Расчет режимов ручной сварки стыковых швов

Расчет режимов ручной сварки стыковых швов выполняют в следующей последовательности.

Выбирают размеры сварного шва по ГОСТ 5264-80 и диаметр электрода d в зависимости от толщины S свариваемого металла (табл.6.2).

Таблица 6.2.

Выбор размеров сварного шва и диаметра электродов

S, мм	2	3	4	5-12	13 и более
d, мм	2	3	4; 5	4; 5	5

Диаметр электрода при сварке вертикальных и потолочных швов не должен превышать 4 мм, горизонтальных - 5 мм.

Рассчитывают площадь поперечного сечения наплавленного металла

шва F_H (мм²) в соответствии с типом сварного соединения и характером сварного шва по формулам, приведенным в табл. 6.1. В том случае, когда площадь F_H превышает 40 мм², сварной шов должен быть многослойным. При этом общее количество проходов (валиков) в шве будет равно:

, (2.1)

где - площадь поперечного сечения наплавленного металла первого прохода шва = (6-8)d мм², но не более 30-35 мм²;

- площадь поперечного сечения наплавленного металла каждого из последующих проходов : = (8-12) d мм², но не более 40 мм².

Площадь последующих проходов после определения их количества уточняют по формуле, мм²

. (2.2)

Диаметр электрода для первого прохода должен быть на 1 мм меньше, чем для последующих проходов.

Расчет сварочного тока I_C (А) возможен по нескольким вариантам:

По допускаемой плотности тока (А/мм²):

, (2.3)

где - выбирают по данным табл. 6.2.

Таблица 6.3.

Допускаемая плотность сварочного тока в электроде

Вид покрытия электрода	Диаметр стержня электрода d, мм
	3	4	5	6
Рутиловое (Р)	14-20	11,5-16	10-35,5	9,5-12,5
Основное (Б)	13-18,5	10-14,5	9-12,5	8,5-12,0

по эмпирическим формулам:

, (2.4)

где К - коэффициент, выбираемый в зависимости от диаметра

электрода:

d, мм	2	3	4	5	6
K, А/мм	25-30	30-45	35-50	40-55	45-60

; (2.5)

, (2.6)

где К₁ = 20-25.

Наиболее распространен расчет сварочного тока по формуле (2.4) и по допускаемой плотности тока. Однако возможно использовать любую формулу. Сила сварочного тока для первого прохода должна быть на 10 – 15% меньше, чем для последующих проходов.

При сварке 2-го прохода двухсторонних швов сварного соединения С7 сварочный ток необходимо увеличить на 5-10% по сравнению с 1-м проходом.

При сварке в положениях, отличных от нижнего, сварочный ток уменьшают на 15-20% для вертикальных швов и на 20-25% для потолочных швов.

Напряжение на дуге при ручной сварке изменяется в пределах 20-36 В и зависит от силы сварочного тока:

(2.7)

Однако при проектировании технологических процессов сварки напряжение на дуге не регламентируется и может быть принято любым в указанных пределах.

Косвенным параметром, обеспечивающим напряжение на дуге в нормальных пределах, является длина дуги, которая должна составлять мм.

Скорость сварки v_C (м/ч) однопроходного шва рассчитывают по формуле

, (2.8)

где - коэффициент наплавки, г/Ач;

- массовая плотность стали: ;

- в мм².

При сварке электросварщик стремится обеспечить не только скорость сварки, но и размеры сварного шва. Поэтому необходимо иметь в виду, что при нормально сформированном шве обеспечивается ширина шва е = (0,8-1,5)d мм - без поперечных колебаний электрода и е = (2-4)d мм - с поперечными колебаниями.

Общая скорость сварки (м/ч) многопроходного шва будет равна:

, (2.9)

где - сила сварочного тока для 1-го прохода;

- сила сварочного тока для последующих проходов.

Тогда для 1-го прохода будем иметь:

, (2.10)

для последующих проходов

, (2.11)

Таким образом, следует различать скорость сварки одного прохода (то есть, скорость перемещения дуги) и скорость сварки всего шва. Так, для многопроходного шва скорость сварки будет в (m-1) раз меньше скорости перемещения дуги.

Кроме того, по условиям получения шва с хорошим формированием и из-за утомляемости сварщика скорость перемещения дуги не должна быть больше 15 м/ч.

Погонную энергию дуги q_n, Дж/см для однопроходного шва рассчитывают по формуле

, (2.12)

где

для многопроходного шва ;

- эффективный к.п.д. нагрева изделия дугой:

где

Если необходимо знать глубину провара металла а, мм, то для шва без скоса кромок и без зазора ее рассчитывают по формуле

, (2.14)

где , Дж/см.

