Режим сварки и выбор оборудования

Режим сварки – совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварного шва заданного размера. При сварке открытой дугой такими характеристиками являются: марка и диаметр электрода; напряжение дуги; сила сварочного тока; род тока и полярность; скорость сварки.

Марка и диаметр электрода. При выборе марки электродаследует учитывать химический состав свариваемой стали и требования, предъявляемые к качеству сварного соединения.

Диаметр электрода выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла (табл. 4.4).

 

Таблица 4.4 – Выбор диаметра электрода

Толщина свариваемых листов, мм
Диаметр электрода d эл, мм

 

Марку сварочной проволоки и марку электродного покрытия выбирают по табл. 4.5 в зависимости от марки свариваемой стали.

Сила сварочного тока. Силу сварочного токаопределяют по формуле

, А (4.4)

где I _уд – удельный сварочный ток, приходящийся на 1 мм диаметра электрода, А/мм.

Значение I _уд для сварки легированных и низкоуглеродистых сталей приведены в табл. 4.7. Меньшие значения силы тока используют при сварке легированных сталей, обладающих малым коэффициентом теплопроводности, с целью уменьшения перегрева. Большие значения удельного тока используют для определения силы тока при сварке низкоуглеродистых сталей.

Вид сварочного аппарата определён в задании. Если в номере варианта есть буква П – используйте сварочный преобразователь, В – выпрямитель. При отсутствии буквы – трансформатор.

Легированные стали, рекомендуется сваривать только на постоянном токе (сварочный преобразователь, выпрямитель). Причём лучше использовать обратную полярность, чтобы не допустить перегрева и выгорания легирующих элементов.

Используя табл. 4.6 выбирают тот сварочный аппарат, в диапазон регулирования которого попадает рассчитанное значение I _св.

 

Род тока и полярность выбирают в зависимости от физико-механических свойств свариваемой стали и используемой марки электрода. С целью упрощения выбора в табл. 4.5 подобраны и заданы род тока, и полярность для конкретных марок стали и электродов.

 

Таблица 4.5 –Электроды для сварки сталей

Марка электрода	Коэффици- ент расхода электродов на 1 кг наплавлен- ного металла	Коэф- Фици- ент наплав-ки Кн, г/(Ач)	Род тока	Поляр- ность	Марка свариваемой стали
Марка электрод- ного покрытия	Марка сварочной проволоки
AHO-4c	Св-08 Или Св-08А	1,7	8,5	Постоянный	Любая	Низкоуглеро- дистые Ст. 4 Сталь 20
MP-3	1,6	Переменный		Ст.1 Сталь 15
Постоянный	Обратная	Ст.3 Сталь 25
Переменный		Ст.2 Сталь 10
Э -138 /50 н	Св -10 ГН	1,7		Постоянный	Обратная	Низколегиро- ванные 12 ГС,15 ГФ 14Г2,14 ХГС
ЦЛ-45	Св-08 ХМ	1,65	9,5	15ХСНД, 12 Х1МФ, 15Х1М1Ф, 10ХСНД
ЭА-395/9	Св-10 Х16Н25АМ6	1,6		Легированные 08Х12Н8К5М2Т 08Х12Н7К7М4
ЭА-400/10У	Св - 04Х19Н11М3	1,8		10Х17Н13М2Т, 08Х18Н10Т

Таблица 4.6 – Технические характеристики сварочных аппаратов

Вид аппарата	Тип	Диапазон регулирования сварочного тока I св, А	Напряжение, В	Мощ- ность, кВт	Размеры, мм	Масса, кг
Рабочее, U д	Холос-того хода, U хх
Трансфор- матор	ТСБ – 90 ТД-102У2 ТД-300У2 ТД-500У2	60…100 60…160 70…365 90…650		52, 80 59, 76	3,3 11,2 19,4 32,0	203 370 350 570 320 530 692 710 620 570 720 835
Выпрями- тель	ВКС -120 Вд - 201 УЗ ВД-502-1	30…130 30…200 50…500			4,8 15,0 42,0	785 628 953 622 716 775 810 550 1077
Преобра- зователь	ПСО-120 ПСУ-300 ПСУ-500-2	30…120 50…300 60…500		48…65	4,0 28,0 30,0	1055 550 730 1160 490 740 1075 650 1085

 

Примечание. Напряжение питающей сети для ТСБ-90 – 220 В, для всех остальных сварочных аппаратов – 380 В.

