Механические свойства металла шва, не менее

Временное сопротивление разрыву, МПа Предел текучести, МПа Относительное удлинение, % Относительное сужение, % Темпера тура испытаний, °С Тип образ ца Ударная вязкость, Дж/ см2 Работа удара KV, ДЖ (среднее значение для трех образцов)
не менее
-40 -20 KCU KCU KCV - -

Химический состав наплавленного металла, %

Массовая доля элементов, %
углерод марганец кремний сера фосфор
не более
≤ 0,12 0,35-0,70 0,15-0,30 0,035 0,035

Силу сварочного тока, А, рассчитываем по формуле:

Iсв = К×dэ,

Механические свойства металла шва, не менее - student2.ru

где К - коэффициент, равный 50 А/мм; dэ=6 мм.

Iсв =300, А

Длину дуги (Lд, мм) выбираем по диаметру электрода:

Lд = 0,5×(dэ + 2) = 4 мм.

Механические свойства металла шва, не менее - student2.ru

Напряжение горения дуги (Uд, В) пропорционально длине дуги:

Uд = α + β×Lд=18 В,

Механические свойства металла шва, не менее - student2.ru

где α=10, β=2.

Расчет массы наплавленного металла, г, при ручной дуговой наплавке производим по формуле:

Qн = 10-3×l×F×γ=337,27,

Механические свойства металла шва, не менее - student2.ru

где l − длина свариваемого шва (мм), F – площадь поперечного сечения шва (мм2), γ – плотность электродного металла, для стали γ = 7,8 г/см3.

Время горения дуги, час, (основное время) определяем по формуле:

tо = Qнсв×αн=0,11,

Механические свойства металла шва, не менее - student2.ru

где Qн – масса наплавленного металла (г), Iсв – сила сварочного тока (А), αн – коэффициент наплавки (г/А×ч), (табл. 3 приложения).

Полное время сварки Тп (ч) определяем:

Tп = tоп=0,22,

Механические свойства металла шва, не менее - student2.ru

где tо - основное время горения дуги (ч), Кп – коэффициент производительности (Кп = 0,5÷0,7).

Массу расплавленного металла Qр (г) определяем, подчитав массу расплавленных электродов:

Qр = 10-3×γ×π×dэ2×(lэ – lог)×n/4=352,68,

Механические свойства металла шва, не менее - student2.ru

где γ − плотность электродного металла (для стали γ = 7,8 г/см3), dэ – диаметр электрода (мм), lэ− длина электрода (мм), lог − длина огарка (мм), (принимают lог = 50 мм), n=4 (число слоёв, проходов) .

Потери металла на угар и разбрызгивание характеризуются коэффициентом потерь ψ (%), который определяем по формуле:

ψ = 102×(Qр – Qн)/Qр=4,4,

Механические свойства металла шва, не менее - student2.ru

где Qр − масса расплавленного металла (г), Qн − масса наплавленного металла (г).

Скорость сварки Vсв (м/ч) определяем по формуле:

Vсв = 10-3×l/tо=4,09,

Механические свойства металла шва, не менее - student2.ru

где l – длина сварного шва (мм), tо − основное время горения дуги (ч).

Полный расход электроэнергии на сварку А (кВт·ч) определяем по формуле:

А = Iсв×Uд×tо=594,

Механические свойства металла шва, не менее - student2.ru

где Iсв − сила сварочного тока (А), Uд−напряжение дуги (В), tо − основное время горения дуги (ч).

Свариваемость стали оцениваем примерно по формуле углеродного эквивалента:

Сэкв. = С + Мn/20 + Si/24 + Ni/15 + Cr/10 +Mo/10 + V/10 + Cu/13=0,3,

Механические свойства металла шва, не менее - student2.ru

где С, Mn, Si, Ni, Cr, Mo, V, Cu – содержание элементов в стали в процентах.

Химический состав стали О9Г2С ГОСТ 19281-89

C Si Mn Ni S P Cr N Cu As
до 0.12 0.5 - 0.8 1.3 - 1.7 до 0.3 до 0.04 до 0.035 до 0.3 до 0.008 до 0.3 до 0.08

Сэкв. ≤ 0,3%, то сталь хорошо сваривается в обычных условиях. Предварительный подогрев не требуется.

Приложение

Исходные данные

Таблица 1

№ вари- анта   Марка стали   Временное сопротивление при растяжении σв, МПа Толщина свариваемой детали s, мм   Длина шва ℓ, мм
09Г2С 11,0
ВСт3сп 4,0
6,0
20Г 2,5
3,0
15* 3,5
Ст3 4,0
16ГС 5,0
08ГДНФ 5,0
09Г2С* 5,5
12Г2СМФ* 6,0
14ГХНМ 6,5
15ХСН 8,0
16ГС* 7,5
12ГН2МФАЮ 8,0
14Х2ГМР* 8,5
20Х 9,0
12ХГН2МФБАЮ 9,5
18ХГТ* 10,0
16Г2АФ 10,5
15Г2СФ 11,0
16Г2АФД 11,5
09Г2* 12,0
20Г 12,5
10ХСНД 13,0
17Г1С 13,5
Ст4 14,0
10Г2* 14,5
25* 15,0
14Г2 15,5
10Г2С1Д* 16,0

