Расчет режима электрошлаковой сварки проволочными электродами

Расчет режимов электрошлаковой сварки

При электрошлаковой сварке электродом может служить не только проволока, но и электроды в виде пластин, стержней.

Пластинчатые электроды применяются главным образом при большой толщине свариваемых деталей и небольшой высоте швов жидкого металла и перегретого шлака. Электрошлаковая сварка может быть осуществлена одним проволочным электродом диаметром 2 или 3 мм без поперечных колебаний и с постоянной скоростью подачи проволоки в шлаковую ванну при сварке металла толщиной до 50 мм. При сварке больших толщин применяют двух-, трех- и многоэлектродную сварку проволочными электродами без поперечных или с поперечными колебаниями.

Электрошлаковой сваркой можно выполнить любой тип соединений, регламентированных ГОСТ 15164-79.

Основными параметрами режима электрошлаковой сварки являются:

1. Диаметр электродной проволоки, d_эл.

2. Сила сварочного тока, I_св, А.

3. Напряжение на шлаковой ванне, U_ш.в., B.

4. Скорость сварки, V_св, м/ч.

5. Скорость подачи электрода, V_п.э., м/ч.

6. Скорость поперечных перемещений электрода, V_п.п., м/ч.

Дополнительными параметрами режима являются:

7. Сухой вылет электрода, l_с, сек.

8. Время выдержки у ползуна при сварке с поперечными колебаниями,

b_в, сек.

9. Число сварочных проволок-электродов, n_эл.

10. Величина зазора в стыке, B, мм.

11. Глубина шлаковой ванны, h_шл, мм.

12. Недоход электрода до ползуна.

13. Марка флюса.

14. Расстояние между электродами, l_э, мм.

Электрошлаковую сварку можно выполнить проволочными и пластинчатыми электродами в зависимости от толщины свариваемых деталей.

Расчет режима электрошлаковой сварки проволочными электродами

По толщине металла устанавливаются зазор в стыке, пользуясь рекомендациями ГОСТ 15164-79 , а затем выбирают диаметр проволочного электрода. Наиболее рациональное применение проволоки диаметрами 2 и 3 мм, так как увеличение диаметра проволоки приводит к росту ширины провара и уменьшению глубины шлаковой ванны.

Число проволочных электродов (n_эл) выбирают по таблице 1.

Таблица 1 - Рекомендации по выбору числа электродов

Расстояние между электродами l_э при сварке без поперечных колебаний принимают равным 30-50 мм, при сварке с поперечными колебаниями – 50-180 мм. Выбрать конкретную величину. При числе электродов более трех, количество электродов n_эл определяют по формуле:

n_эл = S / l_э , (31)

где S – толщина свариваемого металла, мм;

l_э – расстояние между электродами, мм.

Сухой вылет электрода – расстояние от нижней точки мундштука до поверхности шлаковой ванны (l_с), находится в пределах 60-70 мм. Выбрать конкретную величину.

Силу сварочного тока (I_св) на одну сварочную проволоку выбирают в зависимости от отношения толщины свариваемого металла к числу электродных проволок по формуле:

I_св= A+B · S/n _эл , (32)

где S – толщина металла, мм;

n_эл – число проволочных электродов;

A – коэффициент, равный 220-280;

B – коэффициент, равный 3,2-4,0.

Сварочный ток с учетом количества проволок определяется по формуле:

I_св^п = I_св · n_эл.(33)

Напряжение шлаковой ванны (U_ш._в.) определяется по формуле:

U_ш.в. = 12 + 125+S/(0,075·n_эл.) (34)

где S – толщина свариваемого металла, мм;

n_эл – количество проволочных электродов.

Скорость подачи проволочных электродов (V_п.э.) определяют по формуле:

V_н.э. = I_св/ (1,6-2,2), (м/ч) (35)

где I_св – сила сварочного тока, А.

Скорость сварки (V_св) определяют по формуле:

V_св = n_эл·L_H·I_свⁿ / γ·B·S·K_у, (36)

где n_эл – количество проволочных электродов;

L_н – коэффициент наплавки, г/А ч (L_н = 30 ÷ 35 г/А ч);

I_св – сила сварочного тока, А;

γ – плотность наплавленного металла, г/см (7,8 см³ – для стали);

в – величина зазора в стыке, мм;

S – толщина свариваемого металла, мм;

К_у – коэффициент увеличения, учитывающий выпуклость шва;

(К_у = 1,05 – 1,10)

Глубина шлаковой ванны (h_шл),от которой зависит устойчивость процесса и ширина провара, определяется по формуле:

h_шл = Iⁿ_св·(0,0000375·I_св – 0,0025)+ 30 (мм), (37)

где I_св – сила сварочного тока, А;

Iⁿ_св – сила сварочного тока с учетом количества проволок, А.

Скорость поперечных перемещений электрода,U_п.п. определяют по формуле:

U_n.n. = 66-0,22 ·S/n_эл, (м/ч) (38)

где S – толщина свариваемого металла, мм;

n_эл – количество проволочных электродов.

Время выдержки у ползуна (t_в)определяют по формуле:

t_в = 0,0375 · S/n_эл. +0,75 (сек) (39)

Недоход электрода до ползуновпринимают равным 5-7 мм.

Результаты расчетов режима электрошлаковой сварки проволочным электродом следует занести в таблицу 2.

Таблица 2 - Режимы электрошлаковой сварки проволочным электродом