Учебное пособие: Методические указания по проведению практических занятий по дисциплине «Технология электрической сварки плавлением» Н. Новгород

Дата: 14.04.2024

Лабораторная работа № 23

Расчет и проверка режимов для полуавтоматической сварки в углекислом газе (СО2).

ПМ.01 Подготовка и осуществление технологических процессов изготовления сварных конструкций

МДК 01.01. Технология сварочных работ

Цель работы: освоить методику выбора режима сварки сталей в среде углекислого газа.

Материалы:

1. Сварочная проволока Св-08Г2С, Св-08 (d = 1,2…2,0 мм).

2. Пластины из низкоуглеродистой стали(100x100x10 мм).

3. Углекислота сварочная.

Оборудование, приспособления, инструмент

1.Пост для механизированной сварки в среде С02.

Краткие сведения из теории.

В основу выбора диаметра электродной проволоки положены те же принципы,

что и при выборе диаметра электрода при ручной дуговой сварке:

Толщина листа, мм

1- 2

3-6

6-24 и более

э d , мм

0,8-1,0

1,2-1,6

2,0

1. Расчет сварочного тока, А, при сварке проволокой сплошного сечения производится по формуле:

I св = (1)

где j – плотность тока в электродной проволоке, А/ мм 2 (при сварке в CO 2 j=110 ÷130 А/мм 2 ;

d э – диаметр электродной проволоки, мм .

Механизированные способы сварки позволяют применять значительно большие плотности тока по сравнению с ручной сваркой. Это объясняется меньшей длиной вылета электрода.

Напряжение дуги и расход углекислого газа выбираются в зависимости от силы сварочного тока по табл. 1.

Таблица 1

Зависимость напряжения и расхода углекислого газа от силы сварочного тока.

Сила сварочного тока, А

50÷60

90÷100

150÷160

220÷240

280÷300

360÷ 380

430 ÷450

Напряжение дуги, В

17-28

19-20

21-22

25-27

28-30

30-32

32-34

Расход СО2, л/мин

8-10

9-10

15-16

18-20

При сварочном токе 200 ÷ 250 А длина дуги должна быть в пределах 1,5 ÷ 4,0 мм.

Вылет электродной проволоки составляет 8 ÷ 15 мм (уменьшается с повышением сварочного тока).

2. Скорость подачи электродной проволоки, м/мин , рассчитывается по формуле:

V пп = (2)

где α р – коэффициент расплавления проволоки, г/Ач

γ – плотность металла электродной проволоки, г / см 3 (плотность стали 7,8 г/см3)

Значение α р рассчитывается по формуле:

а р = 3,0+ 0,08 (3)

3. Скорость сварки (наплавки), м/мин , рассчитывается по формуле:

Vсв =

где α н – коэффициент наплавки, г/А ч , он рассчитывается по формуле:

α н =α р ⋅ (1 −ψ ),

где ψ – коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание. При сварке в СО 2 ψ = 0,1 – 0,15;

F шв – площадь поперечного сечения шва при однопроходной сварке (или одного слоя валика при многослойном шве), см 2;

γ – плотность металла электрода, г/ см 3 .

4. Масса наплавленного металла, г, при сварке рассчитывается по следующей формуле:

G = F шв ⋅ l ⋅ γ , (5)

где l – длина шва, см .

5. Время горения дуги , мин, (основное время) определяется по формуле:

t 0 = (6)

6. Полное время сварки (наплавки), мин, приближенно определяется по формуле:

T= (7)

где k п – коэффициент использования сварочного поста, (kп = 0,6 ÷ 0,57).

7. Расход электродной проволоки, г, рассчитывается по формуле:

G пр = Gн (1 +ψ ), (8)

где Gн – масса наплавленного металла , г; ψ – коэффициент потерь, (ψ = 0,1 -0,15).

Порядок выполнения работы.

Задание: в соответствии со своим вариантом найдите:

Диаметр электродной проволоки

Сварочный ток.

Напряжение дуги.

Расход СО2.

Скорость подачи электродной проволоки.

Скорость сварки (наплавки).

Массу наплавленного металла.

Время горения дуги.

Полное время сварки (наплавки).

Расход электродной проволоки.

Выполнить сварку при заданном режиме и оценить качество выполненного шва.

Исходные данные вариантов:

Тип сварного соединения

Толщина св.

