Определение технологических коэффициентов

ПРИ ДУГОВОЙ СВАРКЕ СТАЛИ

Цель работы:

1) исследовать влияние сварочного тока на значения коэффициентов расплавления a_р, наплавления a_н, потери на угар и разбрызгивания ψпри сварке электродами заданной марки;

2) определить оптимальное значение сварочного тока при выполнении наплавочных работ электродом заданного диаметра.

Необходимые материалы и оборудование: электроды ОММ-5, К-2-55 или УОНИ-13/45 (выдаются преподавателем); пластины из низкоуглеродистой стали размером 200 ´ 80 ´ 10 мм; сварочный трансформатор ТС-300, весы лабораторные, секундомер.

Краткие теоретические сведения

На практике значение сварочного тока ориентировочно определяется по формуле:

,(1)

где I_св – сварочный ток, А;

k – коэффициент, для углеродистых сталей k = 35 – 50 А/мм;

d_эл – диаметр электрода, мм. Выбирается в зависимости от толщины свариваемых листов.

Таким образом, значение сварочного тока может выбираться в широких пределах расчетного интервала варьирования (например, при d_эл = 4 мм I_св = 140 – 200 А).

Интенсивность расплавления электродного металла характеризуется коэффициентом расплавления a_р,г/А×ч, – масса расплавленного металла в единицу времени, отнесенная к единице сварочного тока для данного режима сварки. С увеличением сварочного тока интенсивность теплового потока от горения дуги увеличивается пропорционально квадрату тока q = I²R. Поэтому a_р изменяется по параболическому закону (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Влияние сварочного тока на значении технологических коэффициентов при дуговой сварке плавящимся электродом

Производительность процесса сварки характеризуется коэффициентом наплавления a_н,г/А×ч, – масса наплавленного металла в единицу времени, отнесенная к единице сварочного тока для данного режима сварки.

потери электродного металла на разбрызгивание, испарение и окисление характеризуются коэффициентом потерь электродного металла ψ.

Проблема определения оптимального значения сварочного тока, при котором достигаются максимальная производительность и минимальные потери электродного металла, решается экспериментальным путем (см. рис. 2.1).

Как видно из рисунка 2.1, сварка при меньших значениях тока имеет более низкую производительность процесса вследствие снижения интенсивности расплавления электрода и увеличения потерь на разбрызгивание расплава в результате нестабильного (прерывистого) горения дуги и крупнокапельного переноса электродного металла в сварочной дуге.

С увеличением сварочного тока до определенного (оптимального) значения производительность процесса возрастает за счет стабильного горения дуги, мелкокапельного переноса электродного металла и увеличения скорости плавления электрода. Сварка при значениях тока выше оптимального часто приводит к снижению производительности процесса, так как увеличиваются потери на окисление и испарение электродного металла вследствие повышения температуры в зоне горения дуги.

Порядок выполнения работы

1) Ознакомиться со схемой включения в сварочную цепь измерительных приборов (рис. 2.2).

2) произвести настройку режима работы сварочного агрегата в зависимости от выбранного диаметра электродов.

3) Определить массу контрольной пластины (если пластина ранее подвергалась наплавке, нужно тщательно удалить с нее шлаковые корки) и массу электрода без обмазки. Данные занести в табл. 2.1.

4) произвести контрольную наплавку на контрольной пластине, расплавив за один опыт не менее ¾ длины электрода. В процессе наплавки замерить среднюю силу сварочного тока и время горения дуги.

5) после наплавки определить массу наплавленного на пластину металла и массу расплавленного металла электрода, для чего необходимо:

а) зачистить наплавленный валик от шлака и брызг до металлического блеска и взвесить. Разница в массе пластины до наплавки и после дает массу наплавленного металла G_н;

б) удалить с огарка электрода обмазку, зачистить его до металлического блеска и взвесить. Разница в массе электрода даст массу расплавленного металла электрода G_р. Данные занести в табл. 2.1.

Рис. 2.2. Схема включения измерительных приборов в сварочную цепь

Таблица2.1

Исходные данные для расчета технологических коэффициентов

Режим сварки Iсв,А	масса пластины, г	Масса наплавленного электродного металла Gн ,г	Масса прутка электрода, г	Масса расплавленного электродного металла Gр, г	Время наплавки t, с
до наплавки	после наплавки	до наплавки	после наплавки

6) вычислить коэффициент расплавления по формуле:

.(2)

7) Вычислить коэффициент наплавления по формуле:

. (3)

8) Вычислить потери на угар и разбрызгивание по формуле:

%. (4)

9) Исследовать влияние силы сварочного тока на коэффициенты расплавления, наплавления и на потери на угар и разбрызгивание, определить оптимальное его значение, для чего необходимо

а) повторить два цикла опытов при силе сварочного тока большей и меньшей на 25 – 30 % от рассчитанного по формуле (1) значения и приведенной выше методике;

б) полученные расчетные данные занести в табл. 2.2 и построить графики зависимости коэффициентов a_р, a_н и ψ от силы сварочного тока.

Таблица 2.2

Результаты опытов

Сила сварочного тока, А	Коэффициент расплавления aр, г/А×ч	Кэффициент наплавления aн, г/А×ч	Потери на угар и разбрызгивание ψ, %

Содержание отчета

1) Схема включения измерительных приборов.

2) Расчет коэффициентов a_р, a_н и y при различном значении I_св.

3) Описание методики проведения опытов, их результаты в виде табл. 2.1, 2.2 и графика.

4) Выводы.

2.4. Вопросы для самоконтроля и задания

1) Что характеризуют коэффициенты расплавления, наплавления и потери на угар и разбрызгивание, их размерность?

2) Может ли коэффициент наплавления быть больше коэффициента расплавления (если да, то в каких случаях)?

3) Как влияет плотность тока на потери электродного металла при ручной дуговой сварке?

4) От каких факторов зависит производительность электрической сварки плавящимся электродом?

5) Установите количественную взаимосвязь между коэффициентами a_р, a_н и y.

6) Определите количество наплавленного металла, если сварка производится электродом АНО (коэффициент наплавления a_н = 8 – 9 г/А×ч) при силе тока I = 140 А, время сварки t = 0,02 ч.

7) Определите количество расплавленного металла, если сварка производится электродами УОНИ 13/45 при силе тока I = 160 А, время сварки t = 0,32 ч и a_р = 8,5 г/А×ч.

8) Определите коэффициент наплавления a_н, если известны коэффициенты расплавления a_р = 14 г/А×ч и потерь y = 20 %.

Лабораторная работа 3