Практическая работа № 24

Тема: Подбор параметров режима сварки в среде СО2 расчетным, табличным методами и по номограммам. Их сравнение

Время выполнения заданий – 24урок

 

      Расчет режимов сварки в среде углекислого газа

Сварка в среде углекислого газа широко применяется при изготовлении конструкций из углеродистых, низколегированных, теплоустойчивых сталей, среднелегированных, хромоникелевых и аустенитных сталей.

Основные типы соединений, выполняемые в среде углекислого газа, регламентированы ГОСТ 14771-76.

Основными параметрами режима сварки в среде углекислого газа являются:

1. Диаметр электродной проволоки, dэл, мм.

2. Сила сварочного тока, Iсв, А.

3. Напряжение на дуге, Uд, В.

4. Скорость сварки, Vсв, м/ч.

5. Расход защитного газа, qr.

Дополнительными параметрами режима являются:

6. Род тока.

7. Полярность при постоянном токе.

 . Расчет режима сварки в среде углекислого газа швов стыковых соединений

Швы стыковых соединений могут выполняться как с разделкой, так и без разделки кромок.

Диаметр электродной проволоки (dэл) выбирается в зависимости от толщины свариваемых деталей. При выборе диаметра электродной проволоки при сварке швов в нижнем положении следует руководствоваться данными таблицы 8

Таблица 8 - Выбор диаметра электродной проволоки для сварки швов стыковых соединений

Толщина металла, мм Форма подготовки кромок Зазор в стыке, мм Диаметр электродной проволоки, мм Число проходов
1 2 3 4 5
0,8-1,0 1,5-2,0 2,5-3,0 3,5-4,0

Встык, без разделки кромок

0-1,0 0-1,0 0-1,5 0-1,5 0,8 1,0 1,2 1,2 0,6 1 1 1 2 1
4,5-6,0 0-1,5 0,5-2,0 2,0 2,0 1 2
7,0-8,0 0,5-2,0 2,0 2
9,0-10,0 0,5-2,5 2,0 2
11,0-12,0 1,0-3,0 2,0 2
13,0-14,0 15,0-16,0 V – образная односторонняя 1,0-2,5 1,0-2,5 2,0 2,0 2 3
17,0-18,0 19,0-20,0 21,0-22,0 23,0-24,0 25,0-28,0 V – образная двусторонняя 1,0-2,5 1,5-2,5 1,5-2,5 1,5-2,5 1,5-2,5 2,0 2,0 2,0 3,0 3,0 4 4 5 5 6

Сила сварочного тока, (Iсв) выбирается в зависимости от глубины провара (h) и определяется по табл. 9.

Таблица 9 - Определение сварочного тока в зависимости от глубины провара

Толщина свариваемых деталей, мм Формула определения сварочного тока
Меньше или равна 2 Меньше и равна 5 Больше 5 Iсв = (90-100)·h Iсв=(80-90)·h Iсв=(70-80)·h

Глубина провара (h) при сварке с первой стороны определяется по формуле:

h = S / 2 ± 1 мм, (18)

где S – толщина свариваемых деталей, мм.

Напряжение на дуге (Uд) выбирается по табл. 10.

Таблица 10 - Напряжение на дуге в зависимости от силы сварочного тока

Сила сварочного тока, А Напряжение на дуге, В
50-100 120-150 160-200 210-250 260-300 310-450 460-500 17-20 21-23 24-27 25-30 30-34 32-34 32-34

Скорость сварки (Vсв) определяют по табл. 11.

Таблица 11 - Определение скорости сварки в зависимости от диаметра электродной проволоки

Диаметр электродной проволоки, мм Формула для определения скорости сварки, м/ч
0,8-1,6 1,8-2,6 3,0-4,0 Vсв = Vсв = Vсв =

Расход углекислого газа (qr) выбирают по данным табл.12 в зависимости от марки свариваемого металла и толщины металла.