металла (б ), мм

Длина сварного

шва, см

Чертеж, вид разделки

кромок

Формула

Стыковой С15

С К-образной разделкой

кромок

F н1=0,0028· б ,см

F н2=0,0026· б ,см

F н= F н1+ F н2

б - толщина св.металла,

мм

Стыковой С8

С односторонней разделкой

кромок

F н=0,01· б , см

б - толщина св.металл

мм

Стыковой С23

С U -образной разделкой

кромок

F н=0,012· б ,см

б -толщина

свар.металла, мм

Стыковой С2

Без разделки кромок

F н=0,013 ·б ,см

б -толщина св.металла,

мм

Стыковой С25

С Х-образной разделкой кро-

мок

F н1=0,003· б , см

F н2=0,0028· б ,см

F н= F н1+ F н2

б - толщина св.металла

Мм

Стыковой С7

Двухсторонний без разделки

кромок

F н1=0,0034· б ,см

F н2=0,0032· б ,см

F н= F н1+ F н2

б - толщина св.металла,

мм

Стыковой С23

С U -образной разделкой

кромок

F н=0,012· б ,см

б -толщина

свар.металла, мм

Стыковой С2

Без разделки кромок

F н=0,013 ·б ,см

б -толщина св.металла,

мм

Стыковой С25

С Х-образной разделкой кро-

мок

F н1=0,003· б , см

К числу параметров влияющих на процесс сварки и формирование сварочного шва при полуавтоматической сварки относят:

род и полярность сварочного тока;
диаметр сварочной проволоки;
сила сварочного тока;
расход защитного газа;
скорость подачи сварочной проволоки;
скорость сварки;

Род и полярность тока

Полуавтоматическая сварка ведется на постоянном токе обратной полярности. Прямую полярность не смотря на большую скорость расплавления металла не используют. Это связано с менее стабильным горением дуги и более интенсивным разбрызгиванием. В редких случаях используют переменные источники питания.

Рис. 1. Интенсивное разбрызгивание металла на прямой полярности

Диаметр сварочной проволоки

Для механизированной сварки производят проволоки диаметром от 0,5 до 3 мм. Необходимую толщину сварочной проволоки выбирают в зависимости от толщины сварных деталей и пространственного положения шва в пространстве. Сварка проволокой малого диаметра отличается более устойчивым горением дуги и большой глубиной проплавления металла. Разбрызгивания металла менее интенсивные. Повышается коэффициент наплавленного металла. С увеличением диаметра сварочной проволоки необходимо повышать силу сварочного тока и соответственно наоборот.

Сила сварочного тока

От силы сварочного тока при полуавтоматической сварке во многом зависит производительность процесса. Устанавливается ток в зависимости от используемого диаметра электродной проволоки и толщины конструкции. Чем больше значение силы тока, тем больше глубина проплавления шва.

Сила тока при механизированных методах сварки связана со скоростью подачи проволоки и регулируется изменением скорости подачи.

Напряжение на дуге

При выборе напряжения на дуге руководствуются установленной силой тока. Регулировать напряжение дуги можно изменяя напряжение холостого хода источника питания.

При сварке на высоком напряжении дуги возможно ухудшение газовой защиты и как следствие образование пор. Увеличение напряжения приводит к увеличению разбрызгивания и росту ширины шва. Глубина шва уменьшается, поэтому для механизированной сварки необходимо выбирать не высокие показатели напряжения на дуге.

Расход защитного газа

Расход газа во многом зависит от диаметра сварочной проволоки и тока. При сварке на открытых монтажных площадках или сквозняках необходимо увеличить расход защитного газа. Для улучшения газовой защиты также снижают скорость сварки или приближают сопло горелки к поверхности металла.

Для удержания защитного газа вблизи зоны сварки можно использовать защитные экраны.

Рис. 3. Защитные экраны

Скорость подачи сварочной проволоки

Скорость подачи проволоки регулируется вместе с током. Если при сварке наблюдаются короткие замыкания необходимо понизить скорость подачи, а при возникающих обрывах дуги скорость подачи повышают. Правильно выбранная скорость подачи проволоки отличается стабильным процессом горения дуги.

