручной сваркеК₀=0,4…0,5).

▪ Расчёт расхода электроэнергии (Р, кВт-ч) при сварке (наплавке) на 1-у деталь или на 1 пог. м шва:

,

(2.8)

где W– удельный расход электроэнергии (на 1 кг наплавленного металла), кВт·ч/кг ;

β– коэффициент, учитывающий относительное увеличение удельного расхода электроэнергии, вследствие потерь при холостом ходе установки (для сварочных трансформаторовβ=1,02…1,2; для преобразователей постоянного токаβ=1,05…1,85;

η_у– к.п.д. сварочной установки (для трансформаторовη_у≈0,8, для однопостовых преобразователейη_у≈0,5, для многопостовых машин постоянного токаη_у≈0,4; для выпрямителейη_у≈0,75; для инверторных источниковη_у≈0,95);

U_д– номинальное напряжение на дуге, (принимается как среднее арифметическое из трёх опытов), В;

При ориентировочных расчётах можно принять укрупнённое значение общего расхода электроэнергии на 1 кг наплавленного металла исходя из следующих эмпирических данных:

- при ручной сварке на постоянном токе Р=6,5 кВ·ч/кг;

- при ручной сварке па переменном токе Р=4,5 кВт·ч/кг;

- при автоматической сварке под флюсом на переменном токе – Р=(8…3,5) кВт·ч/кг.

Значение основных зависимостей для технологических характеристик электродов позволяет найти практические пути повышения производительности ручной дуговой сварки:

- применение специальных покрытий, ускоряющих процесс плавления электрода;

- применение высокопроизводительных электродов с железным порошком в покрытии. Это позволяет увеличить α_н до (12…40) г/А ч, а производительность в 1,5…2,0 раза (этом случае α_н≥ α_р);

- перенос части энергии дуги непосредственно на плавление электродов (сварка трёхфазной дугой, пучком электродов и др.);

- применение высокой плотности тока и сварки с глубоким проваром толстопокрытыми электродами.