Визначення глибини проплавлення
Основні геометричні параметри шва, які обумовлюють надійність зварного стикового з´єднання – глибина проплавлення, яка розраховується за наступними формулами:
1) для однобічного зварювання (рис. 1):
h = (0,7…0,8)·S, мм (1)
2) для двобічного зварювання (рис. 2):
h1 = h2 = 0,6·S, мм, (2)
або h1 = h2 = 0,5·S+(2±3), мм. (3)
Таким чином, необхідні умови отримання повного провару металу при двобічному зварюванні стикового з'єднання (рис.2) можна розрахувати за формулою [1, с.186]:
h1+h2 = S+m, мм (4)
де, h1, h2 - глибина проплавлення з кожного боку, мм;
S - товщина зварюваного металу, мм;
m - величина перекриття швів, мм.
Але ця умова недостатня для визначення якості зварних з'єднань. Для того, щоб шви мали високу технологічну і експлуатаційну надійність, необхідно при заданій величині проплавлення (h) розрахувати величину ширини шва (в) і величину посилення шва (a).
Визначення діаметра електродного дроту і його марки
Діаметр електродного дроту вибирається в залежності від товщини зварюваного металу. Рекомендовані значення діаметрів дроту вказані в таблиці 1. При автоматичному зварюванні діаметр електродного дроту не повинен перевищувати 2 мм. В подальшому, вибраний з таблиці 1, діаметр електродного дроту уточнюється в залежності від величини зварювального струму. Марка дроту вибирається в залежності від марки зварюваного металу з таблиці 11.
|
|
Таблиця 1- Залежність діаметру електродного дроту (dел) від товщини
зварюваного металу (S)
Товщина металу (S), мм | 0,8-2,0 | 3,0-6,0 | 8,0-14,0 | 16,0-20,0 | 22,0-40,0 |
Діаметр дроту (dел), мм | 0,8-1,2 | 1,2-1,6 | 1,2-2,0 | 1,4-3,0 | 1,6-4,0 |
Визначення величини зварювального струму
Величина зварювального струму визначається за формулою [2, с.192]:
І зв = (5)
де h - розрахункова глибина проплавлення, яка визначається за формулою (1) або (2), мм;
Ка - коефіцієнт, який залежить від діаметра електродного дроту, (мм/А), його величина вибирається з таблиці 2.
Таблиця 2 – Залежність коефіцієнта (Ка) від діаметру електродного дроту (dел) [2, с.193]
dел, мм | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 2,0 | 3,0 | 4,0 | 5,0 |
Ка, мм/100А | 2,10 | 2,0 | 1,75 | 1,55 | 1,45 | 1,35 | 1,20 |
При зварюванні високолегованих сталей, враховуючи їх теплопровідність, отримане значення струму потрібно зменшити на 10-30%.
1.1.4 Уточнення діаметру електродного дроту
По розрахунковому значенню зварювального струму уточнюємо діаметр електродного дроту, використовуючи дані таблиць 3 і 4 [2, с.193] за формулою:
d e = 1,13 (6)
де - рекомендована густина струму, А/ мм 2, вибрана з таблиці 3.
Таблиця 3 - Залежність густини струму (j) від діаметру електроду (d ел) при зварюванні стикових швів без розроблення кромок
|
|
Діаметр електро-ду(d ел), мм | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 2,0 | 3,0 | 4,0 | 5,0 |
Густина струму (j), А/мм2 | 100-300 | 90-250 | 80-230 | 65-200 | 45-90 | 35-60 | 30-50 |
При зварюванні з розробленням кромок допустима густина струму зростає.
Таблиця 4 - Залежність величини зварювального струму і напруги на дузі від діаметру електродного дроту
Діаметр електро-ду, мм | 0,5 | 0,8 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 2,0 | 2,5 |
Зварюва- льний струм, А | 30-100 | 50-150 | 60-180 | 90-400 | 100-500 | 120-550 | 200-600 | 250-700 |
Напруга на дузі, В | 18-20 | 18-22 | 18-24 | 18-42 | 18-45 | 19-46 | 23-40 | 24-42 |
1.1.5 Визначення величини вильоту електроду
Величина вильоту електроду впливає на стабільність процесу зварювання і формування розмірів шва. З збільшенням вильоту електрода збільшується коефіцієнт розплавлення за рахунок підігрівання електродного дроту зварювальним струмом. Надмірне збільшення вильоту електроду приводить до погіршення формування шва і до підвищення розбризкування електродного металу. При малому вильоті збільшується набризкування електродного металу на струмопідвідний мундштук і сопло, а також ускладнюється спостереження за процесом. Тому для різних діаметрів маловуглецевих і низьколегованих електродних дротів оптимальними є встановлені дослідним шляхом наступні значення величини вильоту електроду (таблиця 5).
