Определение свариваемости материала сварной конструкции

(Примечание: обоснование материала сварной конструкции производить с учетом основных требований. Указать механические свойства и химический состав свариваемых материалов (таблицы 1.6.1 и 1.6.2). установить свариваемость марки стали по эквиваленту углерода С_э,)

……(сб.ед.)……… представляет собой конструкцию, одним из главных требований к которой, является способность воспринимать динамические нагрузки. Поэтому входящие в состав сварной конструкции заготовки соединяют друг с другом же­стко.

В связи с тем, что ………(сб.ед)……… испытывает воздействие динамических нагру­зок, для надежной работы сварной конструкции требуется такое конструктивное оформление и технология сборки и сварки, которое обеспечивает минимальную концентрацию напряжений.

Для изготовления деталей ………(сб.ед)………используется сталь …. Свариваемость - без ограничений. Данная сталь является углеродистой. Используемая сталь наиболее распространена в машиностроении и является доступной по цене. Сталь ….. применяется в основном для несущих элементов сварных конструкций.

Эта сталь удовлетворительно гнется, штампуется, сваривается, нормально работает при температуре - 40°С. Конструкция из стали ….. хорошо переносит различные климатические условия.

Химический состав стали ….. отражен в таблице 1.6.1, а механические свойства в таблице 1.6.2.

Таблица 1.6.1- Химический состав стали

 

Марка стали	ГОСТ	Содержание элементов, %
		C	Mn	Si	Cr	Ni	Mo	V	Cu

 

Таблица 1.6.2- Механические свойства стали

 

Марка стали	ГОСТ	Временное сопротивление разрыву, σв МПа	Предел текучести,σ0,2 МПа	Относительное удлинение, %	Ударная вязкость, мДж/м^2

Технологическая свариваемость металлов и их сплавов зависит от многих факторов - химической активности металлов, степени легирования, структуры и содержания примесей. Чем химически более активен металл, тем больше его склонность к взаимодействию с окружающей средой, в первую очередь к окисле­нию. Наилучшее качество защиты обеспечивают высокий вакуум и инертный газ. Наибольшее влияние на свариваемость сталей оказывает углерод. Чем выше со­держание углерода в стали, тем больше опасность трещинообразования, труднее обеспечить равномерность свойств в сварном соединении.

Установим свариваемость сталь …. по эквиваленту углерода С_э, из формулы:

    Для определения свариваемости стали рассчитываем эквивалентное содержание углерода

 

С_э = С_х +С_р,                                                                                         (1.6.1.)

    где

С_х  химический эквивалент углерода;

С_р размерный коэффициент углерода.

 

                  С_х = С+  + +  +  +  +  +  + ,            (1.6.2.)

 

    где С_э – эквивалент углерода, %;

 - содержание углерода, %;

 - содержание магния, %;

 - содержание никеля, %;

 - содержание хрома, %;

 - содержание молибдена, %;

 - содержание ванадия, %.

    С учетом толщины металла поправка к эквиваленту углерода рассчитывается по формуле:

C_р = 0,005· S· С_х,                                                   (1.6.3.)

    где С_р – поправка к эквиваленту углерода;

    S – толщина свариваемого металла;

    С_х – эквивалент углерода;

    0,005 – коэффициент толщины.

По значению эквивалентного содержания углерода определить группу свариваемости стали  при

    С_э  до 0,25 включительно свариваемость хорошая;

    С_э свыше 0,25 до 0,35 включительно свариваемость удовлетворительная;

    С_э свыше 0,35 до 0,45 включительно свариваемость ограниченная;

    С_э свыше 0,45 свариваемость плохая.

    В зависимости от группы свариваемости стали дать предложения по технологии сварки каждой марки стали.

При необходимости определить температуру предварительного подогрева по формуле

Т_п = 350*

 

1.7 Выбор и обоснование методов сборки и сварки

           

(Примечание: следует определиться с методами сборки сварной конструкции, со способом сварки и дать обоснование целесообразности этого выбора.)

