Параметры режима дуговой сварки

К основным параметрам режима дуговой сварки относятся: сила сварочного тока -I_C, A, напряжение на дуге - UД, В, скорость сварки VC, м/ч, диаметр электродной проволоки или электрода -d, мм и скорость подачи проволоки VC, м/ч, для автоматической и механизированной сварки.

Методическими указаниями предусматривается также определение обобщенного параметра, режима сварки - погонной энергии дуги q_n (Дж/см).

При ручной сварке напряжение на дуге и скорость сварки не регламентируют. Однако последние необходимы при нормировании труда и расхода электроэнергии, а также для определения погонной энергии дуги.

К технологическим факторам режима сварки относятся: род тока и его полярность, марка флюса или электрод, сорт защитного газа и его расход, вылет электродной проволоки и другие.

Химический состав металла шва, его структура и механические свойства зависят от долей основного и присадочного металла, образующего шов.

Доля основного металла в шве равна отношению площади проплавления основного металла (F_ПР) к площади всего сечения шва (F_ПР+F_Н)

, (1)

где F_Н - площадь поперечного сечения наплавленного металла шва.

Для стыковых швов без скоса кромок и зазора между кромками (рис. 6.1) площади F_ПР и F_Н определяют по формулам

для 1-го прохода

F_H=K_П еg; F_ПР=К_ПР е а; (1.2)

для 2-го прохода

F_H=К_П е₁ g₁; F_ПР=К_ПР е₁ а₁,

где К_П - коэффициент полноты валика: К_П=0,75;

К_ПР - коэффициент заполнения: К_ПР=0,55-0,7;

е, е₁ - ширина шва при 1-м и 2-м проходах;

g, g₁ - высота выпуклости шва;

a, а₁ - глубина проплавления основного металла;

∆а - величина перекрытия проходов:

∆а=а+а₁-s при а₁=0,5 s, ∆а=0,2s

Величина обычно находится в пределах:

для швов без разделения =0,65 - 0,70;

для швов с разделкой зависит от формы разделки и будет значительно меньше.

Рис. 6.1. Конструктивные элементы и размеры стыкового шва

Для угловых швов с выпуклостью без скоса кромок и зазора (рис. 6.2.) площадь поперечного сечения наплавленного металла рассчитывают по формулам:

(1.3)

где - катет углового шва;

- ширина углового шва: ;

g - высота выпуклости углового шва:

При наличии зазоров «в» при автоматической и механизированной сварке F_H будет больше: соответственно на 0,56Кв и 0,28Кв.

Однако площадь F_H для угловых швов лучше принимать по нормативам, данных в указаниях к выполнению заданий.

Расчетные формулы для определения площади поперечного сечения наплавленного металла шва для основных типов сварных соединений применяемых в судовых конструкциях, приведены в табл. 6.1.

Рис. 6.2. Конструктивные элементы и размеры углового шва: для ручной сварки для механизированной для автоматической

Качество сварных швов зависит также от формы шва, определяемой коэффициентом формы провара и выпуклости валика :

для стыковых швов

для угловых швов ,

где - высота углового шва без выпуклости или глубина проплавления (рис. 6.2).

Очертание зоны проплавления определяемой коэффициентом формы провара, влияет на характер первичной кристаллизации и технологическую прочность сварных швов, т.е. стойкость против образования кристаллиза-ционных трещин, вибрации и ударов. Например, большую склонность к образованию трещин имеют узкие швы с большой глубиной проплавления и широкие швы с малой глубиной проплавления.

Таблица 6.1.

Основные типы сварных соединений, применяемые при изготовлении судовых конструкций

Условное обозначение соединения	Конструктивные элементы	Формула для расчета площади поперечного сечения наплавленного металла шва
подготовленных кромок свариваемых деталей	сварного шва
С7			для первого прохода Fн= 0,6 S в + 0,75 еg; для второго прохода Fн= (S – a) в + 0,75 е1g1
С4			Fн=Sв+0,75ед+ 0,75 е1g1
С9			со стороны разделки Fн=Sв+0,75(S-c)2tgα+0,75 еg для подварочного шва Fн=0,75е1g1
С21			со стороны разделки Fн=Sв+(S-c)2tgα+0,75еg для подварочного шва Fн=0,75е1g1
Т1			Ручная сварка Fн= 0,5 К2 + 1,05 Кg Автоматическая сварка Fн= 0,5 К2 + 1,05 Кg + +0,56 Кв Механизированная сварка Fн= 0,5 К2 + 1,05 Кg +0,28 Кв
Т3

Продолжение табл.

Т7			со стороны разделки Fн = Sв+0,75 (S-c)2tgα+0,75 еg для подварочного шва Fн= 0,5 К2+1,05 Кg
Н1			Аналогично соединению Т1

Поэтому значения коэффициентов и должны иметь оптимальные пределы:

для стыковых швов ; ;

для угловых швов ; .

Исходными данными для расчета основных параметров режима сварки являются:

вид и толщина металла;

способ сварки;

тип и пространственное положение сварного соединения;

конструктивные элемента и размеры подготовленных кромок свариваемых деталей и сварных швов предусмотренные стандартами;

технологическая свариваемость металла.

Технологическая свариваемость - это свойство металла образовывать при установленной технологии сварки соединение, отвечающее требованиям, обусловленным спецификой конструкции и условиям ее эксплуатации.

Технологическая свариваемость определяет чувствительность основного металла и металла шва к термомеханическому воздействию при сварке (склонность к росту зерна, закалке, образованию разного рода трещин, склонность к потере металлом антикоррозионных и других специальных свойств).

В заданиях контрольной работы предусмотрены расчеты режимов сварки малоуглеродистых и низколегированных судостроительных сталей, не чувствительных к термическому циклу сварки, так как они обладают значительным запасом пластичности при относительно низком содержании углерода и других легирующих элементов, а следовательно, обладают хорошей свариваемостью и не требуют предварительного подогрева и последующей термообработки. К таким сталям относятся стали с эквивалентным содержанием углерода . Поэтому расчет режимов ведут независимо от марки, химического состава и механических свойств основного металла при выбранных сварочных материалах. Результатом расчета являются основные параметры режима сварки для заданных по стандарту размеров и формы сварных швов.

Общий порядок расчета режимов сварки предусматривает:

- выбор размеров сварных швов по стандартам

- расчет или выбор по нормативам площади поперечного сечения наплавленного металла шва или площади провара металла;

- выбор или расчет диаметра электрода или электродной проволоки;

- назначение глубины проплавления металла;

- расчет и проверка на допускаемую плотность силы сварочного тока;

- расчет скорости сварки;

- расчет скорости подачи электродной проволоки;

- расчет напряжения на дуге;

- расчет погонной энергии дуги;

- назначение вылета электродной проволоки;

- назначение расхода защитного газа.