Расчет режима электрошлаковой сварки проволочными электродами

По толщине металла устанавливаются зазор в стыке, пользуясь рекомендациями таблицы 1, а затем выбирают диаметр проволочного электрода. Наиболее рациональное применение проволоки диаметрами 2 и 3 мм, так как увеличение диаметра проволоки приводит к росту ширины провара и уменьшению глубины шлаковой ванны.

Число проволочных электродов (n_эл) выбирают по таблице 22.

Таблица 22 - Рекомендации по выбору числа электродов

Число проволочных электродов	Толщина свариваемых листов
без поперечных колебаний, мм	с поперечными колебаниями, мм
	40-60	60-150
	60-100	100-300
	100-150	150-500

Расстояние между электродами l_э при сварке без поперечных колебаний принимают равным 30-50 мм, при сварке с поперечными колебаниями – 50-180 мм. Выбрать конкретную величину. При числе электродов более трех, количество электродов n_эл определяют по формуле:

n_эл = S / l_э, (31)

где S – толщина свариваемого металла, мм;

l_э – расстояние между электродами, мм.

Сухой вылет электрода – расстояние от нижней точки мундштука до поверхности шлаковой ванны (l_с), находится в пределах 60-70 мм. Выбрать конкретную величину.

Силу сварочного тока (I_св) на одну сварочную проволоку выбирают в зависимости от отношения толщины свариваемого металла к числу электродных проволок по формуле:

I_св= A+B · S/n _эл, (32)

где S – толщина металла, мм;

n_эл – число проволочных электродов;

A – коэффициент, равный 220-280;

B – коэффициент, равный 3,2-4,0.

Сварочный ток с учетом количества проволок определяется по формуле:

I_св^п = I_св · n_эл.(33)

Напряжение шлаковой ванны (U_ш._в.) определяется по формуле:

U_ш.в. = 12 + 125+S/(0,075·n_эл.) (34)

где S – толщина свариваемого металла, мм;

n_эл – количество проволочных электродов.

Скорость подачи проволочных электродов (V_п.э.) определяют по формуле:

V_н.э. = I_св/ (1,6-2,2), (м/ч) (35)

где I_св – сила сварочного тока, А.

Скорость сварки (V_св) определяют по формуле:

V_св = n_эл·L_H·I_свⁿ / γ·B·S·K_у, (36)

где n_эл – количество проволочных электродов;

L_н – коэффициент наплавки, г/А ч (L_н = 30 ÷ 35 г/А ч);

I_св – сила сварочного тока, А;

γ – плотность наплавленного металла, г/см (7,8 см³ – для стали);

в – величина зазора в стыке, мм;

S – толщина свариваемого металла, мм;

К_у – коэффициент увеличения, учитывающий выпуклость шва;

(К_у = 1,05 – 1,10)

Глубина шлаковой ванны (h_шл), от которой зависит устойчивость процесса и ширина провара, определяется по формуле:

h_шл = Iⁿ_св·(0,0000375·I_св – 0,0025)+ 30 (мм), (37)

где I_св – сила сварочного тока, А;

Iⁿ_св – сила сварочного тока с учетом количества проволок, А.

Скорость поперечных перемещений электрода, U_п.п. определяют по формуле:

U_n.n. = 66-0,22 ·S/n_эл, (м/ч) (38)

где S – толщина свариваемого металла, мм;

n_эл – количество проволочных электродов.

Время выдержки у ползуна (t_в) определяют по формуле:

t_в = 0,0375 · S/n_эл. +0,75 (сек) (39)

Недоход электрода до ползунов принимают равным 5-7 мм.

Результаты расчетов режима электрошлаковой сварки проволочным электродом следует занести в табл. 23.

Таблица 23 - Режимы электрошлаковой сварки проволочным электродом

Параметры режима	При сварке
Одним электродом	Двумя электродами	Тремя электродами	Четырьмя электродами
Зазор в стыке, мм Диаметр электрода, мм Сухой вылет электрода, мм Сила сварочного тока, А Напряжение шлаковой ванны, В Скорость подачи электрода, м/ч Скорость сварки, м/ч Глубина шлаковой ванны, мм Скорость поперечных перемещений электродов, м/ч Время выдержки у ползуна сек. Недоход электрода до ползунов

5.2. Расчет режимов электрошлаковой сварки пластинчатыми электродами.