Сборку сварных конструкций вединичном и мелкосерийном производстве можно производить по разметке с применением простейших универсальных приспособлений (струбцин, скоб с клиньями), с последующей прихваткой с использованием того же способа сварки, что и при выполнении сварных швов.

    В условиях серийного производства сборка под сварку производится на универсальных плитах с пазами, снабжёнными упорами, фиксаторами с различными зажимами. На универсальных плитах сборку следует вести только в тех случаях, когда в проекте заданы однотипные, но различные по габаритам сварные конструкции. При помощи шаблонов можно собрать простые сварные конструкции.

    В условиях серийного и массового производства сборку под сварку следует производить на специальных сборочных стендах или в специальных сборочно-сварочных приспособлениях, которые обеспечивают требуемое взаимное расположение входящих в сварную конструкцию деталей и точность сборки изготавливаемой сварной конструкции в соответствии с требованиями чертежа и технических условий на сборку.

Кроме того, сборочные приспособления обеспечивают сокращение длительности сборки и повышение производительности труда, облегчение условий труда, повышение точности работ и улучшение качества готовой сварной конструкции.

    Собираемые под сварку детали крепятся в приспособлениях и на стендах с помощью различного рода винтовых, ручных, пневматических и других зажимов.

    При установлении последовательности сборочных операций необходимо руководствоваться следующим.

    1. Выполняемая сборочная операция не должна затруднять осуществление последующей операции.

     2. Размеры поступающих на сборку деталей и подготовка их кромок под сварку должны быть тщательно проверены.

     3. Выполнение дополнительных работ, в случае надобности, по пригонке деталей в целях точного соблюдения запроектированных зазоров, перекрытий и взаимного расположения их согласно чертежу должно осуществляться легко и быстро.

     4. Обеспечение соответствующими инструментами и приспособлениями, облегчающими правильность установки деталей и закрепление их в требуемом положении.

    По характеру сборочно-сварочных работ при изготовлении конструкций сборка делится на:

- сборку всей конструкции,

- сборку узлов (узловая сборка)

- монтажную сборку.

    Собирать всю конструкцию на прихватках не рекомендуется даже при изготовлении ее с применением ручной сварки. Она может быть допущена только при изготовлении простейших сварных конструкций, составляемых из небольшого количества деталей.
    Недостатки сборки всей конструкции следующие:

    1. Невозможность применения механизированных методов сварки для многих швов, находящихся в различных положениях в пространстве (горизонтальные, вертикальные и потолочные) и находящихся в труднодоступных местах.

    2. Громоздкая и трудоемкая кантовка тяжеловесных конструкций и конструкций с большими габаритными размерами.

    3. Неудобное положение сварщика при выполнении швов в труднодоступных местах, что снижает производительность и понижает качество сварных швов.

    4. Высокие остаточные напряжения, которые образуются из-за невозможности осуществления свободной усадки швов и которые иногда могут привести к образованию трещин и даже к самопроизвольному разрушению конструкций в цехах после окончания сварочных работ.

     5. Накапливание остаточных деформаций, которые могут достигнуть такой величины, что правка станет невозможной и конструкция будет забракована.
    Наиболее целесообразными видами сборки и сварки конструкций является

сборка и сварка отдельных узлов, а затем сборка и сварка этих узлов в целую конструкцию в цехах или на монтаже. Узловая сборка и сварка дают возможность механизировать сборочно-сварочные операции, повысить качество сборочно-сварочных работ и производительность труда.
    Преимущества узловой сборки:

    1) возможность автоматизации сварочных работ, так как швы более доступны и кантовка узла значительно легче, чем кантовка всей конструкции;

    2) детали свариваются в свободном состоянии и остаточные напряжения от поперечной усадки незначительны;

     3) возможность создания поточных линий производства;

     4) технологические недостатки сборочно-сварочных работ (деформации, напряжения и др.) могут быть легко исправлены в отдельных узлах и не создавать накопления этих недостатков в целой конструкции;

    5) возможность механизации сборочных операций и поднятия культуры производства на более высокую ступень.
    Выбор того или иного способа сварки зависят от следующих факторов:

    - толщины свариваемого материала;

    - протяжённости сварных швов;

    - требований к качеству выпускаемой продукции;

    - химического состава металла;

    - предусматриваемой производительности;

    - себестоимости 1 кг наплавленного металла;

    Среди способов электродуговой сварки наиболее употребляемыми являются.

