Розрахунок і вибір параметрів режиму стикового шва без розроблення кромок

Вихідною величиною для розрахунку і вибору параметрів режиму зварювання стикових з’єднань є товщина металу (S). Параметри режиму зварювання встановлюється виходячи з умов заданих геометричних розмірів і форми шва.

1.1.1. Визначення глибини проплавлення

Розрахункова глибина проплавлення визначається за товщиною металу. Існує декілька методів визначення глибини проплавлення (h):

1) для однобічного зварювання (рис. 1) за формулою:

h = (0,7 + 0,8) × S, мм; (1)

2) для двобічного зварювання (рис. 2) за формулою:

h₁ = h₂ = 0,6 × S, мм (2)

або h₁ = h₂ = 0,5 × S (2...3), мм (3)

Для товщини 10...16 мм рекомендується однопрохідне однобічне зварювання, а для товщини 16...20 мм – двобічне. Зварювання виконується з використанням різних підкладок або на флюсовій подушці.

1.1.2. Вибір діаметра електродного зварювального дроту

В залежності від товщини зварювального металу рекомендується орієнтовно використовувати такі діаметри зварювального дроту:

1) при S £ 5 мм – d_е = 1,6...3,0 мм;

2) при S £ 5 £ 30 мм – d_е = 2,0...5,0 мм;

3) при S > 30 мм – d_е = 5,0...6,0 мм.

Для напівавтоматичного зварювання застосовують дріт діаметром 1,6...2 мм.

1.1.3. Визначення величини зварювального струму

І_зв = , А (4)

де к_а – коефіцієнт пропорційності, величина якого залежить від умов проведення

зварювання.

Таблиця 1 – Значення коефіцієнта (к_а) в залежності від роду і полярності зварювального струму

Можна використовувати середнє значення к_а = 0,01 мм/А при І_зв до 1000 А. При зварюванні високолегованих сталей, внаслідок їх меншої теплопровідності, отримане значення величини струму потрібно зменшити на 10...30 %.

1.1.4. Уточнення діаметру зварювального дроту

За літературними джерелами [2,3,6,7,8] діаметр електродного дроту визначають за величиною зварювального струму і допустимою густиною струму в електроді, яка при автоматичному зварюванні змінюється в широких межах і визначається діаметр зварювального електродного дроту за формулою:

d_ел = 1,13 × , мм (5)

де j – величина густини струму, А/мм², яка вибирається з таблиці 2.

Таблиця 2 – Залежність величини густини струму від діаметра електродного дроту

1.1.5. Визначення напруги на дузі

Напругу на дузі можна розрахувати за формулою або вибрати з графіка з врахуванням заданого коефіцєнта форми проплавлення (рис.3) [2]:

U_д = 20 + , В (6)

1.1.6. Визначення швидкості зварювання

Швидкість зварювання розраховується за емпіричною формулою:

V_зв = , м/год (7)

Значення «А» для різних діаметрів дроту наведені в табл. 3.

Таблиця 3 – Залежність коефіцієнта (А) від діаметра електродного дроту

При цьому треба мати на увазі, що при автоматичному однодуговому зварюванні без особливих технологічних заходів, швидкість зварювання не повинна бути більше за 60 м/год. Нижня межа швидкості зварювання при напівавтоматичному зварюванні складає 10...12 м/год.

Верхня межа швидкості при напівавтоматичному зварюванні становить 40 м/год, так як при більш швидкому переміщенні електрода вздовж зварюваних кромок практично не вдається отримати рівномірну глибину провару і задовільне формування шва.

Швидкість зварювання також можна визначитиза наступною формулою (з врахуванням площі поперечного перерізу наплавленого металу):

V_зв = , м/год (8)

де F_н – площа поперечного перерізу наплавленого металу, см² (див. формули 11–13 [5]);

g – густина металу, г/см³ (для сталі – 7,8 г/см³);

a_н – коефіцієнт наплавлення, Г/А × год.

При зварюванні під флюсом (практично) a_н» a_р і визначається з графіка з рис.4 або за нижче вказаними формулами.

Для постійного струму зворотньої полярності коефіцєнт наплавлення розраховується за формулою:

a_н = 11.6 ± 0.4, Г/А × год (9)

Для постійного струму прямої полярності і змінного струму розраховується за формулою:

a_н = А + В × , Г/А × год (10)

де А і В–коефіцієнти,значення яких для флюсу АН–348А вибирається з таблиці 4.

Таблиця 4 – Значення коефіцієнтів «А» і «В» в залежності від роду зварювального струму і його полярності

Якщо відома швидкість подачі дроту, V_зв визначається за формулою:

V_зв = , м/год (11)

де F_ел – площа поперечного перерізу електродного дроту, мм²;

V_п.д. – швидкість подачі зварювального дроту, м/год.

1.1.7. Визначення швидкості подачі зварювального дроту

Швидкість подачі зварювального дроту визначається за формулою:

V_п.д. = , м/год (12)

де q – маса 1 м дроту, Г. Можна розрахувати за формулою: q = Пr_е² × l × g;

g – густина металу зварювального дроту, г/см³ (7,8 г/см³);

l – довжина електродного дроту.

1.1.8. Визначення величини вильоту електродного дроту

Для різних за діаметром електродних дротів виготовлених із маловуглецевих і низьколегованих сталей оптимальними є встановлені дослідним шляхом наступні значення величини вильоту електродного дроту (табл.5):

Таблиця 5 – Залежність величини вильоту електродного дроту від його діаметра

Для дроту виготовленого із високолегованої сталі величина вильоту електрода зменшується в 1,5 раза із-за високого омічного опору.

1.1.9 Вибір марки зварювального дроту і флюсу

Марка зварювального дроту і флюсу вибирається в залежності від хімічного складу (марки) зварюваного металу з табл.7.