Таблица 12 - Расход углекислого газа в зависимости от толщины свариваемого металла стыкового соединения

Толщина металла, мм Расход углекислого газа, л/мин
1,0-3,0 4,0-8,0 9,0-12,0 13,0-28,0 8-10 15-16 18-20 24-25

Результаты расчета режима сварки стыкового шва следует занести в табл. 13.

Таблица 13 - Режимы сварки стыкового шва в среде углекислого газа

Толщина металла, мм

Эскиз соединения

Параметры режима

Расход газа, л/мин

dэл, мм Iсв, А Uд, м/ч Vсв, м/ч Число проходов “n”
               

3.2. Расчет режима сварки в среде углекислого газа угловых швов сварных соединений

При сварке угловых швов диаметр электродной проволоки выбирается в зависимости от толщины металла по табл. 14.

Таблица 14 - Выбор диаметра электродной проволоки для сварки угловых швов

Толщина металла, мм Форма подготовки кромок Катет шва, мм Зазор в стыке, Диаметр электрод. проволоки, мм Число проходов «n»
0,8-1,0 1,5-2,0 3,0-4,0

Угловое без разделки кромок

1 2-3 3-6 1 1 1 0,5-1,0 0,8-1,2 1,2 1 1 1
4,0-5,0 5-6 1 1,2 1,6 2 1
5,0-6,0 7,0-8,0 9,0-10,0 11,0-13,0 5-6 6-9 9-11 11-14 1 1 1 1 2,0 2,0 2,0 2,0 1 2 2 3
14,0-16,0 13-16 1 1 2,0 2,5 5 4
17,0-20, 20-22 1,5 2,0 2,5 9 8
21,0-28,0 24-27 1,5 2,0 3,0 12 9

Напряжение на дуге (Uд), силу тока (Iсв), скорость сварки (Vсв) определяют по номограмме (рис. 2).

Режимы полуавтоматической (механизированной) и автоматической сварки в углекислом газе низкоуглеродистых и низколегированных сталей

Толщина металла, мм Катет шва, мм Зазор, мм Число слоев Диаметр электродной проволоки, мм Сила тока, А Напряжение дуги, В Скорость сварки, м/ч Расход газа на один слой, л/мин

Стыковые швы

1,2…2,0 3…5 6…8 8…12 - - - - 0,8…1,0 1,6…2,0 1,8…2,2 1,8…2,2 1…2 1…2 1…2 2…3 0,8…1,0 1,6…2,0 2,0 2,0 70… 100 180… 200 250… 300 250… 300 18…20 28…30 28…30 28…30 18…24 20…22 18…22 16…20 10…12 14…16 16…18 18…20

Угловые швы

1,5…2,0 3,0…4,0 5,0…6,0 6,0…8,0 8,0…10,0 10,0…12,0 12,0…14,0 14,0…16,0 16,0…18,0 18,0…20,0 22,0…24,0 1,2…2,0 3,0…4,0 5,0…6,0 6,0…7,0 7,0…9,0 7,0…9,0 9,0…11,0 11,0…14,0 13,0…16,0 16,0…18,0 22,0…24,0 - - - - - - - - - - - 1 1 1 1 1…2 1…2 1…2 3 3 3-4 4-5 08 1,2 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 60…75 120… 150 260… 300 280… 300 300… 320 310… 340 320… 350 330… 350 340… 360 340… 360 340… 370 18…20 20…22 28…30 28…30 28…30 30…32 30…32 30…32 30…32 30…32 30…32 16…18 16…18 29…31 29…31 30…32 30…32 30…32 30…32 30…32 30…32 30…32 6…8 8…10 16…18 16…18 17…19 17…19 17…19 18…20 18…20 18…20 18…20

Оптимальные режимы сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей порошковыми проволоками

(нижнее положение)