    - ручная дуговая сварка;

    - механическая сварка в защитных газах;

    - автоматизированная сварка в защитных газах и под флюсом.

    В данном разделе необходимо подробно описать особенности выбранного способа сборки, сварки, привести другие способы сборки, сварки данной сварной конструкции. Описать достоинства и недостатки этих способов сборки, сварки.

 

Выбор сварочных материалов

(Примечание: необходимо определиться с применяемыми сварочными материалами, исходя из назначенного способа сварщик. Дать обоснование целесообразности применения.).

При сварке низкоуглеродистых сталей для защиты расплавленного электродного металла и металла сварочной ванны применим смесь углекислого газа с аргоном (до 80% СО₂) (или углекислый газ). Добавки аргона в углекислый газ изменяют технологические свойства свар­ной дуги, глубину проплавления и форму шва, а также позволяет регулировать концентрацию легирующих элементов в металле шва.

При сварке сталей по узкому зазору с целью стабилизации процесса сварки целесообразно применение двойных смесей (78% СО₂+22% Аr).

Применение такой смеси имеет ряд преимуществ:

- потери электродного металла, достигающие при сварке в СО₂ 80-100 кг на тонну наплавленного металла, могут быть снижены до 20-40 кг при сварке в сме­си Аr+ СО₂. При этом достигается существенная экономия трудозатрат и времени на очистку деталей сварочного оборудования, шва и зоны, прилегающей к нему от брызг электродного металла;

- по качеству формирования сварного шва сварка в смеси Аr+ СО₂ занимает промежуточное положение между сваркой в углекислом газе и сваркой под флюсом, которая обеспечивает плавный переход от шва к основному металлу и отличное формирование поверхности шва;

- высокое содержание атомарного углерода в газовой фазе дуги при сварке в СО₂ в соответствии с принципом равновесия, способствует его сохранению в ме­талле шва при одновременном интенсивном окислении кремния и марганца. Это понижает технологическую прочность сварных соединений. Снижение содержа­ния углерода в газовой фазе дуги при сварке в смесях на основе аргона способст­вует повышению технологической прочности;

- применение при сварке смесей инертных газов с активными увеличивает пластические свойства металла сварного шва, резко повышает энергоемкость разрушения при отрицательных температурах;

- для обеспечения внедрения сварки в Аr+ СО₂ без увеличения затрат необходим конструктивно-технологический анализ сварных конструкций с целью со­кращения протяженности швов, уменьшения площади их сечения за счет сниже­ния катета связующих угловых швов и выбора оптимального типа стыковых.

В качестве защитного газа принимаем углекислый газ в виде жидкой свароч­ной двуокиси углерода по ГОСТ 8050-85 и жидкий аргон по ГОСТ 10157-79.

Равнопрочность соединения достигается за счет подбора соответствующих электродной проволоки и газа. Легирование металла шва за счет проволоки мар­ганцем и кремнием позволяет получить металл шва с требуемыми механически­ми свойствами. Эти раскислители связывают кислород, растворенный в металле. Использованием указанных материалов достигается высокая стойкость металла швов против образования пор и кристаллизационных трещин.

Так как сварка металла толщиной δ > 1 мм выполняется с использованием присадочной проволоки малого диаметра (1,2 мм), то будем применять свароч­ную проволоку Св-08Г2С диаметром 1,2 мм. Проволока должна поставляться в герметичных упаковках покрытая лубрикантом и должна быть принята техниче­ским контролем предприятия – изготовителя, иметь сертификат качества. Изготовитель должен гарантировать соответствие поставляемой проволоки требованиям ГОСТ 2246-70. В таблице 1.8.1 приведён химический состав проволоки Св-08Г2С.

