Пояснения к работе

Ручная дуговая сварка не может обеспечить требуемую производительность при выполнении протяженных сварных соединений металлических конструкций. Электродуговая сварка под слоем флюса лишена этого недостатка, так как выполняется только с помощью автоматов и полуавтоматов (см. рис. 13,б). Особенностями, отличающими сварку под флюсом от ручной дуговой сварки покрытыми электродами, являются:

• применение голой электродной проволоки, подаваемой в зону сварки из кассеты;

• осуществление токоподвода к электроду вблизи дуги;

• горение дуги в газовом пузыре, надежно защищаемом от воздуха слоем расплавленного флюса-шлака и твердого флюса;

• защита слоем флюса пространства, окружающего зону сварки от светового излучения дуги.

Благодаря первым двум факторам удалось резко увеличить силу сварочного тока, глубину проплавления свариваемого металла, скорость сварки и т.п., что способствовало резкому повышению производительности процесса.

Автоматическая сварка монтажных толстолистовых сварных соединений производится в нижнем положении, с одной стороны, в несколько проходов. Свариваемые кромки скашиваются под углом 25°, образуя общий угол разделки 50°, притупление кромок 4 мм. При толщине свариваемых листов более 10 мм выполняется многослойный шов (Рис.19).

Форма и размеры шва, сваренного автоматической сваркой под флюсом, зависят от режима и техники сварки. Режим сварки определяется напряжением дуги, величиной сварочного тока или его плотностью, скоростью сварки, родом и полярностью сварочного тока, положением (наклоном) электрода. Форма шва характеризуется глубиной проплавление или провара h, высотой усиления а, шириной шва в и коэффициентом формы провара ψ_пр = в/h (см. рис.17).

Рис.19. Автоматическая сварка многослойного шва: 1 – корневой валик (слой); 1…n – сварочные валики.

Расчет режима сварки под флюсом производится по заданной глубине проплавления. Глубину проплавления предварительно назначают в зависимости от толщины листа, но с условием, чтобы остающаяся непроваренной часть была не менее 3…4 мм. Глубину проплавления также можно определить по формуле:

(24)

где h – глубина проплавления, см; V_св – скорость сварки, см/сек; ψ_пр – коэффициент формы провара; q – количество тепла, которое вводится в шов, кал/сек.

Количество тепла, вводимое в шов, рассчитывается по формуле:

(25)

где I_св – величина сварочного тока, А; U_д – напряжение на дуге, В; η – 0,8…0,95 – коэффициент использования тепла дуги.

Величину сварочного тока можно определить по предварительно назначенной глубине проплавления h:

(26)

где К – коэффициент, величина которого зависит от рода тока и его полярности, диаметра электрода и состава флюса (табл.10).

Таблица 10. Значения коэффициентов К при автоматической сварке под флюсами ОСЦ-45, АН-348, ФЦ-9.

Вид сварного соединения	Коэффициент К, А/мм
Стыковое соединение без разделки кромок с зазором О+0,5 мм; dэ = 2…5 мм; ток постоянный или переменный	100
Стыковое соединение с разделкой кромок; тавровое соединение: а) для dэ = 2мм: - ток переменный; - ток постоянный при прямой полярности; - ток постоянный при обратной полярности. б) для dэ = 3…5 мм: - ток переменный; - ток постоянный при прямой полярности; - ток постоянный при обратной полярности.	60 75 50 60 80 55

Оптимальное напряжение на дуге, обеспечивающее правильное формирование шва, выбирается по таблице 11.

Таблица 11. Рекомендуемая величина сварочного напряжения

Диаметр электродной проволоки dэ, мм	Сварочный ток Iсв, А
	200…300	300…400	400…500	500…600	600…700	700…900	900…1100
	Напряжение на Uд, В
2…3	30…32	32…36	36…40	36…40	-	-	-
4…6	-	-	34…38	34…38	34…38	38…42	40…44

Рассчитанная величина I_св должна лежать в пределах, рекомендуемых в таблице 12.

Таблица 12. Рекомендуемые плотности и сила тока при автоматической сварке под флюсом.

Диаметр электродной проволоки dэ, мм	Плотность тока i, А/мм2	Сила тока Iсв, А
1,2	100…200	110…220
2,6	75…180	150…360
2,0	65…160	200…500
3,0	45…90	300…600
4,0	35…60	400…800
5,0	30…50	600…1000
6,0	25…45	800…1200

Скорость сварки, обеспечивающая хорошее формирование шва ориентировочно определяется по формуле:

, м/ч (27)

Более точное значение V_св можно получить при расчете по формуле:

(28)

где V_св – скорость сварки, м/час; I_св – сварочный ток, А; h – глубина проплавления, мм; К₁ – коэффициент (при глубине проплавления менее 9 мм – К₁ = 0,22·10⁴; при глубине проплавления более 9 мм – К₁ = 0,49·10⁴).

При этом по условиям правильного формирования шва скорость сварки должна лежать в пределах 12…75 м/час.

Коэффициент ψ_пр зависит от сварочного тока, напряжение на дуге и изменяется в пределах 1…5 (Рис.20).

Пунктирные линии на графике ограничивают область оптимальных напряжений дуги, то есть тех напряжений, при которых для данного сварочного тока получается удовлетворительное формирование шва.

Расчетные значения параметров режима автоматической сварки затем уточняют по результатам экспериментов.

Рис.20. График для определения коэффициента формы шва.