Расчет режимов ручной сварки стыковых швов

Расчет режимов ручной сварки стыковых швов выполняют в следующей последовательности.

Выбирают размеры сварного шва по ГОСТ 5264-80 и диаметр электрода d в зависимости от толщины S свариваемого металла (табл.6.2).

Таблица 6.2.

Выбор размеров сварного шва и диаметра электродов

Диаметр электрода при сварке вертикальных и потолочных швов не должен превышать 4 мм, горизонтальных - 5 мм.

Рассчитывают площадь поперечного сечения наплавленного металла

шва F_H (мм²) в соответствии с типом сварного соединения и характером сварного шва по формулам, приведенным в табл. 6.1. В том случае, когда площадь F_H превышает 40 мм², сварной шов должен быть многослойным. При этом общее количество проходов (валиков) в шве будет равно:

, (2.1)

где - площадь поперечного сечения наплавленного металла первого прохода шва = (6-8)d мм², но не более 30-35 мм²;

- площадь поперечного сечения наплавленного металла каждого из последующих проходов : = (8-12) d мм², но не более 40 мм².

Площадь последующих проходов после определения их количества уточняют по формуле, мм²

. (2.2)

Диаметр электрода для первого прохода должен быть на 1 мм меньше, чем для последующих проходов.

Расчет сварочного тока I_C (А) возможен по нескольким вариантам:

По допускаемой плотности тока (А/мм²):

, (2.3)

где - выбирают по данным табл. 6.2.

Таблица 6.3.

Допускаемая плотность сварочного тока в электроде

по эмпирическим формулам:

, (2.4)

где К - коэффициент, выбираемый в зависимости от диаметра

электрода:

; (2.5)

, (2.6)

где К₁ = 20-25.

Наиболее распространен расчет сварочного тока по формуле (2.4) и по допускаемой плотности тока. Однако возможно использовать любую формулу. Сила сварочного тока для первого прохода должна быть на 10 – 15% меньше, чем для последующих проходов.

При сварке 2-го прохода двухсторонних швов сварного соединения С7 сварочный ток необходимо увеличить на 5-10% по сравнению с 1-м проходом.

При сварке в положениях, отличных от нижнего, сварочный ток уменьшают на 15-20% для вертикальных швов и на 20-25% для потолочных швов.

Напряжение на дуге при ручной сварке изменяется в пределах 20-36 В и зависит от силы сварочного тока:

(2.7)

Однако при проектировании технологических процессов сварки напряжение на дуге не регламентируется и может быть принято любым в указанных пределах.

Косвенным параметром, обеспечивающим напряжение на дуге в нормальных пределах, является длина дуги, которая должна составлять мм.

Скорость сварки v_C (м/ч) однопроходного шва рассчитывают по формуле

, (2.8)

где - коэффициент наплавки, г/Ач;

- массовая плотность стали: ;

- в мм².

При сварке электросварщик стремится обеспечить не только скорость сварки, но и размеры сварного шва. Поэтому необходимо иметь в виду, что при нормально сформированном шве обеспечивается ширина шва е = (0,8-1,5)d мм - без поперечных колебаний электрода и е = (2-4)d мм - с поперечными колебаниями.

Общая скорость сварки (м/ч) многопроходного шва будет равна:

, (2.9)

где - сила сварочного тока для 1-го прохода;

- сила сварочного тока для последующих проходов.

Тогда для 1-го прохода будем иметь:

, (2.10)

для последующих проходов

, (2.11)

Таким образом, следует различать скорость сварки одного прохода (то есть, скорость перемещения дуги) и скорость сварки всего шва. Так, для многопроходного шва скорость сварки будет в (m-1) раз меньше скорости перемещения дуги.

Кроме того, по условиям получения шва с хорошим формированием и из-за утомляемости сварщика скорость перемещения дуги не должна быть больше 15 м/ч.

Погонную энергию дуги q_n, Дж/см для однопроходного шва рассчитывают по формуле

, (2.12)

где

для многопроходного шва ;

- эффективный к.п.д. нагрева изделия дугой:

где

Если необходимо знать глубину провара металла а, мм, то для шва без скоса кромок и без зазора ее рассчитывают по формуле

, (2.14)

где , Дж/см.

При наличии зазора глубина провара будет больше, но достигает не более 4 мм. Поэтому, например, стыковые швы без скоса кромок соединения С2 сваривают при толщине металла не более 4 мм, а соединения С7 - не более 5 мм с обязательным зазором.

Практическая часть