Электрошлаковая сварка пластинчатыми электродами применяется для соединения массивных изделий с длиной швов до 1 – 1,5 м. При сварке пластинчатыми электродами сечение деталей в месте стыка должно иметь прямоугольную форму.

Число пластинчатых электродов ( n_эл ) определяют по формуле:

n_эл = S/(70-100), (40)

где S – толщина свариваемого металла, мм.

При толщине деталей до 150 мм допускается сварка одним пластинчатым электродом.

Ширину каждого из электродов ( В ) определяют по формуле:

(41)

где S – толщина свариваемого металла, мм.

n_эл – число пластинчатых электродов.

Число фаз ( n_ф ) выбирают исходя из расчета более равномерной загрузки фаз. При трех и более электродах число фаз, n_ф = 3.

Допустимый удельный ток ( i_доп ) определяют по формуле:

i_доп = (I_ф ·n_эл)/(S·n_ф ), (А/мм) (42)

где I_ф – допустимый сварочный ток на каждую фазу, А;

n_эл - количество пластинчатых электродов;

S – толщина свариваемого сечения, мм;

n_ф – число фаз.

Допустимый сварочный ток на каждую фазу I_ф принимается равным номинальному току сварочного трансформатора. При сварке аппаратом А-480 с трансформатором ТШС – 3000-3, I_ф = 3000А.

Минимальную толщину ( S_min ) пластинчатого электрода находят исходя из условий заполнения разделки. Минимальную толщину электрода в зависимости от отношения H/L определяют по графику, приведенному на рис. 4.

Рисунок. 4. Зависимость между H/L и минимальной толщиной электрода:

где H – рабочий ход суппорта сварочного аппарата, мм (для аппарата А-480 H = 2300мм);

L – высота свариваемого сечения (длина шва), включая высоту кармана и выводных планок, которые находятся в пределах 150-200мм.

Найдя по графику минимальную толщину электрода, округляют до ближайшего целого и принимают толщину электрода, δ.

Зазор между кромками свариваемых деталей ( в ) определяют по формуле:

(мм), (43)

где δ – толщина пластинчатого электрода, мм.

Величину сварочного тока I_свна каждой фазе определяют по формуле:

I_св = n_ф ·В·i_доп (А), (44)

где n_ф – число фаз;

B – ширина электрода, мм;

i_доп– удельный допустимый ток, (А/мм).

Глубину шлаковой ванны ( h_шл ) в соответствии с удельным допустимым сварочным током, (i_доп) находят по рис. 5.

Рисунок. 5. График для выбора S. (V_эл, h_шв, U_шв)

В процессе сварки допустимы отклонения от найденного значения не более ±3мм.

Напряжение на шлаковой ванне ( U_{ш.в .}) определяют по графику рисунка 5 по толщине пластинчатого электрода и скорости подачи электрода.

Для аппарата А-480 скорость подачи электрода, V_п.э. = 1,03м/ч. В процессе сварки допустимы отклонения от найденного значения не более ± 1В.

Напряжение холостого хода ( U_х.х. ) сварочного трансформатора зависит от степени жесткости характеристики источника питания.

При применении трансформатора ТШС – 3000- 3 следует принимать:

U_х.х. = (U_шв +2) · (В) при I_св ≤ 1500А (45)

U_х.х. = (U_шв +4) · (В) при I_св > 1500А

Полную длину электрода (Z) определяют по формуле:

Z= 1,2 · L (1+B+2-δ/δ)+T (мм) (46)

где L – высота свариваемого сечения (длина шва), включая высоту кармана и выводных планок, мм;

В – зазор между свариваемыми кромками, мм;

δ – толщина пластинчатого электрода, мм;

Т – технологический припуск для крепления электродов и токоподвода (Т = 300 мм).

Результаты расчетов режима электрошлаковой сварки пластинчатым электродом следует внести в табл. 24.

Таблица 24 - Режимы электрошлаковой сварки пластинчатым электродом

Параметры режима	При сварке
Одним электродом	Двумя электродами	Тремя электродами
Ширина электрода, мм Число фаз Толщина электрода, мм Сила сварочного тока, А Зазор между кромками, мм Напряжение шлаковой ванны, В Напряжение холостого хода, В Полная длина электрода, мм

Ориентировочные режимы электрошлаковой сварки низкоуглеродистых, углеродистых, низколегированных, теплоупрочненных сталей и поковок из титана приведены в приложении Г.