Скорость сварки

При полуавтоматической сварке скорость перемещения горелки устанавливает сварщик. Необходимо выбирать такую скорость при которой получается качественное формирование сварного шва. Толстостенные конструкции принято сваривать на высокой скорости формируя узкие швы. На высокой скорости сварки необходимо следить чтобы конец проволоки и металла шва не окислялся через выход из зоны защиты газа. На низкой скорости сварки ширина шва повышается из-за разрастания сварной ванны. Повышается способность образования пор.

Вылет и выпуск электродной проволоки

Вылет - расстояние между концом проволоки и токоподводящим наконечником.

Выпуск - расстояние между концом проволоки и соплом горелки.

Рис. 4. Вылет и выпуск электрода

Слишком высокий вылет ухудшает формирование шва и устойчивость горения сварочной дуги, интенсивнее разбрызгивается металл. При малом вылете возможно подгорание сопла и токоподводящего наконечника горелки.

При большом выпуске конца проволоки возможен выход из газовой защиты. Маленький выпуск затрудняет визуальное наблюдение за процессом сварки. Более сложно выполнять угловые швы.

Правильно выбранные режимы сварки отличаются стабильным процессом сварки и легким зажиганием дуги.

, (44)

где Vсв – скорость сварки, м/ч;

α н – коэффициент наплавки, г/Ач;

Iсв – сварочный ток, А;

Fн – площадь поперечного сечения, мм²;

γ – плотность наплавленного металла, г/см³;

0,9 – коэффициент, учитывающий потери на угар и разбрызгивание.

Коэффициент наплавки, г/Ач определяется по формуле, г/Ач

α н = α р (1 – ψ / 100), (45)

где ψ – потеря электродного металла вследствие окисления, испарения и разбрызгивания, % (ψ = 7-15%, принимают обычно ψ = 10%). Потери электродного металла возрастают с увеличением напряжения на дуге.

Напряжение на дуге принимают в интервале 16-34В. Большие значения соответствуют большей величине тока. Напряжение можно определить по графику (см. рисунок 11).

Рисунок 11

Напряжение на дуге предварительно подбирается и может быть установлено при настройке, например, по напряжению холостого хода источника тока. К параметрам режима сварки в среде углекислого газа относится удельный расход газа – q г, который зависит от положения шва в пространстве, скорости сварки, типа соединения и толщины свариваемого металла . Параметры режима сварки свести в таблицу 15

Таблица 15

2.8 Проектирование сборочно-сварочных приспособлений, выбор и обоснование выбора оборудования

Выбор и проектирование сборочно-сварочных приспособлений производится в соответствии с предварительно избранными способами сборки и сварки узлов и в целом заданной конструкции. Этот этап проектирования технологического процесса является одним из основных. Поэтому при разработке техпроцесса сборочно-сварочных работ на заданную конструкцию необходимо установить рациональный качественный и количественный состав требуемой оснастки и технологического оборудования.

Выбрать и обосновать выбор сборочно-сварочного механического оборудования с учетом его грузоподъемности, габаритных размеров изготавливаемых сварных конструкций, надежности и удобства в работе, безопасности и других технических параметров.

Описать кратко устройство и назначение узлов оборудования, принцип его работы, привести технические характеристики оборудования в виде таблиц или в виде пояснительной записке, или на втором чертеже курсового проекта.

Студент может предложить модернизацию выбранного оборудования. Не следует применять морально-устаревшее оборудование. При проектировании выполнить на втором чертеже курсового проекта приспособление для сборки и сварки заданного изделия, а в пояснительной записке выполнить компоновочный эскиз оборудования в двух проекциях одного из рабочих мест проектируемого техпроцесса и наоборот. .

Таблица 18 - Конструктивные элементы шва ГОСТ14771 - 76

Основными параметрами режима механизированной сварки, оказывающими существенное влияние на размеры и форму швов являются:

Диаметр электродной проволоки, мм;

Значение силы тока, А;

Напряжение дуги, В;

Скорость сварки, м/ч;

Скорость подачи проволоки, м/ч;

Погонная энергия сварки, Дж/мм;

Обеспечение термического цикла, обеспечивающего оптимальные свойства зоны термического влияния и металла шва.

При определении режима сварки необходимо выбрать такие его параметры, которые обеспечат получение швов заданных размеров, формы и качества.

Для расчёта режима сварки будет взят один основной шов. Режим остальных швов выбирается по таблицам. В качестве основного, берётся шов №4 ГОСТ 14771?76 - С15 ? УП.