 

Низкоуглеродистые стали можно сваривать как на переменном токе, так и на постоянном. Сварка на постоянном токе и тем более с использованием обратной полярности позволяет повысить качество сварного соединения.

Таблица 4.7 – Сила тока I _уд, приходящаяся на 1 мм диаметра электрода

Легированные стали	Iуд = 40…45 А/мм
Низкоуглеродистые стали	Iуд = 45…50 А/мм

 

Рабочее напряжение дуги определяется её длиной и колеблется в пределах U_д = 20…40 В (см. табл. 4.6).

 

Масса наплавленного металла основных наружных швов, г,

G _н^осн = (S _осн/1000)· L _осн· γ, (4.5)

где S _осн – площадь поперечного сечения основного наружного шва, мм²

L _осн – суммарная длина основных сварных швов, мм

γ = 7,8 г/см³ – плотность наплавленного металла.

Массу наплавленного металла подварочных швов находят аналогично

G_н ^вн = (S_вн /1000)· L _вн· γ, г (4.6)

где S _вн – площадь подварочного шва, мм².

L _вн – суммарная длина подварочных сварных швов, мм.

Общая масса наплавленного металла сварных соединений при соединении элементов металлической заготовки, г:

 

G_н = G_н^осн + G_н^вн , (4.7)

Расходов электродов на изготовление металлической заготовки, г:

G_эл = k · G_н, (4.8)

где k = 1,6…1,8 – коэффициент расхода электродов на 1 кг наплавленного металла. В табл. 4.5 заданы конкретные значения k. Коэффициент расхода k учитывает: массу электродного покрытия, потери металла на угар, разбрызгивание и огарки.

 

Время, необходимое для выполнения сварочных работ, ч:

Т _св = Т _осн + Т _обсл + Т _под + Т _отд, (4.9)

где Т _осн – основное технологическое время, ч;

Т _обсл – время, затрачиваемое на обслуживание оборудования, ч;

Т _под – подготовительное время на получение электродов, инструмента и др., ч;

Т _отд – время, затрачиваемое на отдых, ч.

Основное технологическое время рассчитывают, используя формулу

Т _осн = G_н /(К _н I _св) (4.10)

где G_н – масса наплавленного металла,

К _н – коэффициент наплавки

I _св – сила сварочного тока, А.

Коэффициент наплавки К_н – масса наплавленного на поверхность детали металла в граммах за один час, приходящаяся на силу тока в 1 ампер. В табл. 4.5 даны величины коэффициента наплавки для различных марок электродов.

Окончательное время, необходимое для выполнения сварочных работ при наложении внутреннего и основного швов, ч:

 

Т _св = Т _осн/ К _исп, (4.11)

где К _исп – коэффициент использования сварочного поста.

Коэффициент использования сварочного поста К _исп учитывает время на обслуживание оборудования, на получение материалов, на отдых и др. Значение коэффициента использования приведены в табл. 4.8.

 

Таблица 4.8 –Коэффициент использования сварочного поста К _исп

При работе в цехе	К исп = 0,6…0,8
При монтажных работах	К исп = 0,5…0,7

 

Производительность сварки, г/ч:

G = K _н· I _св, (4.12)

Скорость сварки при формировании основного шва, м/ч:

V _св^осн = (К _н· I _св)/(γ· S _осн), (4.13)

Скорость сварки при формировании внутреннего шва, м/ч:

V _св^вн = (К_н · I_{с в})/(γ· S _вн), (4.14)

 

Расход электроэнергии рассчитывают, используя формулу:

Q = 0,001· U _д · I _св· Т _осн, (4.15)

 

где U _д – рабочее напряжение дуги, В;

I _св– сила сварочного тока, А;

Т _осн – основное технологическое время сварки, ч.

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ РАБОТЫ

 

4.4.1 Задание (см. табл. 4.10 - Варианты заданий)

№ варианта	Размеры ванны, мм	Толщина стенок А, мм	Катет шва С, мм	Материал заготовок
Группа сталей	Обозначение
b	l	h	Тип соединения
					У5	4,7	Качественные низкоуглеродистые конструкционные стали	Сталь 10
Работа в цехе (см. табл. 4.8)