6. Обоснование режимов сварки

Обоснование режимов сварки следует осуществлять по рекомендациям в нормативно-технической документации либо путем расчета, по существующим методикам на основе рассмотренных показателей, свариваемости металла, выбранного способа сварки и сварочных материалов. При этом следует исходить из следующих условий:

- получения швов с оптимальными размерами и формой;

- обеспечения такого термического цикла, который обеспечит оптимальные свойства зоны термического влияния и металла шва.

6.1. Расчет режимов при ручной дуговой сварке

При ручной дуговой сварке  к параметрам режима сварки относятся: - сила сварочного тока; - напряжение сварки; - скорость перемещения электрода вдоль шва (скорость сварки); - род и полярность тока. Определение основных режимов РДС производится в следующей последовательности.

1. Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения и положения шва в пространстве.

При выборе диаметра электрода для сварки можно использовать следующие ориентировочные данные (Таблица 6.1)

Таблица 6.1 - Определение диаметра электрода в зависимости от толщины соединения

Толщина листа, мм	1- 2	3	4-5	6-10	10-15	> 15
Диаметр электрода, мм	1,6-2,0	2,0-3,0	3,0-4,0	4,0-5,0	5,0	> 5,0

 

В многослойных стыковых швах первый слой выполняют электродом 3–4 мм, последующие слои выполняют электродами большего диаметра.

Сварку в вертикальном положении проводят с применением электродов диаметром не более 5 мм. Потолочные швы выполняют электродами диаметром до 4 мм.

При наплавке изношенной поверхности должна быть компенсирована толщина изношенного слоя плюс 1–1,5 мм на обработку поверхности после наплавки.

2. Сила сварочного тока, А, рассчитывается по формуле

       (6.1)

где К – коэффициент, равный 25–60 А/мм; d_Э – диаметр электрода, мм.

Коэффициент К в зависимости от диаметра электрода d_Э опреде равным по следующей таблице 6.2.

Таблица 6.2 - Определение коэффициента К в зависимости от диаметра электрода

dЭ, мм	1-2	3-4	5-6
К , А/мм	25-30	30-45	45-60

 

Силу сварочного тока, рассчитанную по формуле (1), следует откорректировать с учетом толщины свариваемых элементов, типа соединения и положения шва в пространстве.

Если толщина металла S ≥ 3d_Э, то значение I_СВ следует увеличить на 10–15%. Если же S ≤ 1,5d_Э, то сварочный ток уменьшают на 10–15%. При сварке угловых швов и наплавке, значение тока должно быть повышено на 10–15%. При сварке в вертикальном или потолочном положении значение сварочного тока должно быть уменьшено на 10–15%. Допустимая плотность тока зависит от диаметра электрода и вида покрытия: чем больше диаметр электрода, тем меньше допустимая плотность тока, так как ухудшаются условия охлаждения (табл.6.3)

Таблица 6.3 - Допустимая плотность тока в электроде при ручной дуговой сварке

Вид покрытия	Диаметр стержня электрода, мм
	2	3	4	5	6 и более
Основное	15,0-20,0	13,0-18,5	10,0-14,5	9,0-12,5	8,5-12,0
Кислое, рутиловое	14,0-20,0	13,5-19,0	11,5-15,0	10,0-13,5	9,5-12,5

3. Длину дуги выбирают в зависимости от диаметра электрода

l_Д = 0,5 (d_э+2).

Чем короче дуга, тем выше качество наплавленного металла.

4. Напряжение горения дуги (U_Д, В) пропорционально длине дуги l_д

,

где ,  – опытные коэффициенты. Для стальных электродов =10В, = 2 В/мм. Для большинства марок электродов, используемых при сварке углеродистых и легированных конструкционных сталей, напряжение дуги U_Д= 22 ÷ 28 В. 5. Площадь наплавки определяется как сумма площадей элементарных геометрических фигур, составляющих сечение шва (Рис.6.1).

Рис.6.1- Геометрические параметры для определения площадей элементарных геометрических фигур при сварке

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

F_шв = 2F₁ + F₂ = S b + 0,75 eq,

где S-толщина деталей, мм; b - зазор, мм; e – ширина шва мм; q - высота усиления, мм.

6.Скорость сварки, м/ч определятся по формуле

 , 

где α_Н – коэффициент наплавки, г/А· ч (принимают из характеристики выбранного электрода по таблице 6.4); F_ШВ  – площадь поперечного сечения шва при однопроходной сварке (или одного слоя валика при многослойном шве), см²;  ρ – плотность металла электрода, г/см³ (для стали ρ  =7,8 г/см³).

Таблица 6.4 - Коэффициенты наплавки для различных марок электродов

Марка электрода	Ток и полярность	Напряжение на дуге, В	Коэффициент наплавки, г/А·ч
УОНИИ 13/45	Постоянный прямой полярности	20 – 25	8,0
УОНИИ 13/55		22 – 26	7,0 – 8,0
ЦМ - 7		27 – 30	10,0
АНО – 4С	Переменный	32 - 34	8,0 – 8,3

7. Масса наплавленного металла, г, для ручной дуговой сварки рассчитывается по формуле

,  

где l – длина шва, см .

8. Время горения дуги, ч, (основное время) определяется по формуле

 . 

9. Полное время сварки, ч, приближенно определяется по формуле

  ,

где t_O – время горения дуги (основное время),ч; k_П – коэффициент использования сварочного поста, который принимается для ручной сварки 0,5 ÷ 0,55.

10. Расход электроэнергии, кВт· ч, определяется по формуле

 , 

где  η– КПД источника питания сварочной дуги; W_O– мощность, расходуемая источником питания сварочной дуги при холостом ходе, кВт; Т – полное время сварки, ч.

Значения η источника питания сварочной дуги и W_O можно принять по таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Определение значения η  и  W_O в зависимости от рода тока

Род тока	η	WO
Переменный	0,8 - 0,9	0,2 - 0,4
Постоянный	0,6 - 0,7	2,0 - 3,0