 

Таблица 1.8.1 – Химический состав проволоки Св-08Г2С, %

 

Марка проволоки	С не более	Si	Mn	Cr	Ni	S	P
Св-08Г2С	0,1	0,7-0,95	1,8-2,1	0,2	0,25	0,025	0,03

 

В качестве защитного газа будем использовать смесь 78% СО₂. +22% Аr. Угле­кислый газ повышает давление в дуге, что не позволяет капле расти до критиче­ских размеров. Аргон способствует струйному переносу металла в дуге, умень­шает разбрызгивание металла, улучшает формирование шва.

Сварка в углекислом газе

В последнее время в сварочном производстве получила широкое распространение полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа, при которой:

а). зона нагрева узкая, в связи с чем свариваемые детали не подвергаются значительным тепловым деформациям и получают незначительное тепловое воздействие на соседние детали;

б). не требуется тепловой изоляции околосварочной зоны;

в). улучшаются механические характеристики сварных швов (прочность, ударная вязкость и т.д.) при соединении деталей;

г). качественный шов получается даже при сварке недостаточно тщательно очищенных и подогнанных друг к другу поверхностей свариваемых деталей, а также при сварке листов различной толщины.

При этом виде сварки в зону дуги подают углекислый газ, выполняющий роль защитного газа, струя которого обтекая электрическую дугу в зоне сварки, предохраняет металл от воздействия атмосферного воздуха, окисления и азотирования.

Углекислый газ (СО2) является наиболее дешевым и приемлемым защитным газом, хотя газовые смеси, состоящие из аргона и СО2 позволяют получить сварочный шов более высокого качества по сравнению со сваркой в среде с СО2.

Поскольку углекислый газ не является абсолютно нейтральным газом, то с целью уменьшения окислительного действия свободного кислорода применяют электродную проволоку с повышенным содержанием раскисляющих присадок (марганца - Г, кремния - С) типа Св-08ГС-0 или Св-08Г2С-0. Таким образом достигают равнопрочности сварного шва и основного металла. Омеднение сварочной проволоки (индекс 0) гарантирует ее сохранность от коррозионного повреждения при хранении, обеспечивает надежный электрический контакт в токоподающем механизме аппарата, дает надежную дугу. При этом получается беспористый шов с хорошими механическими свойствами. Диаметр проволоки 0,8 мм выбран как оптимальный для сварки основных толщин металлов и нагрузок на сварочные полуавтоматы.

Распространенное мнение о возможности выполнения качественной сварки с применением порошковой проволоки без СО2 ошибочно, лучшее качество шва получается при этом виде сварки в среде СО2, а сварка без СО2 применяется в основном при его дефицитности, с наличием присущих ей недостатков при производстве сварочных работ без защитного газа.

Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа исключительно эффективна при сварке тонколистовых углеродистых сталей, где газовая сварка и электродуговая сварка широкого применения не находят, так как получить качественный сварной шов при соединении стальных листов толщиной менее 1,0 мм не представляется возможным.

При проведении сварочных работ при ремонте кузовов легковых и пассажирских автомобилей, кабин грузовых автомобилей и тракторов, с толщиной свариваемых листов стали 0,7-1,0 мм, преимущества полуавтоматической сварки в среде углекислого газа по сравнению с газовой сваркой заключаются в том, что:

а) процесс подачи плавящегося электрода механизируется;

б) в 5 раз возрастает скорость сварки тонколистовой стали;

в) увеличивается скорость проведения сварочных работ на стали с толщиной стенки более 1,0мм, благодаря быстрому плавлению электрода; г). в 4 раза снижается зона термического влияния на свариваемые детали;

д) шов получается качественнее по внешнему виду и механическим свойствам;

е) карбид кальция и кислород заменяются более дешевым углекислым газом, снижается расход материалов;

ж) деформация металла сведется к минимуму и поэтому упрощается обработка сварочного шва;

з) снижаются вредные выделения газов при сварке.

