Расчет режимов автоматической сварки под флюсом низкоуглеродистых сталей

Расчет режимов сварки производится всегда для конкретного случая, когда известен тип соединения и толщина свариваемого металла, марка проволоки, флюса и способа защиты сварочной ванны от воздуха и другие данные по шву. Поэтому до начала расчетов следует установить по ГОСТ8713-79 или по чертежу конструктивные элементы заданного сварного соединения и по известной методике определить площадь сварного шва.

При этом необходимо учитывать, что максимальное сечение однопроходного шва, выполненное автоматом, не должно превышать 100мм² . Последовательность расчета технологических параметров режимов автоматической сварки низкоуглеродистых сталей следующая.

1. Устанавливают требуемую глубину проплавления h_m, мм. При односторонней сварке она равна толщине S металла h_m = S, а при двусторонней и угловой сварке h_m = 0,6S .

2. Определяют диаметр электродной проволоки

Диаметр электродной проволоки d_э желательно выбирать таким, чтобы он обеспечил максимальную производительность сварки (наплавки) при требуемой глубине проплавления. В большинстве случаев его выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла (табл.6.1).

Таблица 6.1- Значения диаметра электродной проволоки в зависимости от толщины свариваемого металла

S,мм	0,8 … 1	1,2	… 2		..3	3 … 5	6 … 8
dэ,мм	0,5…0,8	0,8	… 1	1,2	... 1,6	1,6 … 2	1,6 … 2

3. Определяют силу сварочного тока

Силу сварочного тока (А) определяют из выражения:

I _св= h_m/ k,

где k - коэффициент, зависящий от рода тока и полярности, диаметра электрода, а также марки флюса (по данным Института электросварки им. Е.О. Патона к=1,1 мм /100А).

4.Назначают напряжение на дуге.

Напряжение сварки определяют в зависимости от силы тока (Табл.6.2)

Таблица 6.2-Зависимость напряжения дуги от силы сварочного тока (флюс АН-348А)

Сила сварочного тока, А	180-300	300-400	500-600	600-700	700-850	850-1000
Напряжение дуги, В	32-34	34-36	36-40	38-40	40-42	41-43

5. Определяется коэффициент формы провара ψ_пр. Значение коэффициент формы провара ψ _пр определяется по графику (рис.6.2) в зависимости от силы тока, напряжения и диаметра электродной проволоки

Рис.6.2. Зависимость коэффициента формы провара от напряжения на дуге для проволоки диаметром d=2.

6. Определяют коэффициент формы валика ψ _в. Для швов, выполненных автоматической сваркой, ψ _в = 5 - 8.

7. Определяют геометрические параметры сварного шва.

За основу принимаются три размера: глубина проплавления – h, мм; ширина шва – B, мм и выпуклость шва – g, мм. Ширина шва B определяется из формулы y_пр= B / h . Выпуклость шва q определяют из формулы y_в= B / q.

8.Определяется площадь сечения наплавленного металла.

Площадь наплавленного металла можно определить по опытной формуле F_н.м = 0,751 *B*g, мм²

9. Определяется масса наплавленного металла. Массу наплавленного металла определяют по формуле

G_н.м = F_н.мLg, где G_н.м – масса наплавленного металла, г; F_н.м – площадь наплавленного шва; L – длина сварных швов на изделии, см;  – плотность металла, равная 7,8 г/см³.

10.Расход сварочной проволоки, определяется по формуле

,

гдеG_H.м – масса наплавленного металла, г; Ψ -коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание, принимается равным 0,02 ÷ 0,03.

11. Определяют коэффициент расплавления электродной проволоки. Коэффициент расплавления электродной проволоки сплошного сечения при сварке под флюсом определяется по формулам:

а) для переменного тока

б) для постоянного тока прямой полярности

в) для постоянного тока обратной полярности α_Р= 10 ÷ 12 г/А·ч

где d_ПР – диаметр проволоки, мм.

12.Определяется коэффициент наплавки α_Н.

Коэффициент наплавки определяется из формулы

α_Н = α_Р·(1-Ψ).

13. Скорость перемещения дуги

V_п.д= (a_н∙I_св)/(F_н.м.∙g).

14. Определяют скорость подачи электродной проволоки.

Скорость подачи электродной проволоки рассчитывается по формуле

V_п.п= a_rI_св F_эл.прg,м/ч,

где _ – коэффициент расплавления электродной проволоки, г/А  ч; I_св – сварочный ток; F_эл.пр – площадь поперечного сеченияэлектродной проволоки;  – плотность металла (для стали  =7,8 г/см³). Коэффициент расплавления электродной проволоки_ можно приближенно принять равным коэффициенту наплавки, т.е. 14 …16 г/А  ч.

15. Производительность сварки

G_H=a_н∙I_св∙ t.

16. Расход флюса, г/пог.м, определяется по формуле

Толщина слоя флюса зависит от силы сварочного тока и определяется по таблице 6.3.

Таблица 6.3-Зависимость толщина слоя флюса от силы сварочного тока
Cварочный ток, А	200-400	400-800	800-1200
Толщина слоя флюса, мм	25-35	35-45	45-60

17. Время горения дуги, ч, определяется по формуле

18. Полное время сварки, ч, определяется по формуле

где k_П – коэффициент использования сварочного поста принимается равным 0,6 ÷ 0,7.

19. Расход электроэнергии, кВт· ч, определяется по формуле

где U_Д– напряжение дуги, В; η– КПД источника питания: при постоянном токе 0,6÷0,7 , при переменном 0,8÷ 0,9; W_O– мощность источника питания, работающего на холостом ходе, кВт·ч (на постоянном токе 2,0÷ 3,0 кВт, на переменном – 0,2÷ 0,4 кВт).