3. Расчетные формулы и последовательность выполнения задания

I_св= 0,75d²_эj, j – плотность тока, А/мм². (1)

где I_св – сварочный ток, А; d_э – диаметр электрода (сварочной проволоки), мм;

U_д = 20 + 0,05 В (2)

где U_д – напряжение дуги;

_н=7 + 0,07 (3)

где _н – коэффициент наплавки, г/Ач;

С_ЭКВ (4)

где С_ЭКВ  эквивалентная концентрация углерода в стали, % (символы химических элементов означают их содержание в стали, %, представлены в таблице 1).

Таблица 1

Марка стали	Содержание химических элементов, %							Теплофизические константы
	C	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	Cu	, кал/смсоС	c, кал|cм3оС	Тпл, оС
35	0,35	0,36	0,72	0,25	0,3	-	0,26	0,096	1,356	1500
08ХСНД	0,08	0,9	0,78	0,9	0,75	-	0,52	0,079	1,368	1490
15ХГНМА	0,15	0,36	0,9	1,0	1,05	1,0	-	0,079	1,382	1450
30ХМА	0,30	0,36	0,6	1,1	0,3	0,24	0,26	0,091	1,406	1470
30ХГСА	0,30	1,2	0,9	1,1	0,3	-	0,26	0,080	1,368	1430
12ХН2	0,12	0,36	0,6	0,9	1,8	-	0,26	0,072	1,382	1510

5)

где ₀ – скорость охлаждения металла шва, ^оС/с (определяется по термокинетической диаграмме для данной марки стали – рис.3);  – коэффициент теплопроводности, кал/(смс^оС); c – теплоемкость металла, кал/(см³^оС ); Т_пл – температура плавления металла, ^оС; q/v_св– погонная энергия, кал/см; S – свариваемая толщина, см; Т₀ – начальная температура свариваемого соединения (температура подогрева), ^оС (определяется в зависимости от вида соединения, свариваемой толщины и эквивалентного содержания углерода в данной марке стали по номограмме – рис. 4).

Если Т₀ < 20^оC, то принять Т₀ = 20^оС.

6) v_св= ,

где _св  скорость сварки, см/с. Если _св < 5 м/ч (< 0,139 см/с), то принять _св = 5 м/ч;   к.п.д. процесса; (в расчете принять  =0,9).

Рис.3. Термокинетическая диаграмма для различных сталей

Продолжение рис. 3

Продолжение рис. 3

Рис. 4. Монограмма для определения температуры

7) F_н =

где F_н – площадь наплавленного металла за 1 проход, мм²; v_св – скорость сварки, м/ч;  – плотность материала, г/см³ (принять  = 7,87 г/см³).

8) n = где n – число проходов, необходимое для заполнения всего сечения; Fсеч – площадь поперечного сечения разделки кромок свариваемого соединения, мм2. Виды разделок представлены в Приложении. Fсеч определяется путем разбивки разделки кромок на правильные геометрические фигуры, показано на рис. 5 и рассчитывается по формуле: Fсеч =2F1 + F2 + 2F3 + F4.

Рис.5. Схема разбивки разделки кромок на правильные геометрические фигуры

9) Q = ,

где Q – количество электроэнергии, кВт/ч; А – количество изделий данного вида на годовую программу, в расчете принять А = 100 изделий; L – длина шва, необходимого для заполнения заданного сечения при длине изделия, равной 1 пог.м. L = 1n, м.