 

       1.9 Расчет режимов сварки

           

       При полуавтоматической сварке в СО₂ и СО₂ + Ar

       Сведения о стандартных типах соединений, швов и форм подготовки кромок для дуговой сварки в защитных газах приведены в ГОСТ 14771-76.

       Основными параметрами режима сварки в среде СО₂ и СО₂ + Ar являются:

- Диаметр электродной проволоки, d_эл, мм.

- Сила сварочного тока, I_св, А.

- Напряжение на дуге, U_д, В.

- Скорость сварки, V_св, м/ч.

- Расход защитного газа, G_со2

       Дополнительными параметрами режима являются:

- Род тока,

- Полярность при постоянном токе.

       Диаметр электродной проволоки (d_эл) выбирается в зависимости от толщины свариваемых деталей. При выборе диаметра электродной проволоки при сварке швов в нижнем положении следует руководствоваться данными таблицы 1.9.1.,1.9.2

 

       Таблица 1.9.1– Выбор диаметра электродной проволоки для сварки швов стыковых соединений

 

Толщина металла, мм	Форма подготовки кромок	Диаметр электродной проволоки, мм
1	2	4
0,8-1,0	Встык, без разделки кромок	0,8

 

           Продолжение таблицы 1.9.1

1	2	3
1,5-2,0 2,5-3,0	Встык, без разделки кромок	1,0 1,2
3,5-4,0		1,2
4,5-6,0		1,6
7,0-8,0		1,6
9,0-10,0		1,6
11,0-12,0		1,6
13,0-14,0 15,0-16,0	V – образная односторонняя	1,6 1,6
17,0-18,0 19,0-20,0 21,0-22,0 23,0-24,0 25,0-28,0	V – образная двусторонняя	2,0 2,0 2,0 3,0 3,0

           

       Таблица 1.9.2 – Выбор диаметра электродной проволоки для сварки угловых швов

 

Толщина металла, мм	Форма подготовки кромок	Диаметр электрод. проволоки, мм
0,8-1,0 1,5-2,0 3,0-4,0	Угловое без разделки кромок	0,5-1,0 0,8-1,2 1,2
4,0-5,0		1,2
5,0-6,0 7,0-8,0 9,0-10,0 11,0-13,0		1,6 1,6 1,6 1,6
14,0-16,0		2,0
17,0-20,		2,0
21,0-28,0		2,0

 

       Сварочный ток

I_св = h_р *100 / K_п , А,                                                      (1.9.1.)

 

       где

  hр – расчетная глубина проплавления, мм

 

h_р =  , мм,                                           (1.9.2.)

           

где h – глубина проплавления, мм (из таблицы 1.9.3)

   n – количество проходов (из таблицы 1.4.2)

 

       Таблица 1.9.3- Зависимость глубины проплавления от вида сварного шва  

 

Вид шва	Стыковой односторонний	Стыковой двусторонний	Стыковой на подкладке	Угловой
h	S	0.5*S	S+1	0.6*Кш

   

       где

       S – толщина свариваемого металла, мм

       Кш – катет шва, мм

    

      Таблица 1.9.4- Минимальный катет углового шва

 

Минимальный катет углового шва для толщины более толстого из свариваемых элементов
от 3 до 4	св. 4 до 5	св. 5 до 10	св. 10 до 16	св. 16 до 22	св. 22 до 32	св. 32 до 40	св. 40 до 80
3	3	4	5	6	7	8	9

 

       Кп - коэффициент пропорциональности (таблица1.9.5)

  

        Таблица 1.9.5-K_П –коэффициент пропорциональности

 

d пров	1,2	1,6	2,0	3,0	4,0
KП	1,75	1,55	1,45	1,35	1,2

 

Напряжение на дуге

 

U = 20 + , В                                         (1.9.3.)

Скорость сварки

 

V_св =   , м/час                                         (1.9.4.)

