Полную тепловую мощность Q (Дж/с) дуги мож­но определить, пользуясь выражением

Q — (2.4)

где Км — коэффициент мощности (для постоянного тока К— 1; для переменного тока К—0,8...0,95); /св —сила тока в цепи, А; Uд — напряжение дуги, В.

Выделяющаяся тепловая энергия расходуется на нагрев и плавление электродного и основного металлов, а также элект­родного покрытия или флюса, часть энергии рассеивается в окру­жающую среду (табл. 2.1).

Эффективной тепловой мощное тью g (Дж/с) дуги называется количество теплоты, сообщенное заготовке ду­гой и расходуемое на нагрев и плавление электродного и приса­дочного металлов в единицу времени:

§ — Kyi /св (/д Л > (5-2)

где ц — эффективный КПД процесса нагрева металла дугой, ко­торый в зависимости от вида сварки имеет следующие значения: сварка угольными электродами и электродами с тонким покры­тием— 0,5...0,65; сварка электродами с толстым покрытием — 0,7...0,85; сварка неплавящимися электродами в защитных га­зах— 0,5...0,6; сварка под флюсом — 0,8...0,95; электрошлаковая сварка под флюсої — 9,7...0,85.

Погонной энер'ией Рт (Джс) сварки называется количество теплоты, сообщенное дутой заготовке ча единице дли­

где цСв — скорость сварки (см. далее).

Количество расплавленного Gp (г) или наплавленного G„ (г) в единицу времени электродного металла определяют, поль­зуясь приведенными ниже уравнениями.

Gp — сбр /св /св, (2.7)

где ар— коэффициент расплавления, г/(А-ч); tCB—время горе­ния дуги, ч. Коэффициентом расплавления называ­ется величина, соответствующая массе (г) электродного металла, расплавленного сварочным током силой 1 А за 1ч горения дуги.

Пои плавлении часть электродного металла теряется на раз­брызгивание, испарение и окисление, поэтому масса наплавлен­ного металла меньше, чем расплавленного. Для оценки количест­ва наплавленного металла вводится коэффициент наплав­ки ап [г/(А-ч)]. на значение которого оказывают влияние роди полярность тока, марка покрытия, состав электродной проволоки, а также пространственное положение, в котором выполняется сварка:

ан = Gjj Iсв Л (2.8

где GH — количество металла, (г), наплавленного за время tc* током силой /сг т. е.

Си = зн /Св гсв - (*--9)

В зависимости от вида сварки коэффициент наплавки ан имеет следующие значения, г/(А-ч): ручная дуговая сварка по-

крытыми электродами — 8...12; автоматическая сварка под флю­сом— 12.„16; электрошлаковая сварка — 18...22.

Количество наплавленного металла можно также определить, пользуясь выражением

GH = Syl, (2.10)

где S — площадь сечения шва, см2; у — плотность наплавленного металла, г/см3; I — длина шва, см.

Производительность G дуговой сварки определяется количеством (г) металла, наплавленного за 1 ч:

G = /ев ■ (2.11)

Если сила тока превышает оптимальное значение, происхо­дит перегрев электрода, что, в свою очередь, резко ухудшает ка­чество сварных швов. Оптимальную силу тока для ручной дуго­вой сварки можно определить по следующей приближенной фор­муле:

/св« (20 + 6d)d, (2.12)

где d — диаметр электрода, мм.

Коэффициент потерь 1К (%), соответствующий ко­

личеству металла, теряемого на угар, испарение, разбрызгивание и др., зависит от состава проволоки, типа покрытия, режима сварки и т. д.; при увеличении плотности тока он возрастает.

Числовое значение коэффициента потерь определяют, пользуясь выражением

ап —

VF = ~5------- — 100. (2.13)

Op

В зависимости от вида сварки коэффициент потерь 'К имеет сле­дующие значения (%): сварка электродами с тонким покрыти­ем— 10...20; сварка электродами с толстым покрытием — 5...10; автоматическая сварка — I...5.

Значения коэффициентов ар, ап и гК для ручной дуговой сварки покрытыми электродами приведены в табл. 2.2.

Скоростью сварки называется отношение длины I шва к времени /св горения дуги, т. е.

і’св — ! /св. (2.14)

Выражения для определения I и /св можно вывести из фор­мул (2.10) и (2.9). Подставив их в уравнение ^2.14), получим, что

усз = /св “н f(yS) (2.15)

Пример. Определить производительность и скоре— ру - НСк. дуговой сварки при выполнении стыкового шва электродами л 4 мм марки УОНИ-13/45; площадь поперечного сечения шва составляет 0,3 см2.

1. По формуле (2.12) определяем оптимальную силу тока: /св»(20- +6 4) -4=176 А. Принимаем /св =180 А.

3 ОСНОВЫ ТЕОРИИ СВАРОЧНЫХ ПРОЦЕССОВ