Марка проволоки

Диаметр проволоки, мм

Стыковой шов,

Угловой шов в лодочку,

Сила тока, А Напряжение дуги, В Скорость подачи проволо-ки, м/ч Сила тока, А Напряжение дуги, В Скорость подачи проволо-ки, м/ч
ПП-1ДСК ПП-2ДСК ПП-АН3 ПП-АН4 ЭПС-15/2 1,8 2,3 3,2 2,3 2,2 200…350 400…450 450…525 500…600 320…360 22…30 25…31 26…32 28…29 29…32 … 382 265 382 337 200…300 340…380 450…560 440…475 320…330 26…31 29…32 27…31 30…34 29…32 - 382 265 382 337

Механические свойства швов при сварке низкоуглеродистых сталей порошковыми проволоками

Марка проволоки

σт, МПа

σв, МПа

δ5, %

Ударная вязкость (Дж/см2) при температуре, 0С

+20 -20 -40 -60
ПП-1ДСК ПП-2ДСК ПП-АН3 ПП-АН4 ПП-АН7 ЭПС-15/2 - 360 395 416 - 416 536 481 514 530 520 501 26,0 30,1 30,2 26,7 28,4 26,6 78 160 - - 199 163 43 139 126 111 143 140 8 123 92 129 26 63 6 84 27 27 12 7

Примерные режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом высоколегированных сталей

Толщина металла, мм Тип соединения Сила тока, А Расход аргона, л/мин Скорость сварки, м/ч

Ручная сварка

1 2 3 С отбортовкой 35…60 75…120 100…140 3,5-4 5…6 6…7 - - -
1 2 3 Встык без разделки кромок с присадкой 40…70 80…130 120…160 3,5…4 5…6 6…7 - - -

Автоматическая сварка

1 2 4 Встык с присадкой 80…140 140…240 200…280 4 6…7 7…8 30…60 20…30 15…30
1 2,5 4 Встык без присадки 60…120 110…200 130…250 4 6…7 7…8 35…60 25…30 25…30

Примечание: Диаметр присадочной проволоки 1,6…2мм; ток постоянный прямой полярности.

Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки встык плавящимся электродом высоколегированных сталей в нижнем положении

Толщина металла, мм Подготовка кромок Число слоев Диаметр сварочной проволоки, мм Сила тока, А Скорость сварки, м/ч Расход аргона, л/мин

Автоматическая сварка

2 Без разделки 1 1 200…210 70 8…9

5

10

V-образная разделка под углом 500

То же

1

2

1 260…275 44 8…9
2 330…440 15…30 12…17

Полуавтоматическая сварка

4 8 Без разделки V-образная разделка 1 2 1,0…1,6 1,6…2,0 160…300 240…360 - - 6…8 11…15

Ориентировочные режимы дуговой сварки высоколегированных сталей без разделки кромок плавящимся электродом в углекислом газе

Толщина металла, мм Шов Диаметр свароч- ной проволоки, мм Вылет электрода, мм Сила тока, А Напряжение дуги, В Скорость сварки, м/ч Расход углекислого газа, л/мин
1 3 6 8 10 Односторонний То же Двусторонний То же То же 1 2 2 3 2 3 2 3 - 15 15 15 15…20 20…25 15…20 25…30 80 230…240 250…260 350…360 380…400 430…450 420…440 530…560 16 24…28 28…30 30…32 30…32 33…35 30…32 34…36 80 45…50 30 - 30 - 30 - 10…12 12…15 12…15 - 12…15 - 12…12 -

Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки алюминия трехфазной дугой

Толщина металла, мм

Способ сварки

Диаметр, мм

Vсв, м/ч

(Vсв·103, м/с)

Iсв, А

Примечание

Вольфрамового электрода Присадочной проволоки
2 Ручная 1,5…2 2…3 10…12 (2,8…3,3) 60

Сварка на весу

6 Ручная 3 3 8…12 (2,2…3,3) 150
10 Механизированная 8 2 28…30 (7,8…8,4) 390…430

Сварка без разделки кромок на подкладке

20 Механизированная 10 2,5 7…8 (1,8…2,2) 520…550
30 Механизированная 10 2,5 4…6 (1,1…1,7) 620…650