При сварке проволокой диаметром 1,6…2.0мм площадь первого прохода 20…40мм 2 , площадь второго прохода 40…60мм 2 , площадь последующих проходов составляет 40…100мм 2 согласно .

Определим силу сварочного тока.

где диаметр электродной проволоки, 1,6мм;

Плотность тока (160А/мм 2).

Сила сварочного тока для первого прохода

I св = 270 А.

Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определим оптимальное напряжение на дуге:

Зная сварочный ток, диаметр электрода и напряжение на дуге, определим коэффициент формы провара по формуле:

где - коэффициент, величина которого зависит от рода и полярности тока. =0,92 при плотности тока 160А/мм 2 при сварке постоянным током обратной полярности.

Ш П = - 4,72+17,6 ?10 -2 ?ј - 4,48 ?10 -4 ?ј 2 (15)

Ш П = - 4,72+17,6 ?10 -2 ?160 - 4,48 ?10 -4 ?160 2 = 12,4%

Определим скорость сварки для первого прохода. F = 30мм 2

V cв = 0,1956 см/с = 7,04 м/ч

F n =F 0 n - F н, (18)

F н - площадь первого прохода.

Режим сварки для второго прохода.

Напряжение на дуге;

Коэффициент расплавления;

бр = 9,4г/Ач

Коэффициент наплавки;

б н = 8,23г/Ач

Скорость сварки второго прохода F = 40мм 2 ;

V св = 0,2344см/с = 8,44м/ч

Скорость сварки, напряжение на дуге, коэффициент расплавления будут такиеже, как для второго прохода. Площадь сечения шва F = 90мм 2;

V св = 0,0869см/с = 3,13м/ч

V св = 0,1186см/с = 4,27м/ч

Расчет режимов сварки в смеси газов Ar + СО2

Таблица 19 - Оптимальные режимы ИДС в смеси газов Ar+25СО 2 с использованием проволоки Св-08Г2С диаметром 1.6мм согласно

При сварке проволокой диаметром 1.6…2.0мм площадь первого прохода 20…40мм 2 , площадь второго прохода 40…60мм 2 , площадь последующих проходов составляет 40…100мм 2 согласно .

Определим коэффициент формы провара по формуле:

где - коэффициент, величина которого зависит от рода и полярности тока. = 0,92 при плотности тока 160 А/мм 2 при сварке постоянным током обратной полярности.

Для определения скорости сварки необходимо найти значение коэффициента наплавки б Н по формуле:

где ш П - коэффициент потерь, зависящий от плотности тока в электроде.

ш П = 2,9%[таб.10].

Величину коэффициента расплавления рассчитываем по формуле:

где l - вылет электрода, составляющий 10…20мм. Приняв l = 15мм, получим;

Определим скорость сварки для первого прохода. F = 30мм 2 ;

V cв = 0,3015 см/с = 10,85 м/ч

При определении количества проходов, требуемых для заполнения разделки, необходимо иметь в виду, что максимальное сечение одного прохода обычно не превышает 100мм 2 .

F n =F 0 n - F н,

где F 0 n - площадь поперечного сечения наплавленного металла;

F н - площадь первого прохода;

Режим сварки последующих проходов и их число выбирают из условий заполнения разделки и плавного спряжения шва с основным металлом.

Режим сварки для второго прохода;

Напряжение на дуге;

Коэффициент расплавления;

бр = 9,37г/Ач

Коэффициент наплавки;

б н = 9,1г/Ач

Скорость сварки;

V св = 0,2448см/с = 8,8м/ч

Режим сварки для третьего прохода;

V св = 0,1116см/с = 4,018м/ч

Для последнего прохода F = 66мм 2 , тогда;

V св = 0,1522см/с = 5,48м/ч

При сварке применяются как переменный, так и постоянный ток. Постоянный ток имеет то преимущество, что дуга горит устойчивее. Но переменный ток дешевле, поэтому его применение при сварке предпочтительнее. Но есть способы сварки, при которых применяют только постоянный ток. Сварка в защитных газах и под флюсом выполняется на постоянном токе обратной полярности. Электроды с основным покрытием тоже требуют постоянного тока обратной полярности, как и сварочные флюсы для сварки высоколегированных сталей, основу которых составляет плавиковый шпат. В этих случаях происходит насыщение дуги кислородом или фтором, имеющим большое сродство к электрону. Поэтому необходимо раскрыть сущность процессов, происходящих в дуге при насыщении ее кислородом или фтором и обосновать применение рода тока и полярности. Полярность тока влияет на глубину проплавления, химический состав шва и качество сварного соединения .

