Розрахунок і вибір режимів зварювання

Ручне дугове зварювання

Режимом зварювання називають сукупність ряду чинників, що забезпечують отримання високоякісних зварних швів заданих розмірів і форм. При ручному дуговому зварюванні такими чинниками є: діаметр електроду, сила зварювального струму, тип і марка електроду, напруга в дузі, рід і полярність зварювального струму, швидкість зварювання, положення шва в просторі, попередній підігрів і подальша термічна обробка.

Вибір діаметр електроду

При зварюванні в нижньому положенні шва діаметр електроду встановлюється залежно від товщини зварюваного матеріалу.

Таблиця 2.3 - Режими зварювання

Зварювання вертикальних, горизонтальних і стельових швів незалежно від товщини зварюваного металу проводиться електродами невеликого діаметру (до 4 мм), оскільки при цьому легко попередити стікання рідкого металу і шлаку із зварювальної ванни.

У разі багатошарового зварювання необхідно спочатку розрахувати кількість шарів (проходів). Для кращого провару кореня шва перший шар заварюють електродом з діаметром 3 – 4 мм, а подальші шари – електродами більшого діаметру. Слід пам'ятати, що площа поперечного перетину першого шару (проходу) не повинна перевищувати 30 – 35 мм2. приблизно вона може бути визначена по формулі:

F1 =(G..8)dе

Де F1 – площа поперечного перетину першого шару (проходу) мм2;

dе – діаметр електроду, мм.

Площа поперечного перетину подальших шарів (проходів) може бути збільшена, вона визначається по формулі:

Fс =(8..12) dе

Де Fс – площу поперечного перетину шаруючи, мм2;

dе – діаметр електроду, мм.

Знаючи площу поперечного перетину оброблення кромок, можна визначити необхідну кількість шарів по формулі:

Де Fр – площа поперечного перетину оброблення кромок, мм2;

N – кількість шарів (проходів);

Fс – площа поперечного перетину подальших шарів, мм2;

F1 – площа поперечного перетину першого шару (проходу), мм2.

Розрахунок сили зварювального струму

Сила зварювального струму встановлюється залежно від вибраного діаметру і типу електроду.

Для зварювання в нижньому положенні шва сила зварювального струму може бути приблизно визначена по формулі:

І_СВ = До dе

Де І_СВ – сила зварювального струму, А;

До - коефіцієнт пропорційності, залежний від типу електроду і його діаметру, А/мм;

dе– діаметр електроду, мм.

При зварюванні низко вуглецевих і низьколегованих сталей значення коефіцієнта До приведені нижче.

Таблиця 2.4 - Коефіцієнт пропорційності

При зварюванні високолегованих сталей значення коефіцієнта пропорційності слідує зменшити на 10 – 20 %.

При зварюванні на вертикальній площині сила струму зменшується на 10-15%, а в стельовому положенні – на 15-20% в порівнянні з силою струму, розрахованою для нижнього положення шва.

Вибір типу і марки електрода

Тип і марку електрода вибирають залежно від марки зварюваного матеріалу і призначення виробу, від необхідної міцності шва, а також від необхідності додання шву тих або інших спеціальних властивостей. При цьому слід керуватися наступними стандартами:

ГОСТ 9467-75 «Електродів покриті металеві для ручної дугової зварювання конструкційних і теплостійких сталей»;

ГОСТ 10052-75 «Електродів металеві для дугової зварювання високолегованих сталей з персонами властивостями»;

ГОСТ 10051-75 «Електродів металеві для дугового наплавлення поверхневих шарів з персонами властивостями».

У записці пояснення слід обґрунтувати вибір типу марки електроду.

Напруга на дузі

Напруга на дузі складає 18-36 вольт (В) і знаходиться в прямій залежності від довжини дуги. Зварку слід виконувати можливо коротшою дугою (2-3 мм), напруга на короткій складає 18-20 Ст.

Вибір роду струму і полярності

Рід струму і полярність вибирають залежно від марки зварюваного металу і його товщини. При зварці постійним струмом зворотної полярності більше тепла виділяється на електроді. Виходячи з цього зворотна полярність застосовується при зварці тонкого металу, щоб уникнути прологів, і при зварці високолегованих сталей, щоб не перегрівати їх. При зварці звичайних вуглецевих сталей застосовується змінний струм як дешевший в порівнянні з постійним.

Вибір швидкості зварювання.

Високолеговані сталі зварюються на великих швидкостях, чим звичайні низковуглецеві стали і низьколеговані стали. При ручній дуговій зварці швидкість зварювання встановлюється самим зварювачем.

Ручну дугову зварку можна проводити у всіх просторових положеннях шва. Проте слід прагнути до нижнього положення, як зручнішому і такому, що забезпечує кращу якість зварного шва. Вибрані і розраховані чинники режиму зварювання повинні бути поміщені в таблиці.

Попередній підігрів і подальша термічна обробка

Ці операції призначаються при зварюванні середньо і високо вуглецевих сталей, а також ряду високолегованих сталей, схильних до утворення гартівних структур (мартенсит, тростит, сорбіт).

У записці пояснення слід обґрунтувати вибір кожного з чинників режиму зварювання, привести розрахунки і дати до них пояснення.

Автоматична і напівавтоматична зварювання під флюсом

Режим автоматичної і напівавтоматичної зварювання під флюсом визначають наступні чинники: сила зварювального струму, діаметр електродного дроту, напруга дуги, рід струму і його полярність, швидкість зварювання, швидкість подачі електродного дроту, виліт електроду, нахил електроду вздовж і поперек шва, нахил виробу, марка флюсу і його грануляція, підігрівши перед зварюванням і термічна обробка після зварювання.

Зразкову силу зварювального струму слід розрахувати по формулі:

I _св = h\k

де h - необхідна глибина провару, мм;

k - коефіцієнт пропорційності залежний від роду струму і його полярності діаметру електродного дроту і марки флюсу.

Таблиця 2.5 - Зразкові значення коефіцієнта пропорційності (К)

Виходячи з розрахованої зразкової сили зварювального струму, по таблицях, приведених в довідниках або підручниках, вибираються режими зварювання. Останні зводяться в таблиць (наприклад, таблиця, приведена нижче). Слід пам'ятати, що дані режимів зварювання потрібно наводити тільки для тієї товщини металу, яка застосовується в дипломному проекті.

Таблиця 2.6 - Зразкові режими двосторонньої автоматичної зварювання під флюсом стикових швів без оброблення кромок на подушці флюсу

Розрахунок і вибір режимів автоматичної і напівавтоматичної зварювання у вуглекислому газі.

До чинників, що визначають режим зварювання у вуглекислому газі, відносяться: діаметр електродного дроту, сила зварювального струму, напруга дуги, швидкість подачі електродного дроту, швидкість зварювання, виліт електроду, витрата вуглекислого газу, нахил електроду уздовж осі шва, рід струму, його полярність і так далі

Режими зварювання вибираються по довідниках або підручниках і зводяться в таблиці.

Таблиця 2.7 - Зразкові режими напівавтоматичної зварювання стикових швів у вуглекислому газі.