Задача 2

Определить мгновенную производительность расплавления и коэффициент расплавления электрода диаметром 0,006 м при ручной дуговой сварке низкоуглеродистой стали на номинальном токе, если = 30 В; = 15 %; ; ; ; .

Расчет производительности расплавления электрода производить к концу его плавления, принимая время протекания тока τ = 50 с.

Найти коэффициент неравномерности плавления электрода.

Решение. Расчет мгновенной производительности расплавления электрода производится по формуле

, кг/с, (1)

где – ток дуги, А;

U_д – напряжение дуги, В;

– эффективный КПД процесса нагрева плавящегося электрода дугой;

– теплосодержание расплавленных капель электродного металла, Дж/кг; ( = 1 840 кДж/кг);

– теплосодержание металла, нагретого током, Дж/кг.

Температура нагрева электродного стержня током рассчитывается по формуле

, (2)

где – температура нагрева электродного стержня током, ;

– начальная температура электродного стержня, ( = 0 );

– константа, зависящая от марки электрода, ( = 200 );

– предельная температура, наступающая при бесконечно длительном действии тока, ;

– коэффициент при , 1/с;

τ – время нагрева электродного стержня проходящим током, с.

, (3)

где d – диаметр электродного стержня, м;

j – плотность тока, А/ ;

m – константа, зависящая от марки электрода (m = 2,510^–9 м³/СА²).

; (4)

, (5)

где А – константа, зависящая от марки электрода, м⁴С/А² с.

Для нахождения необходимо найти t_T из формулы (2). Затем составить пропорцию, зная температуру капель: t_к = 2 000…2 330 С:

^;

^,

отсюда .

Полученное значение подставляем в формулу (1) и находим q_p.

Коэффициент расплавления электрода α_р определяем по формуле

, кг/Ас. (6)

Коэффициент неравномерности плавления электрода ε определяется как

. (7)

Значение h₀ принять равным 0.

Коэффициент неравномерности плавления электродов находится в пределах ε ≤ 1,3.

Задача 3

Определить мгновенную и удельную производительности процесса расплавления электрода диаметром 0,0016 м при сварке в среде углекислого газа, если скорость подачи проволоки Св-08Г2С 0,125 м/с (450 м/ч), величина тока 380 А.

Решение. Мгновенная производительность процесса расплавления рассчитывается по формуле

, кг/с, (1)

где – скорость плавления электродной проволоки, м/с;

– площадь поперечного сечения электродной проволоки, м²;

– плотность металла электродной проволоки, кг/м³, (для проволоки марки Св-08Г2С = 7,8∙10³ кг/м³).

ν_пл = ν_под , (2)

где ν_под – скорость подачи электродной проволоки, м/с.

, м², (3)

где d – диаметр электродной проволоки, м.

Удельная производительность процесса расплавления равна

q_уд= q_p/I_св, кг/А ∙ с, (4)

где I_св – сварочный ток.

Задача 4

Определить необходимость подогрева стали 15ХСНД толщиной δ = 0,005 м при сварке в среде углекислого газа, если величина тока составляет 280 А, напряжение дуги – 26 В, скорость сварки – 0,0083 м/с (30 м/ч), а допустимая скорость охлаждения металла при T_0,τ = 873 K лежит в пределах от 2 до 9 К.

Решение. Скорость охлаждения при данной температуре T_о,τ листов толщиной δ c полным проплавлением определяют по выражению

, (1)

где – температура металла после сварки, К;

Т_н – температура подогрева металла, К;

– эффективная тепловая мощность, Дж/с;

– скорость сварки, м/с;

– толщина свариваемого металла, м;

– объемная теплоемкость, ,

(для стали = 5∙10⁶ ( );

– коэффициент теплопроводности, Дж/ ,

(для стали = 38 Дж/ );

ω – скорость охлаждения металла, .

Из формулы (1) находим температуру подогрева, К:

, (2)

или .

Скорость охлаждения принимаем равной 9 .

, (3)

где – ток дуги, А;

– напряжение дуги, В;

– эффективный КПД дуги ( = 0,8).