От силы сварочного тока

Сила сварочного тока I_св, А	50–80	80–180	120–170	170–220	220-290	290–370	370–450
Напряжение дуги U_д, В	20–22	22–24	24–26	26–28	28–30	30–32	32–34
Расход СО₂, л/мин	8–10	9–12	12–14	14–16	16–18	18–20	18–20

Скорость подачи электродной проволокиv_пр ( м/ч) рассчитывается по формуле

, (11)

где α_р – коэффициент расплавления проволоки, г/А∙ч; I_св – сварочный ток, А; d_э – диаметр электродной проволоки, мм; γ – плотность металла проволоки (для стали γ = 7,86 г/см³).

Значение α_р определяется по формуле

. (12)

Скорость сварки (наплавки) v_св (м/ч) рассчитывается по формуле

, (13)

где α_н – коэффициент наплавки, г/А·ч; α_н = α_р (1– ψ), где ψ – коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание (при сварке в СО₂ принимается ψ = 0,1–0,15); F_в – площадь поперечного сечения одного валика, см². При наплавке в СО₂ принимается F_в = 0,3–0,7 см²; γ – плотность металла проволоки, г/см³ (для стали γ = 7,86 г/см³).

Масса наплавленного металла G_н (г) рассчитывается по формулам:

при сварке

; (14)

при наплавочных работах

, (15)

где V_н – объем наплавленного металла, см³; F_ш – площадь поперечного сечения шва, см²; l_ш – длина шва, см.

При определении V_н необходимо учитывать, что при наплавке изношенной поверхности должна быть компенсирована толщина изношенного слоя ∆ _изн плюс необходимо учитывать припуск на последующую механическую обработку поверхности после наплавки ∆_{мех.обр} (для наплавки в среде углекислого газа принимается ∆_{мех.обр} = 1,5–2,0 мм).

При этом объем наплавленного металла V_н (см³) для цилиндрической детали рассчитывается по формуле

, (16)

где d_д – диаметр наплавляемого элемента детали, мм; h_сл – толщина наплавленного слоя, мм (h_сл = ∆ _изн +∆_{мех.обр}); L_д – длина наплавляемого элемента детали, мм.

Расход электродной проволоки G_пр (г) рассчитывается по формуле

, (17)

где G_н – масса наплавленного металла, г; ψ – коэффициент потерь.

Время горения дуги t_o (ч) определяется по формуле (7)

Полное время сварки T (ч) определяется по формуле (8)

где К_п – коэффициент использования сварочного поста К_п = 0,6–0,7.

Расход электроэнергии А (кВт·ч) определяется по формуле (9)

где U_д – напряжение дуги, В; I_св – сварочный ток, А; η – КПД источника питания, при постоянном токе η = 0,6–0,7, при переменном – η = 0,8–0,9; W_o – мощность источника питания, расходуемая на холостом ходу (на постоянном токе W _o = 2,0–3,0 кВт, на переменном – W_o = 0,2–0,4 кВт)); T – полное время сварки, ч; t_o – время горения дуги, ч.

Технические характеристики оборудования для сварки и наплавки в защитных газах выбираются по табл. 12 или 13, исходя из способа защиты зоны сварки (наплавки), вида и диаметра используемой электродной проволоки, значений сварочного тока, скорости подачи электродной проволоки, скорости сварки (наплавки) с учетом характера выполняемых сварочных работ.

Таблица 12. Технические характеристики полуавтоматов для сварки открытой дугой в защитных газах

