Задача 25

Определить скорость подачи электродной проволоки диаметром 0,0012 м при полуавтоматической сварке в стали на токе 300 А, напряжении 30 В, , если КПД использования тепла дуги электродом составляет 25 %, . Электродная проволока в вылете нагревается протекающим по нему током до Т = 1 173 К.

Решение. Скорость подачи электродной проволоки определяем по формуле

, , (1)

где – количество тепла, выделяемое в вылете электродной проволоки, ;

– площадь поперечного сечения электродной проволоки, ;

– температура подогрева вылета электродной проволоки, К;

– объемная теплоемкость, Дж / (м³ · К).

(2)

, (3)

где – эффективный КПД процесса нагрева электродной проволоки дугой ( = 0,25);

– эффективная тепловая мощность дуги, .

, (4)

Задача 26

Рассчитать необходимое содержание кремния и марганца в проволоке при сварке в стали Ст3кп, если переход кремния из проволоки в шов составляет 50 %, марганца 65 %, ток 250 А, напряжение 28 В, скорость сварки 0,00694 м/с (25 м/ч), коэффициент наплавки 4,16∙ 10^-6 ( ), сварка встык, толщина – 0,006 м. В металле шва кремния должно быть 0,2 %, а марганца – 0,8 %.

Решение. Коэффициент усвоения легирующего элемента рассчитывается по формуле

, (1)

где – доля основного металла в образовании шва;

[Me]_ш , [Me]_о.м , [Me]_э.п – содержание легирующего элемента в шве, основном металле, электродной проволоке, %.

, (2)

где – площадь наплавленного металла, ;

– площадь проплавленного металла, .

, , (3)

где – коэффициент наплавки, ;

– ток дуги, А;

– скорость сварки, ;

ρ – плотность стали, (ρ_стали= 7,8∙10³ ).

, (4)

где – глубина проплавления, м;

– ширина шва, м;

μ_кр – коэффициент полноты проплавления (μ_кр = 0,62…0,67).

, (5)

где Т_пл – температура плавления металла, К (Т_пл=1723К);

сρ – объемная теплоемкость, Дж/(м³ ∙К) (сρ = 5∙10⁶ Дж/(м³ ∙ К);

q_u – эффективная тепловая мощность дуги, Дж/с.

, (6)

где – эффективный КПД дуги ( = 0,8).

(7)

где δ – толщина металла, м;

е – основание натурального логарифма.

Содержание в стали Ст3кп марганца 0,30…0,60 %, кремния – 0,07 %.

Коэффициент усвоения марганца

. (8)

Из уравнения (8) находим = Мn_э.п.

Коэффициент усвоения кремния

. (9)

Из уравнения (9) находим .

Задача 27

Определить коэффициенты усвоения углерода, хрома, никеля при сварке в стали 14Х17Н2 проволокой Св-08Х12Н2ГТ, если площадь наплавки: , а проплавления: . Содержание углерода в металле шва 0,07 %, хрома – 16,0 %, никеля – 2,0 %.

Решение. Коэффициент усвоения легирующего элемента рассчитывается по формуле

, (1)

где – доля основного металла в образовании шва;

– содержание легирующего элемента в металле шва, основном металле, электродной проволоке;

, (2)

где F_н, F_пр – площади наплавки и проплавления, м².

; (3)

; (4) . (5)

Из формул (3, 4, 5) находим , , .

Задача 28

Определить коэффициенты усвоения углерода и хрома при сварке в стали 20Х13 проволокой Св-06Х19Н9Т, если наплавка на сталь толщиной 0,012 м производится при токе 250 А, напряжении 26 В, скорости сварки 0,0083 (30 ). Коэффициент наплавки – 3,88∙10^-6 (14 ), относительная глубина проплавления – 0,003 м. Содержание углерода в металле шва – 0,08 %, хрома – 15 %.

Решение. Коэффициенты усвоения углерода и хрома

; (1)

, (2)

где γ – доля основного металла в образовании шва.

, (3)

где F_н, F_пр – площади наплавленного и проплавленного металлов, .

, (4)

где α_н – коэффициент наплавленного металла, ;

I_д – ток дуги, А;

ν – скорость сварки, ;

ρ – плотность наплавленного металла, ( ).

, (5)

где Н – глубина проплавления, м;

В – ширина шва, м;

μ_пр – коэффициент полноты проплавления (μ_пр= 0,62…0,67).

, (6)

где δ – толщина металла, м;

Т_пл – температура плавления, К (Т_пл = 1 773 К);

сρ – объемная теплоемкость, Дж/ (м³ ∙ К), (сρ =5∙10⁶ Дж/ (м³ ∙ К));

е – основание натурального логарифма.

Подставляя в формулы (1) и (2) значения γ , содержание углерода и хрома в шве, основном металле и электродной проволоке, получим коэффициенты усвоения углерода и хрома:

; (7)

. (8)