Розрахунок режиму зварювання

Розраховують параметри режиму зварювання для кожного із вибраних способів. Виконують порівняльний ана­ліз отриманих даних із рекомендованими у довідковій літературі. Для ручного способу розрахунок зварювального струму виконують щонайменше двома способами: за вибраним діаметром електроду та допустимою густиною стру­му. На окремому аркуші формату А4 креслять аксонометрію зварного з'єд­нання із зазначенням розмірів шва та способів накладання валиків.

Розрахунок режимів ручного дугового зварювання

Основними параметрами режиму зварювання є діаметр електрода, величина зварювального струму, напруга на дузі, швидкість зварювання, рід струму і полярність.

Діаметр електрода вибирають залежно від товщини зварювальних деталей при зварюванні впритул із таблиці 3, і катета шва при зварюванні кутових, таврових і внапуск з’єднань із таблиці 3.

Залежність діаметра електрода від товщини металу Таблиця 2

Товщина металу S, мм	1,5-2,0	3,0	4,0-8,0	9,0-12	13-15	16-20	21 і більш
Діаметр електроду dел., мм	1,5-2,0	3,0	4,0	4,0; 5,0	5,0	5,0-6,0	6,0 і більш

Залежність діаметра електрода від катета шва Таблиця 3

Катет шва К, мм	3,0	4,0-5,0	6,0-9,0
Діаметр електроду dел., мм	3,0	4,0	5,0

Зварювальний струм визначають за двома формулами в залежності від:

- коефіцієнту К від діаметра електрода;

- щільності струму j від діаметру і виду покриття електроду.

Зварювальний струм визначають залежно від обраного діаметра електрода за формула

І_зв= К* d_ел ,

де К - коефіцієнт, значення якого встановлюється залежно від діаметра електрода,А/мм.

Залежність коефіцієнта К від діаметра електрода Таблиця 4

Діаметр електрода dел., мм	1,0-2,0	2,0-4,0	4,0-6,0
Коефіцієнт К, А/мм	25-330	30-40	40-60

Розрахунок сили зварювального струму Iзв при ручному зварюванні обирається по діаметру електроду і щільності струму по формулі

I_зв=   ,

де j - щільність струму, що допускається, А/мм².

І_зв - сила зварювального струму, А,

d – діаметр електроду, мм.

Величина щільності струму (у А/мм²), в електроді при ручному дуговому зварюванні залежить від діаметру електроду і виду покриття (таблиця 5).

Щільність струму, що допускається, залежить від діаметру і

виду покриття Таблиця 5

Вид покриття	Діаметр електроду, мм
Кисле, рутилове	14-20	11,5-16		10-13,5	9,5-12,5
Основне	13-18,5	10-14,5		9-12,5	8,5-12,0

Напруга на дузі не регламентується і приймається в межах 20 - 36В, тобто

U = 20 ÷ 36В і розраховується за формулою:

U_д=12+0,4 І_зв/ d_ел

Швидкість зварювання визначають за формулою:

V_{зв .}= І_звα_н/(F_н ρ),

де α_н - коефіцієнт наплавлення, вибирається залежно від марки електрода;

F_н- площа поперечного перетину наплавленого металу зварного шва, мм²;

ρ=7,85 г/см³ - щільність наплавленого металу.

Площа поперечного перерізу наплавленого металу зварного шва визначається залежно від зовнішнього вигляду та форми підготовки кромок відповідно до ГОСТ 5264-80.

Розрахунок режимів автоматичного зварювання під флюсом

При автоматичному зварюванні під флюсом основними параметрами режиму зварювання є: діаметр електродного дроту, зварювальний струм, напруга на дузі, швидкість переміщення дуги і швидкість подачі зварювального дроту.

Розрахунок режимів зварювання стикових швів

За ГОСТ 8713 - 79 необхідно встановити конструктивні елементи зварного з'єднання і за відомою методикою визначити площу поперечного перерізу наплавленого металу однопрохідного шва чи загальну площу багатопрохідного шва. При цьому слід враховувати, що максимальний перетин однопрохідного шва, виконаного автоматом, не має перевищувати 100 мм².

Зварювальний струм розраховується за формулою, що в середньому кожні 80-100 А дають глибину провару 1мм.,

І_зв = (80-100) h,

де h - глибина провару однобічного стикового однопрохідного шва,мм;

Для однопрохідного шва:

Н = (0,7-0,8)S

При двосторонньому шві глибина провару шва із двох сторін:

h1+h2 = S/2 + К,

де h1 - глибина провару з одного боку двостороннього зварного шва, мм;

h2 - глибина провару з другого боку двостороннього зварного шва, мм;

S - товщина основного металу, мм;

К - перекрій, тобто величина, на яку має переплавлятися корінь першого шва при накладанні шва зі зворотного боку. Зазвичай К= 1-3 мм.

Для односторонніх швів із повним проваром:

h = 1,1*S

Орієнтовний діаметр електродного дроту визначається залежно від товщини основного металлу.