Тип полу- автомата	Напряжение сети, В	Номинальный сварочный ток при ПР = 60 %, А	Диаметр сплошной электродной проволоки d_э, мм	Скорость подачи электродной проволоки v_пр, м/с	Источник питания
А537Р	380	150	0,8–1,2	3·10^–2–9·10^–2	ВС-200
А537У	380	500	1,6–2	2·10^–2–1,6·10^–1	ВС-600
А547Р	380	200	0,8–1,2	3·10^–2–1,6·10^–1	ВС-200
А547У	380	300	0,8–1,2	3·10^–2–9·10^–2	ВС-300
ПДГ-301	220/380	315	0,8–1,2	3·10^–2–9·10^–2	ВДГ-301
ПДГ-302	220/380	300	0,8–2	5·10^–2–2·10^–1	ВДГ-301
ПДГ-303	220/380	315	0,8–1,2	5·10^–2–2·10^–1	ВДГ-301
ПДГ-304	220/380	315	0,8–2	5·10^–2–2·10^–1	ВДГ-301
ПДГ-305	220/380	315	0,8–1,4	5·10^–2–2·10^–1	ВДГ-302
ПДГ-306	220/380	315	0,8–1,4	3·10^–2–3·10^–1	ВДГ-301
ПДГ-500-1	220/380	500	0,8–2	3·10^–2–3·10^–1	ПСГ-501
ПДГ-502	220/380	500	1,2–2	3·10^–2–3·10^–1	ВДУ-504-1
ПДГ-503	380	500	1,6–2	3·10^–2–3·10^–1	ВДУ-504-1
ПДГ-504	380	500	1,6–2	3·10^–2–3·10^–1	ВДУ-504-1
ПДГ-505	380	500	1,6–2	3·10^–2–3·10^–1	ПСГ-500-1
ПДПГ-500	220/380	500	0,8–2	4·10^–2–2·10^–1	ПСГ-500-1
ПДГИ-101	380	120	1,2–1,6	3·10^–2–3·10^–1	ВДГИ-102
ПДГИ-302	380	315	1,6–2	3·10^–2–3·10^–1	ВДГИ-301
ПДГИ-303	380	315	1,2–2	3·10^–2–3·10^–1	ВДГИ-301
ПШП-10	220	300	1–2,5	2,5·10^–2–1,7·10^–1	Постоянного тока 350 А не комплектуется
ПШП-16	220	350	1,2-2	2,6·10^–2–1,6·10^–1	ВСП-315
ПШП-17	220	315	0,6–2	2,5·10^–2–1,6·10^–1	ВСП-315
А-825М	220/380	300	0,8–1,2	2·10^–2–1,6·10^–1	ВС-30, ВСЖ-303
А-929	220/380	350	1–2	2·10^–2–1,6·10^–1	ПСГ-500
А-1035М	220/380	450	1,6–2	2·10^–2–1,5·10^–1	ПСГ-500, ПСУ-500, ВС-500
А-1197П	220/380	500	1,6–2	2,5·10^–2–2·10^–1	ПСГ-500, ПСО-500
А-1230М	380	315	0,8–1,2	4·10^–2–2·10^–1	ВДГ-302

Таблица 13. Технические характеристики аппаратов для автоматической сварки и наплавки открытой дугой и под флюсом

Аппарат

Исполнение

Защита зоны

сварки или наплавки

Диаметр

проволоки

(ширина ленты), мм

Ток сварки

I_св при
ПВ = 65 %, А

Скорость

подачи электродной проволоки v_пр, м/ч

Регулирование скорости

подачи проволоки

Скорость

сварки

(наплавки)

v_св, м/ч

Источник

питания

Аппараты общего применения для автоматической сварки

АБСК

Самоходный

Флюс

2,0–6,0

300–1200

28–220

Ступенчатое

14–110

ТДФ-1001

А1401

2,0–5,0

1000

53–532

Плавное

12–120

ТДФ-1001

А1410

2,0–6,0

2000

53–532

24–240

ТДФ-1601

А1412

2,0–5,0

2х1600

53–532

24–240

ТДФ-1601
(2 шт.)

А1416

2,0–5,0

1000

47–508

Ступенчатое

12–120

ВДУ-1001

А1419

2,0–6,0

2000

47–508

24–240

ТДФ-1601

УДФ1001У4

2,5–3,0

400–1000

200–600

Плавное

18–50

ТШС-1000-3

Аппараты специализированные для автоматической сварки

А1423

Подвесной

Флюс

1,6–3,0

300

45–450

плавное

–

ВДУ-504, ВС-600

А1403

Самоходный

2,0–5,0

2х1600

53–530

24–240

ТДФ-1601 (2 шт.)