* Требования к пластичности металла шва повышенные

Выбор типа электродов

Таблица 2

Тип электрода Область применения
Э34 Сварка малоуглеродистых и низколегированных сталей (sв Механические свойства металла шва, не менее - student2.ru 460 МПа)
Э42
Э46
Э50 Сварка среднеуглеродистых и низколегированных сталей (sв Механические свойства металла шва, не менее - student2.ru 550 МПа)
Э55
Э42А   К металлу шва предъявляют повышенные требования пластичности
Э46А
Э50А
Э60А
Э70   Сварка низколегированных сталей повышенной прочности (sв Механические свойства металла шва, не менее - student2.ru 600 МПа)
Э85
Э100
Э145
Э-М   Сварка теплоустойчивых сталей    
Э-МХ
Э-ХМ
Э-ХМФ
Э-ХМФБ
Э-Х5МФ
ЭФ-Х13     Сварка нержавеющих хромистых сталей (ферритного класса)
ЭФ-Х17
ЭФ-Х25
ЭФ-Х28
ЭА-1а Сварка нержавеющих хромоникелевых сталей (аустенитного класса), работающих в слабой агрессивной среде
ЭА-1Б Сварка нержавеющих хромоникелевых сталей (аустенитного класса), работающих в сильной агрессивной среде

Марка электрода

Таблица 3

Тип электрода Марка электрода Диаметр электрода dэ, мм Коэффициент наплавки αн, г/А×ч  
Э 42   ОЗС-23 ВСЦ-4 ОМА-2 АНО-6   2; 3 3; 4 2; 2,5; 3 4; 5 8,5 9,5
Э 42А УОНИ-13/45 СМ-11 2; 2,5; 3; 4; 5 3; 4; 5 8,5
Э 46   АНО-4 ОЗС-6 МР-3 ОЗС-21 3; 4; 5 3; 4; 5; 6 3; 4; 5; 6 3; 4; 5 8,5 7,5 8,5
Э 46А ВН-48 ОЗС-22Р УОНИ-13/55К 2,5; 3; 4; 5; 6 3; 4; 5; 6 3; 4; 5 9,5
Э 50 ВСЦ-4А 3; 4 9,5
Э 50А   УОНИ-13/55 АНО-11 ДК-50 2; 2,5; 3; 4; 5 3; 4; 5 4; 5 9,5
Э 55 УОНИ-13/55У 4; 5; 6
Э 60   ВСЦ-60 УОНИ-13/65 ОЗС-24 5; 6 2; 2,5; 3; 4; 5 3; 4 9,5 9,5
Э 70 ВСФ-75У
Э 85   УОНИ-13/85 НИАТ-3М 2; ВСФ-85 2; 2,5; 3; 4; 5 2,5; 3; 4; 5 3; 4 9,5 9,5
Э 100 ОЗШ-1 2; 2,5; 3; 4; 5 8,5

Выбор диаметра и длины электрода

Таблица 4

Толщина свариваемого металла s, мм 1,5–2,0 2,5–4,0 4,5–7,0 7,5–10,0 более10,0
Диаметр электрода dэ, мм
Коэффициент пропорциональности К, А/мм  
Длина электрода lэ, мм

Тип электрода

Таблица 5

Тип электрода Механические свойства металла сварного шва  
Временное сопротивление при растяжении σв, МПа Относительное удлинение δ, %   Ударная вязкость KCU, МДж/м2  
Э 38 0,3
Э 42 0,8
Э 42А 1,5
Э 46 0,8
Э 46А 1,4
Э 50 0,7
Э 50А 1,3
Э 55 1,2
Э 60 1,0
Э 70 0,6
Э 85 0,5
Э 100 0,5
Э 125 0,4
Э 150 0,4

Число слоев

Таблица 6

Толщина свариваемой стали s, мм 1,0–5,0 5,5–8,0 8,5–10,0 10,5–14,0 14,5–16,0  
Число слоев

Характеристика электродов для сварки различных типов стали

Таблица 7

Тип электрода Марка электрода Тип покрытия Род и полярность тока Пространственное положение шва Предел прочности шва sв, МПа
  Э34   АН-1   Р Переменный, постоянный любой полярности   Любое  
  Э42 ОММ-5 Р Переменный, постоянный любой полярности Любое
ОМА-2 Б Переменный, постоянный любой полярности Любое
  АНО-3   Р Переменный, постоянный любой полярности   Любое  
  Э42А УОНИ-13/45 Б Постоянный обратной полярности Любое
УП-1/45 Б То же, и переменный Любое
  Э46   ОЗС-6   Р Переменный и постоянный любой полярности   Любое  
  Э46А   Э-138/45Н   Б Постоянный обратной полярности   Любое  
  Э50   ВСЦ-3   Б Постоянный любой полярности   Любое  
    Э50А УОНИ-13/55 Б Постоянный обратной полярности Любое
УП-1/55 Б То же, и переменный Любое
Э55 УОНИ-13/55У Б Постоянный обратной полярности Нижнее, вертикальное    
Э60А УОНИ-13/65 Б Постоянный обратной полярности Любое  
Э70 ЛКЗ-70 Б Постоянный обратной полярности Нижнее  
Э85 УОНИ-13/85 Б Постоянный обратной полярности Любое  
Э100 ЦЛ-19-63 Б Постоянный обратной полярности Любое  
Э145 НИАТ1 Р-О Постоянный обратной полярности Любое  
Э-ХМФБ ЦЛ-27А Б Постоянный обратной полярности Любое  
Э-Х5МФ ЦЛ-17-63 Б Постоянный обратной полярности Любое  
ЭФ-Х13 УОНИ10Х13 Б Постоянный обратной полярности Нижнее, вертикальное  
ЭФ-Х17 УОНИ10Х17 Б Постоянный обратной полярности Любое  
ЭА-1Б ОЗЛ-17 Б Постоянный обратной полярности Любое  

Наши рекомендации