Рекомендуемые режимы сварки плавящимся электродом в защитных газах алюминиевых сплавов типа АМг

Толщина металла, мм

Тип разделки

Число проходов

Диаметр электрода, мм

Первый проход

Последующие проходы

Сила тока, А Напряжение дуги, В Ско-рость сварки, м/ч Сила тока, А Напряжение, В Ско-рость сварки, м/ч
10 15 25 40 50 - V-образная То же Х – образная То же 2 4 8 20 15 2 2 2,5 2 2,5 250…300 250…300 400…440 280 400 22…24 24…26 26…28 25…27 24…26 20…25 20…25 40…45 35 16 370…390 370…390 400…440 370…390 420…440 28…30 28…30 27…29 27…29 26…28 20 20 15…20 27 23

Примечание. Расход аргона 15…20 л/мин

Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом магниевых сплавов

Объединение

Толщина листов, мм

Сварочный ток Iсв, А

Скорость сварки, м/ч

Присадочная проволока

Расход аргона, л/мин

d, мм vпод, м/ч

Механизированная сварка

В стык, без разделки, один проход

2 165…175 24 2,0 120 12…14
3 180…200 20 2,5 95…100 14…16
6 280…290 18 2,5 90…100 16…18

Ручная сварка

Встык без разделки, один проход

2 100…105 - 2,5 - 12…14
3 180…190 - 2,5 - 12…14
Встык, с разделкой, три прохода 6 200…220 - 4,0 - 16…18

Режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом, рекомендуемые для листов титана

Толщина металла, мм

Диаметр, мм

Сила тока, А

Скорость сварки, м/ч

Присадочного прутка Электрода
0,3…0,7 - 1,6 40 55
0,8…1,2 - 1,6 60…80 40…50
1,5…2,0 2,0…2,5 2,0 80…120 35…40
2,5…3,5 2,0…2,5 3,0 150…200 35…40

Режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом, рекомендуемые для листов титана

Толщина металла, мм

Диаметр, мм

Сила тока, А

Скорость сварки, м/ч

Присадочного прутка Электрода
0,3…0,7 - 1,6 40 55
0,8…1,2 - 1,6 60…80 40…50
1,5…2,0 2,0…2,5 2,0 80…120 35…40
2,5…3,5 2,0…2,5 3,0 150…20 35…40

Режимы сварки титана и его сплавов плавящимся электродом в защитных газах

Диаметр электрода, мм Сила тока, А Диапазон свариваемых встык листов (без разделки кромок), мм Напряжение дуги, В Скорость сварки, м/ч Вылет электрода, мм Расход аргона, л/мин

Сварка в аргоне

0,6…0,8 1,0…1,2 1,6…2,0 3,0 4,0 5,0 150…250 280…320 340…520 480…750 680…980 780…1200 4…8 5…10 8…12 14…34 16…36 16…36 22…24 24…28 30…34 32…34 32…34 34…38 30…40 30…40 20…25 18…22 16…18 14…16 10…14 17…20 20…25 30…35 35…40 40…45 20…30 25…35 35…45 40…50 50…60 50…60

Сварка в гелии

0,6…0,8 1,0…1,2 1,6…2,0 3,0 4,0 5,0 150…250 280…320 340…520 480…750 680…980 780…1200 4…6 4…8 5…10 10…28 12…32 12…32 28…32 32…36 38…40 42…48 46…50 46…52 30…40 30…40 20…25 18…22 16…18 14…16 10…14 17…20 20…25 30…35 40…50 45…55 30…40 35…45 70…90 80…100 100…120 100…120

 

Рисунок. 2. Номограмма для определения режимов полуавтоматической сварки в среде углекислого газа угловых швов диаметром электродной проволоки 1,6 мм

Чтобы определить режим сварки, обеспечивающий необходимый катет шва, выбирают точку, лежащую на линии заданного катета (Кр), в области, ограниченной штриховыми линиями, в зависимости от того, какой шов требуется получить: вогнутый, плоский или выпуклый.