Режимом сварки называют совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, формы и качества. При всех дуговых способов сварки такими характеристиками являются следующие параметры: диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение на дуге, скорость перемещения электрода вдоль шва, род тока и полярность. При механизированных способах сварки добавляют еще один параметр-скорость подачи сварочной проволоки, а при сварке в защитных газах - удельный расход газа.

Параметры режима сварки влияют на форму шва, а значит и его размеры: на ширину шва - е; усиление шва - q ; глубину шва – h.

На форму и размеры влияют не только основные параметры сварки, но и такие технологические факторы, как род и полярность тока, наклон электрода и изделия, вылет электрода, конструктивная форма соединения и величина зазора.

2.6.1 Методика расчета режима ручной дуговой сварки . Определяется площадь наплавки, как сумма площадей элементарных геометрических фигур, составляющих сечение шва.

Рисунок 3

Площадь наплавки одностороннего сварного шва, выполненного с зазором, определяется по формуле, мм

F н = 2F 1 + F 2 , (13)

F н = S b + 0,75 eq, (14)

где S-толщина деталей, мм;

b - зазор, мм;

e - ширина, мм;

q - высота усиления, мм.

Рисунок 4

Площадь наплавки стыкового шва с разделкой двух кромок и подваркой корня шва определяется по формуле, мм

F = S b + (S - с) 2 tg a / 2 + 0,75eq+0,75е 1 q 1 , (15)

где c - величина притупления, мм;

е 1 – ширина подварки, мм;

q 1 – высота подварки, мм;

a - угол разделки, мм.

При сварке многопроходных швов необходимо определить число проходов по формуле, шт

где F н – площадь всей наплавки, мм 2 ;

F н1 – площадь первого прохода, мм 2 ;

F нс – площадь каждого последующего прохода, мм 2 .

При ручной сварке многопроходных швов первый проход выполняется электродами диаметром 3 – 4мм, так как применение электродов большого диаметра затрудняют провар корня шва. При определении числа проходов следует учитывать, что сечение первого прохода не должно превышать 30-35мм 2 и может быть определено по формуле, мм 2

F н1 = (6 - 8) d э, (17)

где dэ – диаметр электрода для сварки корневого шва, мм.

Площадь наплавки последующих проходов определяется по формуле, мм 2

F нс = (8 - 12) d эс, (18)

где F нс – площадь последующего прохода, мм;

d эс – диаметр электрода для сварки следующих швов, мм

При сварке многопроходных швов стремятся сварку проходов выполнять на одних и тех же режимах за исключением первого прохода.

Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого изделия. Примерное соотношение между диаметром электрода и толщиной листов свариваемого изделия приведено ниже.

Таблица 8

Расчет силы сварочного тока Iсв производится по диаметру электрода и допускаемой плотности тока, А

где i – допускаемая плотность тока, А/мм.

Допускаемая плотность тока зависит от диаметра и вида покрытия электрода.

Таблица 9 Величина допускаемой плотности тока в электроде при ручной дуговой сварке

Напряжение на дуге не регламентируется и принимается в пределах 20…36В, то есть Uд = 20 – 36, B

Скорость сварки определяется из соотношения, м/час

где a н – коэффициент наплавки, г/А ч;

g - плотность наплавленного металла, г/см;

Fн – площадь сечения наплавленного металла, мм 2

Длина дуги при ручной дуговой сварке должна составлять, мм

Lд = (0,5 – 1,2) d э, (21)

2.6.2 Методика расчета режима автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом стыковых соединений односторонних без скоса кромок . Основными параметрами режима автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом является: сварочный ток, диаметр и скорость подачи сварочной проволоки, напряжение и скорость сварки.

Расчет режимов сварки производится всегда для конкретного случая, когда известен тип соединения и толщина свариваемого металла, марка проволоки, флюса и способа защиты сварочной ванны от воздуха и другие данные по шву. Поэтому до начала расчетов следует установить по ГОСТ8713-79 или по чертежу конструктивные элементы заданного сварного соединения и по известной методике определить площадь многопроходного шва.