Залежність діаметра електродного дроту від товщини

основного металлу Таблиця 6

Товщина основного метала S, мм	2-4	6-8	8-10	більш 10 мм
Діаметр електродного дроту dел, мм	2-3	3-4

 

Визначається діаметр електродного дроту за формулою:

d_ел = 2√ (І_зв/(π*j))

де j - щільність струму, А/мм²

Залежність щільності струму від діаметра електродного дроту Таблиця 7

Діаметр електродного дроту dел, мм
Щільність струму j, А/мм2	62 - 200	45-90	35-60	30-50

Напруження на дузі визначається за графіком [3, с. 245], рисунок 113 чи розраховується за формулою:

U_д = 20 + 50*10^-3 І_зв/√ d_ел

Знаючи ψ_пр визначаємо ширину шва:

е = ψ_прh

Знаючи коефіцієнт форми валика:

Ψ_в = e/g = (5÷8)

Знаходимо опуклість зварного шва

g = е/ ψ_в

Визначається площа перетину наплавленого металу. Для шва згідно з рисунком 1:

F_н = 0,75 еg + bh

Для шва згідно з рисунком 2:

F_н = (1,5 еg + bh)/2

При зварюванні постійним струмом зворотної полярності коефіцієнт наплавлення:

α_н= 11,6+ 0,4 г/А*год

При зварюванні на постійному струмі прямої полярності

α_н = 2,3 + 0,065 І_зв/ d_ел

При зварюванні на перемінному струмі

α_н = 7,0 + 0,04 І_зв/ d_ел

Визначається швидкість подачі зварювального дроту

υ_{п. др.} = (υ_зв. F_н)/ F_ел = (4α_н* І_зв)/( π *d²_ел* ρ)

Розрахунок режимів зварювання кутових (таврових, напусточних) швів

При розрахунку режимів кутових швів необхідно враховувати деякі особливості:

- ширина шва не повинна бути більша від ширини оброблення кромок;

- коефіцієнт форми провару повинний бути не більшим 2;

ψ_пр = е/Н<2

- щільність струму в електродному дроті приймають у межах середніх значень, зазначених у таблиці 7.

Рисунок 3. Однобічний кутовий шов.

Розрахунок режимів ведуть у такій послідовності:

Знаючи катет шва (вказується в кресленні конструктором), визначається площа перетину поперечного перерізу для шва без опуклості

F_н = к²/2

з опуклістю

F_н =к²/2 +1,05к

Обирається діаметр електродного дроту, маючи на увазі, що кутові шви з катетом 3 - 4 мм можна одержати лише при використанні електродного дроту діаметром 2 мм, при зварюванні електродним дротом діаметром 4-5 мм мінімальний катет складає 5-6 мм.

Зварювальний дріт діаметром більш, ніж 5 мм, що не забезпечує провар шва, застосовувати не слід.

За прийнятим діаметром електродного дроту підбирається щільність струму на електродному дроті за таблицею 7 і визначається зварювальний струм за формулою

І_зв= π* d²_ел* j/4

Визначається коефіцієнти наплавлення в залежності від роду струму за формулами.

Визначається швидкість переміщення дуги за формулою і швидкість подачі електродного дроту за формулою.

Визначається напругу на дузі за формулою, або за графіком рисунок 113, напругу приймаємо ближче до нижньої межі оптимальних значень напруг. Знаходимо коефіцієнт форми провару.

Розраховується глибина провару при наплавленні валика на даному режимі

h = 0,0076√(Q_эф/ υ_зв ψ_пр)

Визначається ширина звареного шва за формулою визначається висота опуклості шва

g = (1,35+1,40)F_н/е

Визначається загальна висоту шва

Н=h+g

Визначається висота наплавленого металу в оброблення (α = 90°)

h_н=√F_н

Визначається глибина проплавлення основного металу

h₀=Н* h_н

Розрахунок режимів зварювання в середовищі вуглекислого газу

Основними параметрами режиму зварювання у вуглецевому газі є: діаметр електродного дроту, зварювальний струм, напруга на дузі, швидкість зварювання, швидкість подачі електродного дроту, витрата вуглецевого газу. Розрахунок режимів виконуємо за літературою.

За кресленням загального виду конструкції, що зварюється, визначаємо товщину металу, що зварюється, або катет шва.

Залежність діаметра електродного дроту від товщини (катета) деталей, що зварюються Таблиця 8

Товщина (катет), мм	1,0-2,0	3,0-4,0	5,0-8,0	9,0-12,0	13,0-18,0
Діаметр електродного дроту d ел, мм	0,8-1	1-1,2	1,4-1,6	1,6-2,0	2,5-3,0

Діаметр електродного дроту для автоматичного зварювання може бути в інтервалі 0,8-3,0 мм і вище. Для напівавтоматичного зварювання суцільним дротом 0,8-2,0 мм, а порошковим 0,8-3 мм. Виліт електродного дроту визначаємо за формулою

l_eл = 10 d _ел

Розраховуємо зварювальний струм за формулою

Iсв = πd²_эл * j/4

Залежність щільності току від діаметру електрода Таблиця 9

Діаметр електрода d ел, мм	1,0; 1,2	1,4; 1,6	2,0	2,5; 3,0
Щільність току j, А/мм2	140-200	120-180	100-140	80-100

Для підвищення стійкості горіння дуги в захисних газах рекомендується вибирати значення щільності струму ближче до верхньої межі діапазону, що допускається , на даний діаметр електрода

U= 20+50*10^-3*І_зв/ √d_ел

Визначаємо швидкість подачі електродного дроту за формулою

υ_{п. др.} = (υ_зв. F_н)/ F_ел = 4α_н І_зв/( 0,9π d²_ел ρ),

де 0,9 - коефіцієнт, що враховує втрати на чад і розбризкування

Коефіцієнт наплавлення визначається за формулою

α_H=0,9α_P=2, 7+0,07(І_зв/ d_ел)

Визначається швидкість зварювання за формулою.

 м/год

Площа поперечного перетину наплавленого металу визначається в залежності від виду зварного шва і форми підготовки кромок за ГОСТ 14771-76. Витрата захисного газу складає 6-20 л/хв. і залежить від виду зварного з'єднання і діаметра зварювального дроту.