А1425

4,0–5,0

1000

50–500

12–120

ТДФ-1601

А1208С

подвесной

Без внешней защиты или углекислый газ

1,6

(сплошная)

2,0–2,5

(порошковая)

200

102–196

ступенчатое

10–25

ПСГ-500

Аппарат общего применения для автоматической наплавки

А384МК

подвесной

Флюс

3,0–5,0

1000

28,5–225

Ступенчатое

–

ПСО-500

А580М

1,0–3,0

400

48–408

–

ПСО-500

А874Н

самоходный

флюс или
без внешней защиты

2,0–7,0

1000

5–90

плавное

5–116

ВДУ-1001

Аппараты специализированные для автоматической наплавки

А1406

подвесной

без внешней защиты, флюс или углекислый газ

2,0–7,0

(сплошная,

порошковая)

1000

50–500

плавное

12–120

ВДУ-1001

А1408

без внешней защиты или углекислый газ

1,6

(сплошная)

1,6–2,0

(порошковая)

500

50–500

5–120

ВДУ-504

А1409

без внешней защиты или флюс

1,6–3,0

сплошная,

порошковая)

300

50–500

10–120

ВДУ-504

Тракторы общего применения для автоматической сварки однодуговые

ТС-17М-1

Флюс

1,6–5,0

200–1000

52–403

ступенчатое

16–126

ТДФ-1001

ТС-42

–

2,0–5,0

до 1000

60–1000

12–120

ТДФ-1001

АДС-1000-4

–

2,0–5,0

400–1200

60–360

плавное

12–120

ТДФ-1001

АДС-1000-5

–

2,0–5,0

400–1200

60–360

12–120

ВДУ-1001

АДФ-1001

–

3,0–5,0

400–1200

60–360

12–120

ТДФ-1001

АДФ-1004

–

3,0–5,0

1000–1200

60–360

12–120

ВДУ-1001

АДФ-1602

–

3,0–6,0

600–1800

60–360

12–120

ВДУ-1601

Тракторы специализированные для автоматической сварки

ТС-32

–

Флюс

2,0–5,0

до 900

137–284

ступенчатое

4–50

ТДФ-1001

ТС-44

–

3,0–6,0

1600

60–360

плавное

8–45

ВДУ-1601

ДТС–38

–

2,0–5,0

2х1600

58–580

ступенчатое

16–160

ТДФ-1601
(2 шт.)

Таблица 14. Химический состав сталей

Марка стали

Содержание элементов, %

Сталь Ст. 3

0,14–0,22

0,15-0,30

0,40-0,65

до 0,30

до 0,05

до 0,040

до 0,30

–

до 0,008

до 0,08

~ 97

Сталь 10

0,07–0,14

0,17–0,37

0,35–0,65

до 0,25

до 0,04

до 0,035

до 0,15

до 0,25

–

до 0,08

~ 98

Сталь 12Х18Н10Т

до 0,12

до 0,08

до 2,0

9–11

до 0,02

до 0,035

17–19

до 0,30

0,40–1,0

–

~ 67

Сталь 15НМ

0,10–0,18

0,17–0,37

0,40–0,70

1,5–1,9

до 0,035

до 0,30

–

0,20–0,30

–

~ 96

Сталь 30

0,27–0,35

0,17–0,37

0,50–0,80

до 0,25

до 0,040

до 0,035

до 0,25

–

до 0,08

~ 97

Сталь 30ХГСА

0,25–0,34

0,90–1,20

0,80–1,10

до 0,30

до 0,025

0,08–1,10

до 0,30

–

~ 96

Сталь 40

0,37–0,45

0,17–0,37

0,50–0,80

до 0,25

до 0,025

до 0,035

до 0,25

до 0,30

–

до 0,08

~ 97

Сталь 45

0,42–0,50

0,17–0,37

0,50–0,80

до 0,25

до 0,040

до 0,035

до 0,25

–

до 0,08

~ 97

Сталь 50 ХГА

0,47–0,52

0,17–0,37

0,80–1,0

до 0,25

до 0,025

0,95–1,20

до 0,20

–

~ 96

Подзадание I.

Изучить технологию и оборудование для ручной дуговой сварки покрытыми электродами, рассчитать режимы сварки.

Исходные данные для выполнения работы:

1. Материал свариваемых деталей – сталь 30ХГСА (химический состав, %: C – 0,28-0,34; Si – 0,90-1,20; Mn – 0,80-1,10; Ni – до 0,30; S – до 0,025; P – до 0,025; Cr – 0,80-1,10; Cu – до 0,30; Fe – ~96) (содержание углерода – 0,28–0,34 %, суммарное содержание примесей – свыше 3 %).

2. Толщина свариваемых деталей – h_д = 3,0 мм.

3. Требования к механическим свойствам сварочного шва: предел текучести – σ _т = 360 МПа; предел прочности при растяжении – σ _в = 470 МПа; ударная вязкость а _н = 2200 кДж/м².

4. Характеристика шва – угловой нижний, длина l_ш = 60 см.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с основными положениями (особенности процесса, электроды, режимы сварки, оборудование).

2. Выбрать тип и марку электрода, род сварочного тока.

3. Выбрать диаметр электрода.

3. Рассчитать (или выбрать) сварочный ток, напряжение дуги, скорость сварки, массу наплавленного металла, расход электродов, время горения дуги, полное время сварки, расход электроэнергии.

4. Выбрать источник питания.

5. Назначить вид термической обработки шва.

6. Зарисовать схему ручной дуговой сварки штучным электродом с обмазкой.

Подзадание II

Изучить технологию и оборудование для наплавки в среде углекислого газа, рассчитать режимы наплавки для восстановления шейки вала.

Исходные данные для выполнения работы:

1. Материал детали – сталь 30, твердость покрытия HRC 42–45.

2. Размеры шейки вала: диаметр – d_д = 60 мм; длиной L_д = 100 мм.

3. Величина износа поверхности шейки ∆ _изн = 0,6 мм.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с основными положениями (особенности процесса, электродная проволока, режимы наплавки, оборудование).

2. Выбрать материал электродной проволоки.

3. Выбрать диаметр электродной проволоки, вылет электрода и плотность сварочного тока.

4. Рассчитать (или выбрать) силу сварочного тока, напряжение дуги, расход углекислого газа, скорость подачи электродной проволоки, скорость сварки, массу наплавленного металла, расход электродной проволоки, время горения дуги, полное время наплавки, расход электроэнергии.

5. Выбрать оборудование для наплавки.

6. Зарисовать схему наплавки в среде защитных газов

Содержание отчета

l. Наименование и цель работы, задание.

2. Исходные данные.

3. Схемы осуществления процессов ручной дуговой сварки обмазанными электродами и наплавки в среде углекислого газа.

4. Расчет (или выбор), марки электрода, режимов сварки (наплавки), оборудования (при расчетах ограничиваться вторым знаком после запятой).

5. Расчет массы наплавленного металла, расхода электродов (электродной проволоки), расхода электроэнергии (при расчетах ограничиваться вторым знаком после запятой).

6. Выводы (содержат марку (материал) электрода (электродной проволоки), основные параметры режимов сварки (наплавки); марку оборудования).

Литература

1. Иванов В.П. Технология и оборудование восстановления деталей машин. – М.: Техноперспектива, 2007.

2. Молодык Н.В., Зенкин А.С. Восстановление деталей машин. Справочник. – М.: Машиностроение, 1989.

3. Восстановление деталей машин: Справочник / Ф. И. Пантелеенко, В. П. Лялякин, В. П. Иванов, В. М. Константинов; под ред. В. П. Иванова. – М.: Машиностроение, 2003.

Контрольные вопросы

1. От чего зависит свариваемость стали?

2. Что представляет собой статическая вольт-амперная характеристика дуги и какие участки на ней присутствуют?

3. Какой род тока используется при дуговой сварке (наплавке)?

4. Какие типы источников питания используются при дуговой сварке (наплавке)?

5. Преимущества и недостатки сварки постоянным током.

6. В каких случаях и почему рекомендуется применять сварку постоянным током обратной полярности?

7. Электроды какого диаметра рекомендуется использовать для ручной дуговой сварки вертикальных и потолочных швов?

8. С учетом каких требований выбирается тип и марка электрода для ручной дуговой сварки?

9. Какие виды газов используются при сварке (наплавке) в среде защитных газов?

10. Преимущества и недостатки сварки (наплавки) в среде углекислого газа.

11. Какие типы электродного материала используются при сварке (наплавке) в среде углекислого газа?

12. Какие элементы-раскислители должны входить в состав электродной проволоки при сварке в среде углекислого газа?

13. Какие факторы необходимо учитывать при расчете толщины наплавляемого слоя на изношенную поверхность?