При этом необходимо учитывать, что максимальное сечение однопроходного шва, выполнено автоматом, не должно превышать 100мм 2 . Сечение первого прохода многопроходного шва не должно превышать 40-50мм 2 .

При двухсторонней сварке под флюсом стыкового бесскосного соединения (рисунок 4) сила сварочного тока определяется по глубине проплавления – h основного металла; h - за один проход составляет 8 – 10мм, на форсированных режимах - 12мм, А

Iсв = h 1,2 / k , (22)

где h 1,2 – глубина проплавления основного металла при двухсторонней сварке, без скоса кромок свариваемых деталей, мм;

k – коэффициент пропорциональности, мм/100А, зависящий от рода тока и полярности, диаметра электрода, марки флюса, колеблется от 1-2.

Рисунок 5 Рисунок 6

Таблица 10 Значение К в зависимости от условий проведения сварки

		К, мм/100 А	Марка флюса или защитный газ	Диаметр электродной проволоки, мм	К, мм/100 А
Переменный ток	Постоянный ток	Переменный ток	Постоянный ток
Прямая полярность	Обратная полярность	Прямая полярность	Обратная полярность
ОЦС-45		1,30	1,15	1,45	АН-348		0,95	0,85	1,05
	1,15	0,95	1,30		0,90
	1,05	0,85	1,15
	0,95	0,75	1,10
	0,90
АН-348А		1,25	1,15	1,40	Углекислый газ	1,2			2,10
	1,10	0,95	1,25	1,6			1,75
	1,00	0,90	1,10	2,0			1,55
				3,0			1,45
				4,0			1,35
				5,0			1,20

Металл толщиной свыше 20мм сваривают за несколько проходов. Чтобы избежать непровара при сварке под флюсом и добиться нормального формирования шва прибегают к скосу кромок. Для однопроходного стыкового шва толщиной не более 10-12мм глубина проплавления равна толщине свариваемых деталей (рисунок 5), при двухсторонней сварке толщиной не более 20мм (рисунок 6) глубина проплавления составляет, мм

h 1,2 = S/2 + (2 - 3), (23)

Диаметр сварочной проволоки dэ принимается в зависимости от толщины свариваемого металла в пределах 2-6мм, а затем уточняется расчетом по формуле, мм

d э = 2 , (24)

где i - плотность тока, А/мм².

Полученное значение d э принимается из ближайшего стандартного.

Плотность тока в зависимости от диаметра проволоки указана в таблице 11

Таблица 11

Напряжение на дуге принимается в пределах 32-40В.

Скорость сварки определяется по формуле, м/ч

Vсв = А / Iсв, (25)

где А следует принимать в пределах, приведенных ниже

Таблица 12

dэ, мм	А, м/ч
1,2	(2 – 5) 10 3
1,6	(5 – 8) 10 3
2,0	(8 – 12) 10 3
3,0	(12 – 16) 10 3
4,0	(16 – 20) 10 3
5,0	(20 – 25) 10 3
6,0	(25 –30) 10 3

где α нд - коэффициент наплавки при сварке под флюсом, г/Ач.

Коэффициент наплавки при сварке под флюсом определяется по формуле, г/Ач

α нд = α н + Δα н, (27)

где α н - коэффициент наплавки, не учитывающий увеличение скорости плавления электродной проволоки за счет предварительного подогрева вылета электрода сварочным током, г/Ач;

Δα н - увеличение коэффициента наплавки за счет предварительного подогрева вылета электрода, г/Ач, определяется по рисунку 7.

Рисунок 7

При сварке на постоянном токе обратной полярности коэффициент наплавки определяется по формуле, г/Ач

α н = 11,6 ± 0,4 (28)

При сварке на постоянном токе прямой полярности или переменном токе определяется по формуле, г/А*ч

α н = А + В (Iсв / dэ), (29)

где А и В – коэффициенты, значения которых для флюса приведены ниже.

Таблица 12

Скорость подачи проволоки Vп.п определяется по формуле, м/ч

где Fэ – площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм².

Или скорость подачи проволоки может определяться по формуле, м/ч

Режим сварки последующих проходов выбирают из условий заполнения разделки и получения поверхности шва, имеющей плавное сопряжение с основным металлом.

2.6.3 При двухсторонней сварке стыковых швов под флюсом со скосом кромок определяют режим сварки первого прохода с одной и другой стороны шва и последующих проходов отдельно.

