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,
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.
Напряжение горения дуги (Uд, В) пропорционально длине дуги:
Uд = α + β×Lд=18 В,
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,
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 = Qн/Ιсв×αн=0,11,
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 = tо/Кп=0,22,
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,
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,
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,
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,
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,
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  460 МПа) |
| Э42 | |
| Э46 | |
| Э50 | Сварка среднеуглеродистых и низколегированных сталей (sв 550 МПа) |
| Э55 | |
| Э42А | К металлу шва предъявляют повышенные требования пластичности |
| Э46А | |
| Э50А | |
| Э60А | |
| Э70 | Сварка низколегированных сталей повышенной прочности (sв 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 |