Из этой точки провести линии на ось ординат, где получим значение сварочного тока, и ось абсцисс, где получим значение скорости сварки.

Напряжении на дуге берется в ближайшем прямоугольнике.

Расход углекислого газа выбирается по табл. 15.

Таблица 15 - Расход углекислого газа в зависимости от толщины свариваемого углового соединения

Толщина металла, мм Расход углекислого газа, л/мин
0,8-4,0 5,0-8,0 9,0-16,0 17,0-20,0 21,0-28,0 9-10 12-18 18-20 20-22 22-24

Результаты определения режимов сварки угловых швов следует занести в табл. 16.

Таблица 16 - Режимы сварки углового шва в среде углекислого газа

Толщина металла, мм

Эскиз соединения

Параметры режима

Расход газа, л/мин

Катет шва, мм dэл, мм Iсв, А Uд, м/ч Vсв, м/ч Число проходов
                 

Ориентировочные режимы механизированной (полуавтоматической) и автоматической сварки приведены в приложении Б

4. Расчет режимов механизированной (полуавтоматической) и автоматической сварки под слоем флюса

Конструктивные элементы подготовки кромок и виды сварных соединений (стыковые, угловые, тавровые, нахлесточные) для автоматической и механизированной сварки под слоем флюса регламентированы ГОСТ 8713-79.

Основными параметрами режима автоматической и механизированной сварки под слоем флюса, оказывающим влияние на размеры и форму шва, являются:

1. Диаметр электродной (сварочной) проволоки, dэл, мм.

2. Сила сварочного тока, Iсв, А.

3. Напряжение на дуге, Uд, В.

4. Скорость подачи электродной проволоки,Vп.п., м/ч.

5. Скорость сварки, Vсв, м/ч.

Дополнительными параметрами режима являются:

6. Род тока.

7. Полярность (при постоянном токе).

8. Марка флюса.

1. Расчет режима сварки швов стыковых соединений

Расчет режима сварки начинают с того, что задают требуемую глубину провара при сварке с первой стороны, которая устанавливается равной:

h = S/2 ± (1-3), мм, (19)

где S – толщина металла, мм.

Силу сварочного тока, необходимую для получения заданной глубины проплавления основного металла, рассчитывают по формуле:

Iсв = (80-100)·h, А. (20)

Диаметр сварочной проволоки рассчитывают по формуле:

dэл = 2 Iсв / j·π, мм, (21)

где Iсв – сила сварочного тока, А; π – 3,14;

j – плотность тока, приближенные значения которой приведены в табл. 17.

Таблица 17 - Допускаемая плотность тока в электродной проволоке при автоматической сварке стыковых швов

Диаметр электродной проволоки, мм 6 5 4 3 2 1
Допускаемая плотность тока, А/мм2 25-45 30-50 35-60 45-90 65-200 90-400

Напряжение на дуге принимают для стыковых соединений в пределах 32-40 В. Большему току и диаметру электрода соответствует большее напряжение на дуге. Выбрать конкретное напряжение.

Определяют коэффициент наплавки (LН), который при сварке постоянным током обратной полярности LН = 11,6±0,4 г/А ч, а при сварке на постоянном токе прямой полярности и переменном токе по формуле:

L = A + B · Iсв/dэл , г/А·ч, (22)

где Iсв – сила сварочного тока, А;

dэл - диаметр электродной проволоки, мм;

А, В – коэффициенты, значения которых приведены в табл. 18.

Таблица 18 - Значения коэффициентов А и В

Марка флюса

Коэффициент А

Коэффициент В

Постоянный ток прямой полярности Переменный ток Постоянный ток прямой полярности Переменный ток
АН-348А АН-348 АН-348Ш 2,3 2,8 1,4 7,0 7,3 6,0 0,065 0,095-0,120 0,081 0,040 0,048-0,058 0,038

Скорость сварки электродной проволокой диаметром 4-6 мм определяют по формуле:

V = (20-30) · 103 / Iсв, м/ч; (23)

а электродной проволокой диаметром 2 мм по формуле

V = (8-12) · 103 / Iсв, м/ч. (24)

Скорость подачи сварочной проволоки(Vn.n.) определяют по формуле:

Vп.п. = 4· LН · Iсв / π · dэл 2, м/ч, (25)

где LН – коэффициент наплавки, г/А·ч; π – 3,14;

dэл – диаметр электродной проволоки, мм;

γ – удельный вес наплавленного металла, г/см3 (7,8 г/см3 – для стали);

Iсв – сила сварочного тока, А.