Выполнение работы

Подзадание I.

Исходные данные для выполнения работы:

1. Материал свариваемых деталей – сталь 30ХГСА → по табл.14: (химический состав, %: C – 0,28-0,34; Si – 0,90-1,20; Mn – 0,80-1,10; Ni – до 0,30; S – до 0,025; P – до 0,025; Cr – 0,80-1,10; Cu – до 0,30; Fe – ~96) → (содержание углерода – 0,28–0,34 %, суммарное содержание примесей – свыше 3 %).

2. Толщина свариваемых деталей – h_д = 3,0 мм.

4. Расположение шва – угловой, длина шва l_ш = 60 см.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с основными положениями (особенности процесса, электроды, режимы сварки, оборудование).

2. Выбрать тип и марку электрода, род сварочного тока

по табл. 2

σ _т = 360 МПа; σ _в = 470 МПа; а _н = 2200 кДж/м²→ тип электрода Э42А, марка электрода СМ-11; род тока – ПО; α _н = 9,5 г/А∙ч, К_э = 1,60

3. Выбрать диаметр электрода

по табл. 3

h_д = 3,0 мм → d_э = 3,0 мм

а) рассчитать сварочный ток

по формуле (1)

I_св = К·d_э = 30∙3 = 90 А

коэффициент К из табл. 4:

d_э = 3,0 мм → К = 30

К = 25–60 А/мм; d_э – диаметр электрода, мм.

Корректировка I_св.кор по формуле (2)

1. h_д = 3,0 мм, d_э = 3,0 мм, h_д = d_э (h_д ≤ 1,5 d_э) → I_{св т} = (1– (0,10…0,15)) I_св

2. шов угловой → I_{св с} = (1+(0,10…0,15))

3. шов нижний → I_св.ш = I_св

= I_св = 90 А

б) выбрать напряжение дуги U_д = 22–28 В → U_д = 25 В

в) рассчитать скорость сварки

по формуле (3)

= 18,3 м/ч

α_н = 9,5 г/А·ч; I_св = 90 А; γ = 7,86 г/см³; F_шв = 0,05–0,06 см²→ F_шв = 0,06 см²

г) рассчитать массу наплавленного металла

по формуле (4)

G_н = F_шв·l_шв·γ = 0,06∙60·7,86 = 28,30 г

F_шв = 0,06 см²; l_шв = 60 см; γ = 7,86 г/см³

д) рассчитать расход электродов

по формуле (6)

= 28,30·1,60 = 45,28 г

из табл. 2: электрод марки СМ-11 → К_э = 1,60

е) рассчитать время горения дуги

по формуле (7)

= 0,033 ч

G_н = 28,30 г; I_св = 90 А; α_н = 9,5 г/А·ч

ж) рассчитать полное время сварки

по формуле (8)

= 0,051 ч

К_п = 0,6–0,7 К_п = 0,65

з) рассчитать расход электроэнергии

по формуле (9)

= 0,159 кВт

U_д = 25 В; I_св = 90 А;

по табл.5:

при постоянном токе η = 0,6–0,7 → η = 0,65; на постоянном токе W _o = 2,0–3,0 кВт → W_o = 2,5 кВт; T = 0,051 ч; t_o = 0,033 ч.

4. Выбрать источник питания.

по табл. 7

постоянный ток, жесткая характеристика; U_д = 25 В; I_св = 90 А; КПД = 82 % → выпрямитель ВДУ-504

5. Назначить вид термической обработки шва

из табл. 1 → материал свариваемых деталей – сталь 30ХГСА (содержание углерода – 0,28–0,34 %, суммарное содержание примесей – свыше 3 %) → по табл. 1: свариваемость – ограниченная → на с. 1: термообработка: перед сваркой подогрев (до 200–250 ºС), подогрев в процессе сварки и термообработка (высокий отпуск) после сварки

6. Зарисовать схему ручной дуговой сварки штучным электродом с обмазкой.

Подзадание II

Исходные данные для выполнения работы:

1. Материал детали – сталь 30, твердость покрытия HRC 42–45.

2. Размеры шейки вала: диаметр – d_д = 60 мм; длиной L_д = 100 мм.

3. Величина износа поверхности шейки ∆ _изн = 0,6 мм.

