Выбор метода ведения работ и режимов сварки
По условиям эксплуатации, назначению изделия, выбору материала указать способ сварки, если их будет несколько, указать в таблице сварных швов, какой шов сваривается каким способом. В соответствии с выбранным способом сварки и маркой металла произвести выбор режима сварки: подобрать основные и дополнительные параметры сварки.
Пример:
Решетчатая конструкция представляет собой пространственную конструкцию, ответственного назначения. Особенность изготовления таких изделий заключается в том , что большое количество сварных швов сосредоточенно на малом участке. Для того, чтобы обеспечить качество и надежность изготовления таких конструкций, наиболее рациональным является способ ручной дуговой сварки. Качество и бездефектная сварка обеспечиваются при правильном выборе режимов сварки.
Под режимом сварки понимают совокупность параметров, обеспечивающих качественное протекание процесса сварки и качества металла шва
Режимы сварки подразделяются на основные и дополнительные.
Расчет режимов для способа ручной дуговой сварки:
К основным показателям режима сварки относятся: диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение дуги, скорость сварки.
Дополнительные показатели режима сварки: род и полярность тока, тип и марка электрода, угол наклона электрода и другие.
1 Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения, типа шва согласно таблицы.
Таблица 1.4.1 – Зависимость диаметра электрода и толщины свариваемого металла
| Толщина металла | 0,5-1,5 | 1,5-3,0 | 3-5 | 6-8 | 9-12 | 13-20 |
| Диаметр электрода | 1,5-2 | 2-3 | 3-4 | 4-5 | 4-6 | 5-6 |
При уменьшении диаметра электрода , при том же токе, увеличивается глубина провара и сокращается ширина шва. При увеличении диаметра электрода увеличивается производительность груда, но возможно проплавление металла.
Полная марка электрода
,
где Э-50А- тип электрода,
УОНИ 13/55 – марка электрода,
4 – диаметр электрода,
У – применяется для углеродистых и низколегированных сталей,
Д – толстое покрытие электрода,
2 – класс качества,
Е380(3)- группа индексов, характеризующих механические свойства
наплавленного металла,
Р – рутиловое покрытие электрода,
2 – применяется для сварки во всех пространственных положениях, кроме
вертикального сверху вниз,
6 – для сварки на переменном токе и постоянном токе обратной полярности.
2 Сила тока влияет на глубину проплавления. Относительно малый ток ведет к неустойчивому горению дуги, непровару и малой производительности. Чрезмерно большой ток ведет к сильному нагреву электрода при сварке, увеличению скорости плавления электрода и непровару, повышенному разбрызгиванию электродного материала и ухудшению формирования шва.
Силу сварочного тока выбирают в зависимости от диаметра электрода по формуле:
Iсв. = k · Øэл, (2)
где k – коэффициент, А/мм (определяется по таблице);
Øэл - диаметр электрода, мм.
Таблица 1.4.2 – Зависимость коэффициента от диаметра электрода
| Диаметр электрода, мм | 1-2 | 3-4 | 5-6 |
| Коэффициент, А/мм | 25-30 | 35-40 | 40-60 |
При выполнении вертикальных и горизонтальных швов ток уменьшается на 10 -15%, а для потолочных на 15 - 20 % против принятого для сварки в нижнем положении, с тем чтобы жидкий металл не вытекал из сварочной ванны.
3 Скорость сварки - должна соответствовать скорости плавления электрода, чтобы сохранить постоянство длины дуги. Скорость перемещения не должна быть большой, т.к. металл электрода не успевает сплавляться с основным металлом - непровар. При малой скорости возможны перегрев и прожег металла, шов широкий, толстый, производительность сварки низкая.
Скорость сварка зависит от диаметра электрода, длины дуги, толщины металла.
V= 
(3)
где 
-коэффициент наплавки, Г/А*ч; для ручной дуговой сварки равен 9,8Г/А*ч, для полуавтоматической сварки – 11Г/А*ч.