       где

  α_н –коэффициент наплавки, г/А*час (таблица 1.9.6)

      

Таблица 1.9.6- Коэффициент наплавки 

 

Катет, толщина металла мм	2	3	4	5	6
Коэффициент наплавки, αн  г/а*ч	11,5	12,2	14,5	15,8	17,1

  

ρ– плотность металла, принятая для углеродистых и низколегированных сталей равной 7,85 г/см3;

F_р – расчетная площадь поперечного сечения наплавленного металла. см²  

F_р = ,                                              (1.9.5.)

       где

F_ш –общая площадь поперечного сечения шва, см² (из таблицы1.4.2)

n – количество проходов (из таблицы 1.4.2)

   Расход сварочных материалов при полуавтоматической сварке в СО₂ и СО₂ + Ar

Расход электродной проволоки

G_{э. пр} = 1,1 * М,кг                                               (1.9.6.)

       где

       М – масса наплавленного металла

М = Fш * ρ * L * 10^-3 , кг

       где

     Fш – площадь поперечного сечения наплавленного металла см² (таблица 1.4.2)

     ρ – плотность металла, принятая для углеродистых и низколегированных сталей равной 7,85 г/см3;

       L – длина шва определенного вида шва, см (таблица 1.4.2)

       Расход углекислого газа    

G_со2 =1,5* G_{э. пр,,} кг                                              (1.9.7.)

       Результаты расчета сводят в таблицу 1.9.7.

 

Таблица 1.9.7- Режимы сварки при полуавтоматической сварке в СО₂ и СО₂ + Ar

 

п/п	Условное обозначение сварного соединения	Диаметр электрода dэ	Сварочный ток Iсв	Напряжение на дуге U	Скорость сварки Vсв	Расход электродной проволоки Gэ. пр	Расход углекислого газа Gсо2

           

Расчет расхода электроэнергии

           

       Если известна масса наплавленного металла G_{э. пр}, то расход электроэнергии W, кВт·ч, можно вычислить из удельного расхода электроэнергии по формуле:

                                                 W = a_э ·  G_{э. пр}  кВт*ч                                     (1.9.8.)

       где a_э - удельный расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла, кВт·ч/кг.

       Для укрупнённых расчётов величину a_э можно принимать равной:

- при сварке на переменном токе, кВт·ч/кг                                                  3...4;

- при многопостовой сварке на постоянном токе, кВт·ч/кт                      6...8;

- при автоматической и полуавтоматической сварке на постоянном токе, кВт·ч/кг 5...8.

           

  При ручной дуговой сварке

 

       Сведения о стандартных типах соединений, швов и форм подготовки кромок для РДС приведены в ГОСТ 5264 – 80

 

Параметры режима ручной дуговой сварки составляют:

- Диаметр покрытых электродов d_эл;

- Сварочный ток Ic;

- Напряжение на сварочной дуге Uc;

- Количество проходов n;

- Скорость сварки Vc;

           

       Диаметр электрода (d_эл) выбирается в зависимости от толщины свариваемых деталей.

При выборе диаметра электрода при сварке швов в нижнем положении следует руководствоваться данными таблицы 1.9.1, 1.9.2

 

       Таблица 1.9.1 - Рекомендуемые диаметры электродов при сварке стыковых швов в нижнем положении, мм

 

Толщина свариваемых деталей	1,5	2,0	3,0	4 - 5	6 - 8	9 - 12	13 - 15	16 - 20	21 - 24
Рекомендуемый диаметр электрода	1,6	2,0	3,0	3 - 4	4,0	4 - 5	5,0	5 - 6	6 – 10

 

       Таблица 1.9.2- Рекомендации по выбору диаметра электрода при сварке угловых швов, мм

 

Катет шва, К, мм	2	3	4	5	6-8	9-12	12-20
Рекомендуемый диаметр электрода, dэл, мм	1,6-2	2,5-3	3-4	4,0	4-5	5,0	5,0

 

Примечание: толщину свариваемых деталей и катет шва необходимо выбирать с учетом количества проходов сварного шва. Толщину свариваемых деталей и катет шва необходимо разделить на количество проходов

 

       Сварочный ток

I_св = , А                                                (1.9.1.)