Порядок выполнения работы:

2. Выбрать материал электродной проволоки.

Твердость покрытия HRC 42–45 → на с. 9: материал электродной проволоки: Св-18ХГСА (с закалкой) или ПП-НП-100Х4Г2АР

3. Выбрать диаметр электродной проволоки, вылет электрода и плотность сварочного тока

а) выбрать диаметр электродной проволоки d_э

на с. 10: для наплавки покрытий используется проволока диаметром 1,2, 1,6 или 2,0 мм → d_э = 1,6 мм.

б) выбрать вылет электродной проволоки l_в.э

из табл. 10: d_э = 1,6 мм→ l_в.э = 15 мм

в) выбрать плотность тока

на с. 10: при сварке в СО₂ j = 110–130 А/мм²→ j = 120 А/мм²

а) рассчитать силу сварочного тока I_св

по формуле (10)

= 241,15 ≈ 245 А

d_э = 1,6 мм; j = 120 А/мм²

б) выбрать н апряжение дуги U_д

по табл. 11: I_св = 245 А → U_д= 29 В

в) выбрать расход углекислого газа q_г

по табл. 11: I_св = 245 А → q_г = 17 л/мин

г) рассчитать скорость подачи электродной проволоки v_пр

по формуле (11)

= 236 м/ч

I_св =245; d_э =1,6 мм; γ = 7,86 г/см³;

по формуле (12) предварительно определяется значение α_р

= 15,26 г/А·ч

д) рассчитать скорость наплавки v_св

по формуле (13)

= 8,08 м/ч

на с.11: α_н = α_р (1– ψ) = 15,26·(1–0,15) = 12,97 г/А·ч; при сварке в СО₂ принимается ψ = 0,10–0,15 → ψ = 0,15

на с.11: при наплавке в СО₂ принимается F_в = 0,3–0,7 см²→ F_в = 0,5 см²; γ = 7,86 г/см³.

е) рассчитать массу наплавленного металла G_н

по формуле (15)

= 48,98·7,86 = 384,98 г

Объем наплавленного металла V_н для цилиндрической детали рассчитывается

по формуле (16)

= 0,001·3,14· 60·2,6·100 = 48,98 см³

d_д = 60 мм; L_д = 100 мм.

на с. 11: h_сл = ∆ _изн +∆_{мех.обр}= 0,6 + 2,0 = 2,6 мм;

∆ _изн = 0,6 мм; для наплавки в среде углекислого газа принимается ∆_{мех.обр} = 1,5–2,0 мм → ∆_{мех.обр} = 2,0 мм

ж) рассчитать расход электродной проволоки G_пр

по формуле (17)

= 384,98·(1 + 0,15) = 442,73 г

G_н = 384,98 г; ψ = 0,15

з) рассчитать время горения дуги t_o

по формуле (7)

= 0,121 ч

G_н = 384,98 г; I_св = 245 А; α_н = 12,97 г/А·ч;

и) рассчитать полное время сварки T

по формуле (8)

= 0,186 ч

на с. 12: К_п = 0,6–0,7 → К_п = 0,65

к) рассчитать расход электроэнергии А

по формуле (9)

= 1,48 кВт∙ч

U_д = 29 В; I_св = 245 А;

на с. 12: при постоянном токе η = 0,6–0,7 → η = 0,65; на постоянном токе W _o = 2,0–3,0 кВт → W_o = 2,5 кВт; T = 0,186 ч; t_o = 0, 121 ч.

5. Выбрать оборудование для наплавки

по табл. 13:

наплавка в среде СО₂; d_э = 1,6 мм; I_св = 245 А; v_пр = 236 м/ч; v_св = 8,08 м/ч → аппарат для автоматической сварки и наплавки А1408

6. Зарисовать схему наплавки в среде защитных газов

1 2 3 4

Суд и судебный процесс в Законах Хаммурапи

Охрана редких и вымирающих видов

Ремонт посудомоечных машин своими руками

Показатели тесноты корреляционной связи для многофакторной корреляционно-регрессионной модели

Дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение

Календарный (паспортный) и биологический возраст, их соотношения, критерии определения биологического возраста на разных этапах онтогенеза

Самый сильный аргумент, почему эволюция человека не могла быть