- сила сварочного тока, в А.;
- удельная плотность металла, 7,8Г/см3 ;
площадь сечения сварного шва, мм2 .
4 Напряжение дуги оказывает влияние m ширину шва. При возрастании напряжения ширина шва увеличивается. При ручной дуговой сварке напряжение изменяется незначительно от 18 до 28 В, что не оказывает практического влияния на ширину шва.
(4)
𝜕 – диаметр электрода, в мм.
- сила сварочного тока, в А.
5. Масса наплавленного металла рассчитывается для определения
расхода электродов
,гр (5)
Где 𝐋 – длина сварного шва, в мм.
6. Определение расхода электродов
Кр*𝐆н, гр. (6)
где Кр – коэффициент расхода электродов, учитывающий потерю на угар, разбрызгивание и и огарки, составляет 1,35 – 1,45.
7. Основное время сварки(время горения дуги)
, ч (7)
8.Расход электроэнергии:
* 
(8)
8 Род и полярность тока - влияют на форму и размеры шва и зависят в основном от толщины металла и марки электрода, подбираются согласно сертификации электрода.
Расчет режимов для способа полуавтоматической сварки в среде защитных газов:
Способ сварки в среде защитных газов имеет как преимущества, так и недостатки.
Основные преимущества способа сварки в защитных газах:
- высокое качество сварных соединений, разнообразие металлов и их сплавов разной толщины, особенно при сварке в инертных газах из – за малого угара легирующих элементов;
- возможность сварки в различных пространственных положениях, отсутствие операций по засыпке и уборке флюса и удалению шлака;
- возможность наблюдения за образованием и формированием шва и легкость механизации и автоматизации процесса.
Недостатки способа:
- необходимость применения защитных мер против световой и
тепловой радиации сварочной дуги;
- возможность нарушения газовой защиты при сдувании струи;
- трудности в случаях необходимости осуществления водяного охлаждения горелок.
Вид разделки кромок и её геометрические размеры должны соответствовать ГОСТ 14771 – 76 или техническим условиям на изготовление изделия.
При сварке в углекислом газе многослойных швов перед наложением последующих слоёв поверхность предыдущего слоя следует тщательно очистить от брызг и образующегося шлака. Для защиты поверхности детали от брызг её покрывают специальными аэрозольными препаратами. Детали собирают с помощью струбцин, клиньев, скоб или на прихватках. Прихватки лучше выполнять в защитных газах тем же способом, которым будут проводить сварку. Прихватки перед сваркой осматривают, дефектные удаляют, а при сварке переваривают.
К основным параметрамсварочных режимов сварки в защитных газах относят:
-диаметр неплавящегося электрода или электродной проволоки;
- сварочный ток;
- напряжение дуги;
- скорость подачи электродной проволоки;
- скорость сварки;
- вылет электрода;
- расход защитного газа;
- наклон электрода вдоль оси шва;
- род тока и полярность.
Диаметр электродной проволоки выбирают в пределах 0,5…3мм в зависимости от толщины свариваемого металла и положения в пространстве.
Таблица1.4.3 Режимы полуавтоматической сварки в углекислом газе
| Катет шва, мм | Диаметр проволоки, мм | Режим сварки | Вылет электрода, мм | ||
| Сила тока, А | Напряжение на дуге,В | Расход газа. л/мин | |||
| 2.0 | 0.8 1,0 | 20-22 19-20 | 8 - 9 | 8 – 10 10 - 12 | |
| 3,0 | 1,0 1,2 1,4 | 21-22 22-23 21-22 | 9 - 10 | 10 – 12 12 – 15 14 - 16 | |
| 4,0 | 1.2 1.4 | 22-23 24-25 | 10 - 12 | 12 – 15 15 - 18 | |
| 5.0-6.0 | 1,4 1.6 | 27-28 27-29 | 12 - 15 | 18 - 20 |
С уменьшением диметра проволоки при прочих равных условиях повышается устойчивость горения дуги, увеличиваются глубина проплавления и коэффициент наплавки, уменьшается разбрызгивание жидкого металла. С увеличением диаметра проволоки должна быть увеличена сила тока.