Результаты, расчетов режима сварки стыковых соединений следует занести в табл. 19.

Таблица 19 - Режимы сварки стыкового шва

Зазор в стыке, мм

Режимы сварки

dэл, мм Iсв, А Ug, Vсв,м/ч Vп.п.м/ч
           

4.2. Расчет режима сварки угловых швов сварных соединений

Расчет режима сварки ведется в следующей последовательности:

Зная катет шва (К), определяют площадь поперечного сечения наплавленного металла, которая для шва без выпуклости высоты усиления определяется по формуле:

, мм2, (26)

где К – катет шва, мм;

а для шва с выпуклостью (с высотой усиления) – по формуле:

, мм2, (27)

где g – выпуклость углового шва величины усиления, мм.

Выбирают диаметр электродной проволоки. Следует иметь в виду, что угловые швы с малым катетом (К=3-4мм) можно получить при использовании проволоки диаметром 2 мм; швы с катетом (К=5-6мм), получают при сварке проволокой диаметром 4-5 мм. Сварка диаметром более 5 мм не обеспечивает необходимого провара вершины углового шва и поэтому практического применения не находит, максимальный катет углового шва, который можно получить за один проход, независимо от диаметра электродной проволоки, равен 10 мм.

Для принятого диаметра электрода подбирают плотность тока по таблице 21, а затем определяют силу сварочного тока по формуле:

Iсв = π · dэл2/ 4 · j, А, (28)

где j – допускаемая плотность тока в электродной проволоке при сварке угловых швов (табл. 20); π – 3,14;

dэл – диаметр электродной проволоки, мм.

Таблица 20 - Допускаемая плотность тока в электродной проволоке при сварке угловых швов

Диаметр электродной проволоки, мм 5 4 3 2
Допускаемая плотность тока, А/мм2 30-40 35-50 50-85 60-150

Затем по рис. 3, зная величину сварочного тока и диаметр электродной проволоки, устанавливают оптимальное напряжение на дуге (UД).

При этом следует выбирать значения напряжения на дуге ближе к нижнему пределу диапазона оптимальных напряжений.

Рисунок. 3. Зависимость Ψпр ст величины сварочного тока и напряжения на дуге. Ток переменный. Флюс марки ОСЦ-45:аdэл = 2мм; бdэл =4 мм; вdэл = 5 мм; гdэл = 6 мм.

Зная площадь сечения наплавленного металла за один проход определяютскорость сварки по формуле:

V = LH · Iсв / FH · γ, м/ч, (29)

где LH - коэффициент наплавки электродной проволоки, г/А·час;

Iсв – сила сварочного тока, А;

FН – площадь наплавленного металла, см2;

Y – удельный вес наплавленного металла, г/см3 (7,8 г/см3 – для стали).

Скорость подачи электродной проволоки (Vn.n.) определяется по формуле:

Vп.п. = 4 · LH · Iсв / FH · γ, м/ч, (30)

где LH-коэффициент наплавки, г/А час;

Iсв- сила сварочного тока, А;

dэл – диаметр электродной проволоки, мм;

γ – удельный вес наплавленного металла, г/см3

(7,8 г/см3 – для стали).

Результаты расчета режима сварки и размеров угловых швов следует свести в табл. 21.

Таблица 21 - Режимы сварки углового шва

Зазор в стыке, мм

Режимы сварки

dэл, мм Iсв, А Ug, Vсв,м/ч Vп.п.м/ч
           

 

 


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: