Розрахунок параметрів режиму зварювання і геометричних розмірів шва

При розрахунку параметрів режиму зварювання необхідно забезпечити отримання катета шва виходячи з умов його міцності.

Послідовність виконання розрахунку параметрів режиму зварювання кутових швів таврових, кутових і напусткових з’єднань, зварених «в човник», з деяким наближенням така ж, як і для стикових з’єднань з кутом розроблення a = 90⁰ (див.с.17–19 [5]). Але, абсолютні значення величин розраховується і вибираються за формулами і таблицями даних методичних вказівок.

Таблиця 7 – Вибір марки зварювального дроту і флюсу в залежності від марки зварюваної сталі [2, 4, 6]

Продовження таблиці 7

Орієнтовні параметри режиму автоматичного і напівавтоматичного зварювання під флюсом різних з’єднань з маловуглецевих і низьколегованих конструкційних сталей наведені в таблиці 53 [2]; табл. 11, 12, 13, 14 [4]; табл. 9-9, 9-11; 9-13, 9-14 [6].

5 ПРИКЛАДИ РОЗРАХУНКУ І ВИБОРУ ПАРАМЕТРІВ РЕЖИМУ ЗВАРЮВАННЯ І НАПЛАВЛЕННЯ

ПРИКЛАД 1

Розрахувати параметри режиму автоматичного зварювання під флюсом стикового з’єднання з маловуглецевої сталі товщиною 12 мм.

1) за ГОСТ 8713–79 для товщини (S) 12 мм вибираємо однобічний шов з розробленням кромок з такими конструктивними параметрами кромок і зварного шва (рис.6) [5]:

а)кут скосу кромок (b) – 30⁰ ± 5⁰;

б)притуплення кромок (с) – 1,5 ± 1 мм;

в)висота розроблення (h₁) – 10,5 ± 1 мм;

г)ширина шва (b) – 22 ± 4 мм;

д)зазор між кромками (е) – 2 ± 1мм;

е)підсилення шва (а) – 2,0 ±1,0 мм.

2) визначаємо глибину проплавлення за формулою 1, приймаючи, що зварювання однобічне однопрохідне на мідній підкладці:

h = 0,7 × S = 0,7 × 12 = 8,4 мм;

3) вибираємо діаметр зварювального дроту враховуючи товщину зварюваного металу, а марку дроту і флюсу вибираємо з табл. 7. Для маловуглецевої сталі товщиною 12 мм вибираємо дріт діаметром 2,0 мм і марку Зв–08А (ГОСТ 2246–70), а флюс – марки АН–348А (ГОСТ 9087–69);

4) розраховуємо величину зварювального струму за формулою 4. Зварювання виконуємо на змінному струмі. Значення к_а вибираємо з табл. 1.

І_зв = = = 675, А;

5) уточнюємо діаметр дроту за формулою 5 з врахуванням даних табл. 2.

d_ел = 1,13 × = 1,13 × 1,99 мм;

Діаметр дроту прймаємо 2,0 мм. Виліт електродного дроту із пальника вибираємо 25 мм (табл.5).

6) розраховуємо напругу на дузі за формулою 6:

U_д = 20 + = 20 + В;

7) розраховуємо швидкість подачі електродного дроту за формулою 12, попередньо вирахувавши значення a_н за формулою 10:

a_н = А + В × = 7 ± 0,04 × = 20,4 Г/А×год

Визначаємо масу одного погонного метра електродного дроту за формулою:

q = × l × g = = 24,45 Г/м

V_п.д. = = 560 м/год;

8) визначаємо швидкість зварювання за формулою 8, а так як конструктивні елементи розроблення кромок і зварного шва відомі з ГОСТ 8713–79, тож попередньо вираховуємо площу поперечного перерізу наплавленого металу за формулою 11, (рис. 6 [5]):

F_н = F_р + F_з + F_в = ,

F_н = = 79,2 мм²

V_зв = = = 22,2 м/год;

9) виконуємо перевірочний розрахунок глибини проплавлення за отриманими параметрами режиму зварювання, використовуючи формулу 13:

h = 0,0156 × = 0,0156 × .

Попередньо визначаємо коефіцієнт форми проплавлення за формулою 19 [5], перед цим вибравши значення К^/ (див. формулу 13)

y_пр = К^/ × (19 – 0,01 × І_зв) ×

h = 0,0156 × 1,26 см = 12 мм.

Отримане значення величини проплавлення (h) підтверджує, що параметри режиму зварювання вибрані правильно.

Геометричні розміри шва не розраховуються, оскільки вони дані ГОСТом. Приклад розрахунку кутових швів див. в методичних вказівках [5] с. 26–28.

ПРИКЛАД 2

Розрахувати параметри режиму автоматичного двобічного зварювання стикового з’єднання з низьколегованої сталі 10ХСНД товщиною 20 мм:

1) за ГОСТ 8713–79 для товщини S = 20 мм вибираємо зварювання без розроблення кромок з такими конструктивними елементами зварного шва (рис.1):

а) зазор між кромками (е) – 0...1 мм;

б) підсилення шва (а) – 2,0 ± 1,5(2,0) мм;

в) ширина шва (в) – 22 ± 4 мм.

2) Визначаєм глибину проплавлення з одного боку за формулою 2:

h = 0,6 × S = 0,6 × 20 = 12, мм;

3) визначаємо діаметр зварювального дроту виходячи із товщини металу, а марку дроту і флюсу з табл.7. Для низьколегованої сталі 10ХСНД товщиною 20 мм вибираємо електродний дріт діаметром 3,0 мм і марки Зв–08ГСМТ (ГОСТ 2246–70), а флюс марки АН–348А (ГОСТ 9087–69);

4) розраховуємо величину зварювального струму за формулою 4. Зварювання виконуємо на постійному струмі зворотньої полярності. Значення k_а вибираємо з табл.1:

І_зв = = = 960 А;

5) уточняємо діаметр електродного дроту за формулою 5 з врахуванням даних табл. 2:

d_ел = 1,13 × = 1,13 × = 2,94 ≈3,0 мм;

6) вираховуємо напругу на дузі за формулою 6:

U_д = 20 + = 20 + В;

7) розраховуємо швидкість подачі електродного дроту за формулою 12, попередньо вирахувавши значення a_н за формулою 9:

a_н = 11,6 + 0,4 = 12 Г/А × год.

Вага одного погонного метра дроту становить:

q = × l × g = = 56,1 Г/м,

а швидкість подачі електродного дроту визначаємо за формулою:

V_п.д. = = 205 м/год.

8) розраховуємо швидкість зварювання за формулою 7, вибравши значення «А» з таблиці 3:

V_зв = м/год.

9) визначаємо коефіцієнт форми проплавлення за формулою 19 [5], попередньо взявши значення К^/ = 0,92, так як j ³ 120 А/мм² і зварювання виконується на постійному струмі зворотньої полярності:

y_пр = К^/ × (19 – 0,01 × І_зв) ×

10) визначаємо площу поперечного перерізу наплавленого металу за формулою 11 або за формулою 16 [5]:

F_н = = = 87 мм²

або

F_н = = 0,89 см² = 89 мм².

11) визначаємо ширину шва за формулою 23 [5]:

b = y_пр × h = 1,35 × 12 = 16,2 мм

12) визначаємо величину підсилення шва за формулою 25 [5]:

а = 6,5 мм

F_н = F_з + F_в; F_в = F_н – F_з = 89 – 12 × 1 = 77 мм.

Так як, розраховане значення b і а відрізняються від заданих за стандартом, то доцільно збільшити напругу на 3...5 В, а інші параметри режиму залишим без зміни.

Параметри режиму зварювання з другого боку відповідають параметрам режиму зварювання з першого боку.

ПРИКЛАД 3

Розрахувати параметри режиму автоматичного наплавлення валика на пластину з низьколегованої сталі 09Г2С товщиною 14 мм з глибиною проплавлення 3 мм.

1) вибираємо згідно п.2, розділ 1, для наплавлення зварювальний дріт діаметром 3,0 мм. Марку дроту і флюсу вибираємо з таблиці 7. Дріт марка Зв–10ГА (ГОСТ 2246–70), а флюс АН–22 (ГОСТ 9087–69).

2) Розраховуємо величину зварювального струму за формулою 4, взявши значення к_а з табл.1. Наплавлення виконується на постійному струмі прямої полярності.

І_зв = = = 315 А;

3) уточнюємо діаметр електродного дроту за формулою 5 з врахуванням даних табл.2.

d_ел = 1,13 × = 1,13 × = 2,9 мм.

Діаметр дроту приймаємо 3,0 мм. Виліт електроду приймаємо рівним 30 мм (табл.5).

4) розраховуємо напругу на дузі за формулою 6:

U_д = 20 + = 20 + В.

5) розраховуємо швидкість зварювання за формулою 7, вибравши значення «А» з табл.3.

V_зв = м/год;

6) визначаємо швидкість подачі електродного дроту за формулою 12, попередньо вирахувавши a_н за формулою 10:

a_н = А + В × = 23 + 0,065 × = 9,1 Г/А × год

вагу одного пагонного метра дроту розраховуємо за формулою:

q = × l × g = = 56,1 Г/м,

а швидкість подачі електродного дроту за формулою:

V_п.д. = = 51 м/год;

7) визначаємо коефіцієнт форми проплавлення за формулою 19 [5], попередньо вибравши значення К^′ (див.формулу 13):

y_пр = К^/ × (19 – 0,01 × І_зв) × ;

8) визначаємо площу поперечного перерізу наплавленого металу за формулою 16 [5]:

F_н = = 0,097 см² = 9,7 мм².

9) визначаємо ширину наплавленого валика за формулою 23 [5]:

b = y_пр × а = 3,3 × 3» 10 мм;

10) визначаємо підсилення валика за формулою 25 [5]:

а = 1,5 мм;

Якщо необхідно отримати більше підсилення валика за один прохід, тоді зменшуємо швидкість наплавлення, залишивши інші параметри режиму без зміни.