       где:

      d_эл – диаметр электрода, мм

       J – плотность тока А/мм² (таблица 1.9.3

 

       Таблица 1.9.3- Зависимость плотности тока от диаметра электрода и вида покрытия электрода

 

dэ	3	4	5	6
J-рутиловое покрытие электродов	14 - 20	11.5 - 16	10 – 13.5	9.5 – 12.5
J - основное покрытие электродов	13 - 18.5	10 – 14.5	9 – 12.5	8.5 - 12

           

       Напряжение на дуге

U_с = 20+0.04 * I_св ,  В                                                     (1.9.2.)

  Скорость сварки

V_св =   , м/час                                             (1.9.3.)

       где α_н –коэффициент наплавки г/А*час

 

       Таблица 1.9.4-Зависимость коэффициента наплавки от толщины свариваемых деталей 

 

Катет, толщина свариваемых деталей, мм	2	3	4	5	6
Коэффициент наплавки, αн  г/а*ч	11,5	12,2	14,5	15,8	17,1

 

ρ– плотность металла, принятая для углеродистых и низколегированных сталей равной 7,85 г/см3;

F_р – расчетная площадь поперечного сечения наплавленного металла. см²  

F_р = ,                                                              (1.9.4.)

       где

       F_ш –общая площадь поперечного сечения шва, см² (таблица 1.4.2)

       n – количество проходов (таблица 1.4.2)

       Нормативный расход электродов определяется по формуле:

 

Н = М * Кр                                                          (1.9.5.)

 

     где Кр – коэффициент расхода электродов данной марки.           

       Этот коэффициент учитывает потери при сварке на угар и разбрызгивание, длину огарка не более 50мм. Значение Кр для некоторых наиболее часто применяемых электродов длиной 350 и 450 мм приведены в таблице ниже.

 

Таблица 1.9.5 Коэффициент расхода покрытых электродов

 

Коэффициент расхода электродов, Кр	Группа марок электродов
1,5	І	АНО-1, АНГ-1К, ОЗС-17Н, АНО-19М, ДСК-50, АНП-6П, НИАТ-3М
1,6	ІІ	ОЗС-23, ВН-48, УП-1/45, АНО-5, АНО-13, АНО-19, АНО-20, ОЗС-6, АНО-10, АНО-11, АНО-30, АНО-ТМ, ВСО-50СК, ОЗС-18, ОЗС-25, УОНИ-13/55У, АНО-ТМ60, ВСФ-65, АНО-ТМ70, АНП-2, УОНИ-13/65, УОНИ-13/85
1,7	ІІІ	АНО-4, АНО-6, АНО-6У, АНО-21, АНО-24, АНО-29М, АНО-32, МР-3, ОЗС-4, ОЗС-12, ОЗС-21, СМ-11, УОНИ-13/45, УОНИ-13/45, УОНИ-13/45СМ, АНО-27, АНО-25, УОНИ-13/55, УОНИ-13/55СМ, ИТС-4С, ОЗС-24
1,8	ІV	ВСЦ-4, К-5А

 

М – масса наплавленного металла определяется для всех видов шва кг:

 

М = F_ш * ρ * L * 10^-3 Кг                                     (1.9.6.)

       где

     F_ш – площадь поперечного сечения шва см²  (таблица 1.4.2 )

     ρ – плотность металла, принятая для углеродистых и низколегированных сталей равной 7,85 г/см3;

       L – длина шва определенного вида шва, см (таблица 1.4.2 )

Результаты расчета сводят в таблицу 1.9.2.6.

 

       Таблица 1.9.6.-Режимы сварки при ручной дуговой сварке

 

п/п	Условное обозначение сварного соединения	Диаметр электрода dэ	Сварочный ток Iсв	Напряжение на дуге U	Скорость сварки Vсв	Расход электродов Н

 

          Расчет расхода электроэнергии

           

       Если известна масса наплавленного металла G_{э. пр}, то расход электроэнергии W, кВт·ч, можно вычислить из удельного расхода электроэнергии по формуле:

                                                 W = a_э ·  G_{э. пр}  кВт*ч                                     (1.9.7.)