Рисунок 8

Рисунок 9

h 1 = h 2 = , (32)

где h 1 , 2 – глубина проплавления первого прохода с одной и другой стороны шва, мм;

с - величина притупления, мм.

Сила сварочного тока определяется по глубине проплавления, А

Iсв = h 1,2 / k, (33)

где k – коэффициент пропорциональности (мм/100А), зависящий от рода тока, полярности, диаметра электрода, марки флюса, колеблется 1-2А (см. таблицу 10).

Расчёт остальных параметров режима сварки производится в том же порядке, что и при сварке под флюсом двухстороннего стыкового бесскосного соединения по формулам (16), (24) - (31).

Примечание: Расчёт параметров режима сварки под флюсом угловых и тавровых соединений с разделкой кромок производить по методике расчёта режимов сварки стыковых соединений с разделкой кромок (см. п.2.7.3).

2.6.4 Методика расчёта режима автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом угловых швов без разделки кромок:

Зная катет шва, определяем площадь наплавки, мм²

Fн = k² / 2 + 1,05 kq , (34)

где k – катет шва, мм.

Рисунок 10

Устанавливаем количество проходов на основании того, что за первый проход при сварке в “лодочку” максимальный катет шва можно заварить 14мм, а при сварке в нижнем положении наклонным электродом – 8мм по формуле (16), где Fнс - принимаем в пределах 60-80мм².

Выбираем диаметр электрода, имея в виду, что угловые швы катетом 3-4мм можно получить лишь при использовании электродной проволоки диаметром 2мм, при сварке электродной проволокой диаметром 4-5мм минимальный катет составляет 5-6мм. Сварочную проволоку диаметром больше 5мм применять не следует, так как она не обеспечит провар корня шва.

Для принятого диаметра проволоки подбираем плотность тока по данным, приведенным ниже и определяем силу сварочного тока Iсв, А

Определяем коэффициент наплавки из ранее приведенных формул (27), (28), (29), в зависимости от рода тока и полярности.

Зная площадь наплавки за один проход, сварочный ток и коэффициент наплавки, определяем скорость сварки, м/час

Скорость подачи электродной проволоки определяется по формуле, м/ч

где F э – площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм².

Скорость подачи электродной проволоки можно определить по формуле, м/ч

Определяем напряжение на дуге – Uд, оно изменяется от 28 до 36В.

Определяем погонную энергию сварки – q п по формуле, Дж/см

q п1,н = 650 F н1, с, (39)

где F н1,с – площадь поперечного сечения первого или последующего прохода, мм².

Определяем коэффициент формы провара.

Коэффициент формы провара должен быть не больше 2мм, иначе появляются подрезы, но в тоже время он не должен быть чрезмерно мал, так как швы получаются слишком глубокие и узкие, склонные к образованию кристаллизационных трещин, то есть горячих трещин .

Определяем глубину провара – h по формуле, мм

. (40)

2.6.5 Расчет режимов сварки в углекислом газе, в аргоне . Известно, что основные параметры режимов механизированных процессов дуговой сварки следующие: диаметр электродной проволоки – d э, вылет ее - l э, скорость подачи электродной проволоки - Vп.п, сила тока – Iсв, напряжение дуги – Uд и скорость сварки – Vсв, а также удельный расход СО 2 .

Полуавтоматическую сварку в углекислом газе выполняют короткой дугой на постоянном токе обратной полярности.

Расстояние от сопла горелки до изделия не должно превышать 22мм. Стыковые швы в нижнем положении сваривают с наклоном электрода от поверхностной оси на 5-20º. Угловые соединения сваривают с таким же наклоном в направлении сварки и наклоном поперек шва под углом 40-50º к горизонтали, смещая электрод на 1 - 1,15мм от угла на горизонтальную полку.

Тонкий металл сваривают без колебательных движений, за исключением мест с повышенным зазором. Швы катетом 4-8мм накладывают за один проход, перемещая электрод по вытянутой спирали. Корень стыкового шва заваривают возвратно – поступательно, следующей вытянутой спиралью, а последующие - серповидными движениями.

Проволокой толщиной 0,8-1,2мм сваривают металл во всех положениях, причем при вертикальных, горизонтальных и потолочных напряжение уменьшают до 17-18,5В, а силу тока на 10-20%.