Таблиця 5 - Залежність величини вильоту електроду від діаметра дроту
Діаметр (dел), мм | 0,5-0,8 | 1,0-1,4 | 1,6-2,0 | 2,5-3,0 |
Виліт (lел), мм | 6-12 | 8-15 | 15-25 | 18-30 |
Для електродного дроту виготовленого із високолегованих сталей виліт електроду зменшується в 1,5 рази, так як, їх омічний опір значно більший.
1.1.6 Визначення напруги на дузі
Напруга на дузі визначається в залежності від величини зварювального струму і діаметра електродного дроту за формулою [2, с.194]:
Uд = 20+ , В (7)
Діапазон оптимальних напруг може бути також визначений з графіків, побудованих на основі статистично оброблених експериментальних даних, приведених на рисунку 3 з врахуванням даних таблиці 4.
1.1.7 Визначення швидкості подачі зварювального дроту
Швидкість подачі електродного дроту залежить від величини зварювального струму, діаметра електродного дроту і визначається за формулою:
, м/год (8)
де - швидкість подачі дроту, м/год;
- зварювальний струм, А;
- площа поперечного перерізу електродного дроту, м2;
- густина металу електродного дроту, Г/м3 (для сталей = 7,8·10-6 Г/м3);
- коефіцієнт розплавлення дроту (Г/А· год), який визначається з графіку рис. 4.
При відсутності даних про коефіцієнт розплавлення () і швидкості подачі електродного дроту можна визначити з графіка рис. 5.
1.1.8 Визначення швидкості зварювання
Практикою підтверджено, що при автоматичному зварюванні задовільне формування шва відбувається в тому випадку, якщо добуток:
А= Ізв·Vзв, А·м/год має визначене значення, вказане в таблиці 6.
Таблиця 6 - Значення коефіцієнта (А) в залежності від діаметра електродного дроту (deл) [2,с.194]
de, мм | 1,2 | 1,6 | 2,0 | 3,0 | 4,0 | 5,0 |
А, А · м/год | (2-5) ·103 | (5-8) ·103 | (8-12) ·103 | (12-16) ·103 | (16-20) ·103 | (20-25) ·103 |
Швидкість зварювання визначається за формулою [2, с.194]:
Vзв = (9)
Якщо на кресленнях задані геометричні розміри шва і зазор між зварюваними виробами, то швидкість зварювання розраховується за формулою:
Vзв = (10)
де Vп.ел - швидкість подачі електродного дроту, м/год;
Fп.ел. - площа поперечного перерізу електродного дроту, мм2;
Fн - площа поперечного перерізу наплавленого металу, мм2;
а площа поперечного перерізу наплавленого металу розраховується за формулою:
Fн = Fв+Fз, мм2 (11)
де Fв-площа поперечного перерізу валика шва, розраховується за формулою:
Fв = µв ·в· а, мм2 (12)
а Fз площа поперечного перерізу зазору розраховується за формулою:
Fз = S·е, мм2 (13)
де S – товщина зварюваного металу, мм;
е – величина зазору, мм.
|
|
Позначення див. в формулі 24 і на рис.7.
1.1.9 Визначення витрат захисного газу
Витрати вуглекислого газу залежать від діаметру електродного дроту (зварювального струму) і швидкості зварювання. Орієнтовні дані по вибору витрат захисного газу наведені в таблиці 7.
Таблиця 7 - Витрати вуглекислого газу в залежності від діаметру електродного дроту і відстані сопла пальника до поверхні виробу
Діаметр дроту, мм | 0,5-0,8 | 1,0-1,4 | 1,6-2,0 | 2,5-30 |
Витрата газу, л/хв | 5-8 | 8-16 | 15-20 | 20-30 |
Відстань від сопла до виробу, мм | 7-10 | 8-14 | 12-18 | 16-22 |
Відстань від сопла пальника до поверхні виробу повинна бути в межах 8…15 мм.
1.2 Розрахунок геометричних розмірів стикового шва без розроблення кромок
Вибрані і розраховані параметри режиму зварювання дають можливість визначити геометричні розміри шва.
1.2.1 Основними геометричними розмірами шва є:
1) глибина проплавлення -h;
2) ширина шва- в;
3) посилення шва -а;
4) площа поперечного перерізу проплавлення -Fпр;
5) площа поперечного перерізу наплавлення -Fн.
Крім вказаних параметрів, зварний шов має також:
а) коефіцієнт форми провару -yпр;
б) коефіцієнт форми валика -yв.