Лабораторная работа №1 Расчет режимов ручной электродуговой сварки стыковых швов

Цель работы:

Научиться, путем аналитических расчетов определять оптимальные параметры сварочного процесса ручной электродуговой сварки.

Рассчитать режим ручной электродуговой сварки стыковых швов.

Исходные данные для стали 20К (толщина 28 мм) приведены в таблице1

Таблица 1 – Исходные данные

Швы стыковых соединений листовой стали V-образные со скосом двух кромок, двусторонние и односторонние, выполняемые ручной электродуговой сваркой

S

h

a

, град

h1

b

Диаметр электрода, мм

Масса наплавленного металла на 1 м шва, кг

I

II

Двусторонний шов

Односторонний шов

Без учёта подрубки корня шва

С учётом подрубки корня шва

28

32

30,5

505

31

32+3

6

6

3,75

3,86

3,40

Данные, приведённые под цифрой I, относятся к диаметрам электродов для сварки углеродистой, низколегированной, легированной стали; под цифрой II – для высоколегированной стали.

Расчетная часть

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения, положения шва в пространстве, размеров детали, состава свариваемого металла. При сварке в стык металла толщиной свыше 4 мм, применяются электроды диаметром 48 мм, при условии обеспечения провара основного металла. Так как толщина свариваемого металла равна 28 мм, а сталь 20К является углеродистой, то диаметр электрода приняли d_э = 6 мм.

Силу сварного тока выбирают в зависимости от марки и диаметра электрода, при этом учитывают положение шва в пространстве, вид соединения, толщину и химический состав свариваемого металла, а также температуру окружающей среды. При учете всех указанных факторов необходимо стремиться работать на максимально возможной силе тока.

Величину сварного тока I_св, А, определяли по формуле

(1)

где I_св – сварочный ток, А;

d_э – диаметр электрода, мм;

j – допускаемая плотность тока, А/мм².

Допускаемую плотность тока j, А/мм², приняли равной j = 10 А/мм², (в зависимости от диаметра электрода).

Тогда

Величину сварного тока I_св, А, для практических приближённых расчётов определяли по эмпирическим формулам

(2)

где k – коэффициент, k = 4060;

d_э – диаметр электрода, мм.

Тогда

Приняли величину сварного тока равной I_св = 360 А.

Скорость сварки , см/ч, определяли по формуле

(3)

где _н – коэффициент наплавки, _н = 810 г/Ач;

j – удельный вес металла, j=7,8 г/см³;

F_н – площадь наплавленного металла, см².

Площадь наплавленного металла F_н, см², определяли по формуле

F_н = 2F_тр + F_В + F_пр, (4)

где F_тр – площадь треугольника, мм²;

F_В – площадь валика, мм²;

F_пр – площадь прямоугольника, мм².

Площади находили согласно, рисунков в таблице 1, по формулам

где f – высота скоса, мм (f = S – h₁);

 - угол скоса кромок между листами, град;

с – высота валика, мм;

а – зазор между свариваемыми листами, мм;

S – толщина листов, мм.

Тогда

Число проходов n определяли по формуле

(5)

где F_н – общая площадь наплавленного металла, мм²;

F₁ – площадь наплавленного металла за первый проход, мм²;

F_п - площадь наплавленного металла последующих проходов, мм².

F₁=(68)d_э,

F_п =(612)d_э.

где d_э – диаметр электрода, мм.

Тогда

F₁ = (68)d_э = 76 = 42 мм²,

F_п = (612)d_э = 106 = 60 мм².

Оптимальное значение длины дуги l, мм, определяли по формуле

(6)

где d_э – диаметр электрода, мм.

Тогда

Количество наплавленного металла определяли по формуле

(7)

где L – протяженность сварных швов, L= 100 см;

F_н – общая площадь наплавленного металла, см²;

j – удельный вес металла, j=7,8 г/см³.

Для ручной электродуговой сварки стали 20К согласно [2,C.77] по ГОСТ 9467-75 выбрали электрод типа Э42А.

Таблица 2 Механические свойства электрода типа Э42А при нормальной температуре согласно [1,C.316]

Металла шва и наплавленного металла			Сварного соединения, выполненного электродами диаметром менее 3 мм
Временное сопротивление разрыву, МПа	Относительное удлинение, %	Ударная вязкость, Дж/см2	Временное сопротивление разрыву, МПа	Угол загиба, град
420	22	140	420	180