Стыковые швы металла толщиной до 2мм, а угловые катетом – 5мм и корень стыковых швов большого сечения лучше сваривать сверху вниз. При сварке необходимо обеспечить защиту от сдувания газа и подсоса воздуха через зазор. Для уменьшения разбрызгивания в сварочную цепь можно последовательно включить дроссель.

Расчет параметров режимов производят в следующем порядке:

Определяют толщину свариваемого металла по чертежам;

В зависимости от толщины свариваемого металла выбирают диаметр электродной проволоки.

Таблица 13 Зависимость диаметра электродной проволоки от толщины свариваемого металла

Диаметр электродной проволоки для автоматической сварки может быть в интервале 0,7-3,0мм и выше, а для полуавтоматической – в интервале от 0,8-2,0мм.

Вылет электрода определяется по формуле, мм

l э = 10d э, (41)

Рассчитывают силу сварочного тока по формуле, А

Iсв = I F э, (42)

где i – плотность тока, А/мм² (диапазон плотностей сварочного тока от 100 до 200А/мм²), оптимальное значение 100-140А/мм²;

F э – площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм².

Большое значение плотности тока соответствует меньшим диаметрам электродной проволоки.

Устойчивое горение дуги при сварке плавящимся электродам в углекислом газе достигается при плотности тока свыше 100А/мм². Так как определение основного параметра режима сварки основываются на интерполировании широкого диапазона рекомендованных плотностей тока, то Iсв необходимо уточнять по таблице 14 .

Таблица 14 Диапазоны сварочных токов основных процессов сварки в СО 2 проволокой Св-08Г2С

Процесс сварки	Диаметр электродной проволоки, мм
0,5	0,8	1,0	1,2
ИДС к.з.	30-120	50-120	71-240	85-260
КР без к.з.	100-250	150-300	160-450	190-550
КР с к.з.	30-150	50-180	75-260	65-290
Процесс сварки	Диаметр электродной проволоки, мм
1,4	1,6	2,0
ИДС к.з.	90-280	110-290	120-300
Продолжение таблицы 14
Процесс сварки	Диаметр электродной проволоки, мм
1,4	1,6	2,0
КР без к.з.	90-320	110-380	150-400	220-500	250-600
КР с к.з.	200-650	210-800	220-1200	250-2000	270-2500

Примечание: ИДС к.з. – импульсный с частыми принудительными короткими замыканиями; КР без к.з. – крупнокапельный без коротких замыканий; КР с к.з. - крупнокапельный с короткими замыканиями.

При сварке в СО 2 проволокой Св-08Г2С в основном используют процесс с частыми принудительным коротким замыканиями и процесс с крупнокапельным переносом (таблица 12). При сварке порошковыми проволоками используют процесс с непрерывным горением дуги, а при сварке актированной проволокой – струйный процесс. Процесс с частыми короткими принудительными замыканиями получают при сварке в СО 2 проволоками диаметрами 0,5-1,4мм путем программирования сварочного тока, обеспечивающего изменение скорости плавления электрода и давления дуги.

Процесс с крупнокапельными переносом наблюдается при сварке проволоками диаметрами 0,5-1,5мм на повышенных напряжениях, а диаметрами более 1,6 – во всем диапазоне режимов сварки кремне-марганцевыми проволоками (см. таблицу 13). При низких напряжениях процесс протекает с короткими замыканиями, а при высоких без них.

При проверке расчетных режимов и внедрении их в производство необходимо помнить, что стабильный процесс сварки с хорошими техническими характеристиками можно получить только в определенном диапазоне сил тока, который зависит от диаметра и состава электрода и рода защитного газа (см. таблицу 13).

Регулирует силу тока изменением скорости подачи электродной проволоки. Сила тока определяет глубину провара и производительность процесса. Поэтому весь расчет режимов является ориентировочным и на практике требует уточнения.

Определяют скорость подачи электродной проволоки по формуле, м/ч

где Vп.п – скорость подачи проволоки, м/ч;

α р – коэффициент расплавления электродной проволоки, г/Ач;

Iсв – сварочный ток, А;

dэ – диаметр электродной проволоки, мм;

γ – плотность металла электродной проволоки г/см³ (γ=0,0078г/мм³).

Коэффициент расплавления определяется по формуле, г/Ач

α р = 3,6·10 -1 , (44)

Определяется скорость сварки по формуле, м/ч

, (46)