При наличии зазора глубина провара будет больше, но достигает не более 4 мм. Поэтому, например, стыковые швы без скоса кромок соединения С2 сваривают при толщине металла не более 4 мм, а соединения С7 - не более 5 мм с обязательным зазором.

Практическая часть

Порядок выполнения работы

Для выполнения задания необходимо:

1.получить у преподавателя индивидуальное задание по таблице 1 приложения;

2.изучить метод прямого и обратного прессования, технологию изготовления труб;

3. Рассчитать режимы ручной дуговой сварки стыковых швов при изготовлении конструкций

5.Оформить отчет о выполнении работы на листах формата А4 согласно примера представленного в приложении 2.

Контрольные вопросы

1. Какие основные условия необходимо выполнять для получения сварного соединения.

2. Чем характеризуется свариваемость материалов.

3. По каким признакам различают способы сварки.

4. Что относится к основным параметрам режима дуговой сварки.

5. Что называется технологической свариваемостью.

Тестовые задания для занятия №6

1. Какое определение сварочной дуги наиболее правильно?

1. Электрический дуговой разряд в ионизированной смеси паров металла, газа, компонентов электродов, покрытий, флюсов - да,

2. Электрический дуговой разряд в месте разрыва цепи.,

3. Электрический дуговой разряд в смеси атомов и молекул воздуха,

2. Чем определяется мощность сварочной дуги?

1. Величиной сварочного тока и сопротивлением электрической цепи,

2. Величиной сварочного тока и напряжения дуги - да,

3. Величиной напряжения дуги и сопротивлением электрической цепи,

3. Зависит ли напряжение дуги от сварочного тока?

1. Зависит,

2. Не зависит,

3. Зависит при малых и больших величинах сварочного тока - да,

4. Зависит ли напряжение дуги от ее длины?

1. Зависит - да,

2. Не зависит,

3. Зависит при малых и больших величинах сварочного тока,

5. Какая зона в сварочной дуге называется катодным пятном?

1. Наиболее яркий участок в средней части дуги.,

2. Высокотемпературный участок на положительном электроде дуги.,

3. Высокотемпературный участок на отрицательном электроде дуги. - да,

6. Какая зона в сварочной дуге называется анодным пятном?

1. Высокотемпературный участок на отрицательном электроде дуги.,

2. Высокотемпературный участок на положительном электроде дуги. - да,

3. Наиболее яркий участок в средней части дуги.,

7. Как уменьшить влияние магнитного дутья при сварке плавлением на краю детали?

1. Наклонить электрод в сторону края детали,

2. Уменьшить величину и количество прихваток,

3. Наклонить электрод в сторону, противоположную краю детали - да,

8. Какой дефект преимущественно может образоваться при быстром удалении электрода от деталей?

1. Кратерные трещины,

2. Непровар - да,

3. Поры,

9. Какой должна быть величина силы тока при дуговой сварке в потолочном положении, по сравнению с величиной силы тока при сварке в нижнем положении?

1. Больше, чем в нижнем положении,

2. Меньше, чем в нижнем положении - да,

3. Сила тока не зависит от положения сварки.,

10. Какой должна быть величина сварочного тока при сварке в вертикальном или потолочном положении, по сравнению с горизонтальным положением?

1. Больше.,

2. Одинаковые режимы сварки.,

3. Меньше. - да,

11. Из каких условий выбирают определенный диаметр электрода?

1. Величины тока. - да,

2. Рода тока (постоянный, переменный),

3. Полярности тока.,

12. Чему равна температура сварочной ванны при сварке плавлением?

1. Перегрев ванны достигает 1000-2000 С.,

2. Равна температуре плавления сварочной ванны.,

3. Превышает температуру плавления металла на 100-500 С. - да

ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 1

Исходные данные для индивидуальных заданий

Номер варианта задания	Толщина металла S, мм	Тип соеди-нения	Положение шва	Марка электродов	Коэффициент наплавки , г/Ач
1	2	3	4	5	6
1	3	С7	Н	АНО-4	8,0-9,0
2	4
3	5
4	3	С7	В	ОЗС-12	8,0-8,5
5	4
6	5
7	3	С4	Н	ОЗС-4	8,5-9,0
8	4
9	6	С9	Н	АНО-6М	10,0
10	8
11	10			ОЗС-12	8-8,5
12	12
13	14			УОНИ-13/45	7,5-9,5
14	16
15	6	С21	Н В	ОЗС-12	8,0-8,5
16	8
17	10		Н В	ОЗС-22Р	10,0
18	12
19	14		Н Н	УОНИ-13/45	7,5-9,5
20	16

Примечание: Н - нижнее, В - вертикальное

ПРИЛОЖЕНИЕ