Сварочный ток. С увеличение сварочного тока повышается глубина проплавления. Это приводит к увеличению доли основного металла в шве. Ширина шва вначале несколько увеличивается, а затем уменьшается. Сварочный ток устанавливается в зависимости от диаметра электрода и толщины свариваемого металла.
Напряжение на дуге. С увеличением напряжения дуги глубина проплавления уменьшается, а ширина шва увеличивается. Чрезмерное повышение напряжения дуги сопровождается повышенным разбрызгиванием жидкого металла, ухудшением газовой защиты и образованию пор в наплавленном металле. Напряжение дуги устанавливается в зависимости от выбранного сварочного тока.
Вылет электрода. С увеличением вылета электрода ухудшаются устойчивость горения дуги и формирование шва, а также увеличивается разбрызгивание жидкого металла. Очень малый вылет затрудняет наблюдение за процессом сварки, вызывает частое подгорание газового сопла и токоподводящего контактного наконечника. Кроме вылета электрода необходимо поддерживать определенное расстояние от сопла горелки до поверхности свариваемого металла, так как с увеличением этого расстояния ухудшается газовая защита зоны сварки и возможно попадание кислорода и азота воздуха в расплавленный металл. Вылет электрода, а также расстояние от сопла горелки до поверхности металла устанавливают в зависимости от выбранного диаметра электродной проволоки.
Расход защитного газа. Зависит в основном от выбранного диаметра электродной проволоки и тепловой мощности сварочной дуги или от силы тока. Скорость сварки, конфигурация изделия и наличие движение воздуха, ветра, сквозняков должны быть учтены при выборе расхода газа.
Скорость сварки. Скорость устанавливают в зависимости от толщины свариваемого металла и с учетом обеспечения хорошего формирования шва.
Таблица 1.4.4
Ориентировочные режимы полуавтоматической сварки в углекислом газе
| Толщина металла, мм | Ширина зазора, мм | Число слоёв | Диаметр проволоки, мм | Сила сварочного тока, А | Напряжение дуги, В | Скорость сварки м/ч |
| 0,6…1,0 | 0.5…0,8 | 0,5…0,8 | 50…60 | 20…25 | ||
| 1,2…2,0 | 0,8…1,0 | 1…2 | 0,8…1,0 | 70…100 | 18…20 | 18…24 |
| 3,0…5.0 | 1,6…2,0 | 1…2 | 1,6…2.0 | 180…200 | 26…28 | 20…22 |
| 6,0…8,0 | 1,6…2,0 | 2,0 | 280…300 | 28…30 | 24…30 |
С увеличением скорости сварки уменьшаются все геометрические размеры шва. Сварку металла большой толщины лучше выполнять более узкими валиками на большей скорости. При слишком большой скорости сварки конец электрода может выйти из зоны защиты и окисляться на воздухе. Мала скорость сварки приводит к чрезмерному увеличению сварочной ванны.
Скорость подачи электродной проволоки. Скорость подачи связана со сварочным током. Её устанавливают с таким расчетом, чтобы в процессе сварки не происходило коротких замыканий и обрывов дуги, а также плавление электрода было устойчивым. Скорость подачи определяем по формуле:
Vпод.пров 
. 
,
где Vпод.пров – скорость подачи проволоки;
Vсв – скорость сварки, определяемая по таблице;
Fш – площадь поперечного сечения шва;
площадь электродной проволоки.
Наклон электродной проволоки вдоль оси шва. Влияет на глубину проплавления и качество шва. При сварке углом вперед труднее вести наблюдение за формированием шва, но лучше видны свариваемые кромки, и легче управлять электродом. Ширина шва при этом возрастает, глубина проплавления уменьшается. Сварку углом вперед рекомендуется применять при небольшой толщине металла. При сварке углом назад удобно наблюдать за формированием шва, повышается глубина проплавления, и наплавленный металл получается более плотным.