       где a_э - удельный расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла, кВт·ч/кг.

       Для укрупнённых расчётов величину a_э можно принимать равной:

- при сварке на переменном токе, кВт·ч/кг                                                  3...4;

- при многопостовой сварке на постоянном токе, кВт·ч/кт                      6...8;

- при автоматической и полуавтоматической сварке на постоянном токе, кВт·ч/кг 5...8.

 

При сварке под флюсом

       Конструктивные элементы подготовки кромок и виды сварных соединений (стыковые, угловые, тавровые, нахлесточные) для автоматической и механизированной сварки под слоем флюса регламентированы ГОСТ 8713-79.

       Основными параметрами режима автоматической и механизированной сварки под слоем флюса, оказывающим влияние на размеры и форму шва, являются:

- Диаметр электродной (сварочной) проволоки, d_эл, мм.

- Сила сварочного тока, I_св, А.

- Напряжение на дуге, U_д, В.

- Скорость подачи электродной проволоки,V_п.п., м/ч.

- Скорость сварки, V_св, м/ч.

       Дополнительными параметрами режима являются:

- Род тока.

- Полярность (при постоянном токе).

- Марка флюса.

       Расчет режима сварки начинают с того, что задают требуемую глубину провара при сварке которая устанавливается равной:

       h = S, мм, при сварке одностороннего шва

       h=0.6*S, мм при сварке двустороннего шва                

где S – толщина металла, мм.

       Силу сварочного тока, необходимую для получения заданной глубины проплавления основного металла, рассчитывают по формуле:

I_св = (80-100)·h, А                                               (1.9.1.)

 

       Диаметр сварочной проволоки рассчитывают по формуле:

d_эл = 2 * , мм                                              (1.9.2.)

       где I_св – сила сварочного тока, А;

j – плотность тока, приближенные значения которой приведены в табл. 1.9.1.

 

       Таблица 1.9.1 Допускаемая плотность тока в электродной проволоке при автоматической сварке стыковых швов

 

Диаметр электродной проволоки, мм	6	5	4	3	2	1
Плотность тока, А/мм^2	25-45	30-50	35-60	45-90	65-200	90-400

 

       Напряжение на дуге

Uд = 20+0,05*  , В                                        (1.9.3.)

 

       Определяют коэффициент наплавки (α_Н), который при сварке постоянным током обратной полярности α_Н = 11,6±0,4 г/А ч, а при сварке на постоянном токе прямой полярности и переменном токе по формуле:

 

α_Н = A + B *   , г/А·ч,                                      (1.9.4.)

 

       где I_св – сила сварочного тока, А;

   d_эл  - диаметр электродной проволоки, мм;

А, В – коэффициенты, значения которых приведены в табл. 1.9.2.

 

       Таблица 1.9.2 - Значения коэффициентов А и В

 

Марка флюса	Коэффициент А		Коэффициент В
	Постоянный ток прямой полярности	Переменный ток	Постоянный ток прямой полярности	Переменный ток
АН-348А АН-348 АН-348Ш	2,3 2,8 1,4	7,0 7,3 6,0	0,065 0,095-0,120 0,081	0,040 0,048-0,058 0,038

 

       Скорость сварки

Vсв =  , м/час                                         (1.9.5.)

       где    

       α_Н - коэффициент наплавки  , г/А·ч

       j – плотность тока,

    F_р – расчетная площадь поперечного сечения наплавленного металла. см²  

F_р = ,                                                  (1.9.6.)

       где

       F_ш –общая площадь поперечного сечения шва, см²

       n – количество проходов.

       Скорость подачи сварочной проволоки

V_п.п= Vсв*  , м/час                                         (1.9.7.)

       где F_эл – площадь сечения электродной проволоки