Выбор и расчет режимов сварки

Режимом сварки называется совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, форм, качества. При всех дуговых способах сварки такими характеристиками являются следующие параметры: диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение на дуге, скорость перемещения электрода вдоль шва (скорость сварки), род тока и полярность. При механизированных способах сварки добавляется ещё один параметр - скорость подачи сварочной проволоки, а при сварке в защитных газах - удельный расход защитного газа.

Параметры режима сварки влияют на форму, и размеры шва. Поэтому, чтобы получить качественный сварной шов заданных размеров, необходимо правильно подобрать режимы сварки, исходя из толщин свариваемого металла, типа соединения и его положения в пространстве. На форму и размеры шва влияют не только основные параметры режима сварки; но также и технологические факторы, как род и плотность тока, наклон электрода и изделия, вылет электрода, конструкционная форма соединения и величина зазора.

2.5.1 Основными параметрами режима ручной дуговой и полуавтоматической сварки в защитных газах являются: сварочный ток, диаметр, скорость сварки, род и полярность тока.

Расчёт режима сварки производится всегда для конкретного случая, когда известен тип соединения, толщина свариваемого металла, марка проволоки и способ защиты от протекания расплавленного металла в зазор стыка. Поэтому до начала расчёта следует установить по ГОСТу 5264-80, ГОСТу 14771-76 конструктивные элементы заданного сварного соединения.

Определение режима ручной дуговой сварки начинают с выбора диаметра электрода.

Диаметр электрода - выбирают в зависимости толщины метала, катета шва, положения шва в пространстве - таблица 2.5.

Таблица 2.5 Примерное соотношение между толщиной метала S и диаметром электрода dэ при сварке в нижнем положении.

S, мм	1-2	3-5	4-10	12-24	30-60
dэ, мм	2-3	3-4	4-5	5-6	6-8

Сила тока выбирается в зависимости от диаметра шва длины его рабочей части, состава покрытия, положения сварки и т.д. Чем больше сила тока, тем интенсивнее расплавляется его рабочая часть и тем выше производительность сварки. Но это правило может приниматься с некоторыми оговорками. При чрезмерном токе для выбранного диаметра электрода происходит перегрев рабочей части, что чревато ухудшением качества шва, разбрызгиванием капель жидкого металла и даже может привести к сквозным прогораниям деталей. При недостаточной силе тока дуга будет неустойчива, часто будет обрываться, что может привести к непроварам, не говоря уже о качестве шва. Чем больше диаметр электрода, тем меньше допустимая плотность тока, так как ухудшаются условия охлаждения сварочного шва.

Опытные сварщики силу тока определяют экспериментальным путем, ориентируясь на устойчивость горения дуги. Для тех, кто еще не имеет достаточного опыта, разработаны следующие расчетные формулы: Для наиболее распространенных диметров электрода (3 -6 мм)

Iсв = (20 + 6×dэ )×dэ (2.2)

где: Iсв-сила сварочного тока.

Для электродов диаметром менее 3 мм ток подбирают по формуле:

Icв = 30×dэ (2.3)

или

Iсв = К×d (2.4)

где, К-коэффициент, зависящий от диаметра электрода; dэ - диаметр электрода, указан в таблице 2.6.

Таблица 2.6 Зависимость коэффициента от диаметра электрода

d, мм
К	25-30	30-45	35-50	40-45	45-60

Сварку швов в вертикальном и потолочном положениях выполняют, как правило, электродами диаметром не более 4 мм. При этом сила тока должна быть на 10-20% ниже, чем для сварки в нижнем положении. Кроме того, на силу тока оказывает полярность и вид тока. К примеру, при сварке постоянным током с обратной полярностью катод и анод меняются местами и глубина провара увеличивается до 40%. Глубина провара при сварке переменным током на 15 - 20% меньше, чем при сварке постоянным током. Эти обстоятельства следует учитывать при выборе режимов сварки.

Скорость ручной дуговой сварки (перемещения дуги)- зависит от квалификации сварщика и обычно выбирается в диапазоне 4-8 м/ч, а также в значительной степени влияет коэффициент наплавки применяемых электродов и сила сварочного тока. С увеличением скорости сварки снижается глубина провара и ширина шва. Влияние скорости компенсируют увеличением силы тока.

Напряжение ручной сварки - зависит от величины сварочного тока и длины самой дуги. В ручной дуговой сварке, чем меньше напряжение тока, тем меньше напряжение на дуге. Напряжение дуги при ручной дуговой сварке изменяется в приделах 20−30 В и при проектировании технологических процессов ручной сварки не регламентируется.

Полярность и род тока - во многом определяют количество теплоты, которое выделится на изделие во время сварки, а также от толщины и марки электрода.

Вид покрытия - оказывает влияние: на скорость плавления электрода, а также от величины плотности сварочного тока.

К дополнительным параметрам ручной дуговой сварки относят: величину вылета электрода, состав и толщину покрытий электрода, положение электрода и положение изделия при сварке.

Сварка под углом больше 90 градусов выполняется только углом назад, но при этом расплавленный металл вытесняется в противоположном направлении, то есть в хвостовую часть. Такой режим сварки может значительно увеличить глубину проплавления.

Таблица 2.7 Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки

Диаметр, мм	Положение шва
нижнее	вертикальное	потолочное
1,5	25-40 60-70	45-65 55-70	45-65 55-70
3.0	70-100	80-100	80-100
4.0	90-140	140-170	140-170

Полярность и род тока - зависит от толщины и марки электрода.

Плотность тока в зависимости от диаметра проволоки указана в таблице 2.8.

Таблица 2.8 Допускаемая плотность тока (А/мм²) в зависимости от диаметра электрода при ручной дуговой сварке

Вид покрытия	Диаметр стержня электрода, мм
Кислое, рутиловое Основное
14-20 13-18,5	11,5-16 10-14,5	10-13,5 9-12,5	9,5-12,5 8,5-12,0

2.5.2 Выбор режима сварки в углекислом газе, а также в смеси газов производится в зависимости от толщины и свойств свариваемого металла, типа сварного соединения и положения сварного шва в пространстве на основании обобщённых опытных данных [11].