Основными параметрами режима автомати­ческой сварки стали под флюсом являются сила свароч­ного тока, напряжение на дуге, скорость перемещения дуги, диаметр и скорость подачи сварочной проволоки.

Расчет режима сварки производится всегда для конк­ретных случаев, когда известен тип соединения, марка стали, флюса и другие данные по шву и технологическому процессу. Поэтому до начала расчета по чертежу, реко­мендациям ГОСТов или ТУ, следует установить вид сое­динения, форму и размеры и изобразить их на миллиметро­вой бумаге в натуральную величину или в масштабе с сохранением оптимальных размеров по глубине про­вара ширины шва, высоте выпуклости, площади сечения наплавленного металла однопроходного шва или отдель­ных проходов и общую площадь многопроходного шва. При этом необходимо учитывать, что максимальное се­чение однопроходного автоматного шва обычно не должно превышать 100 мм2.

Расчет режимов сварки стыковых швов

Глубина провара при стыковой сварке нахо­дится в прямой зависимости от сварочного тока и это может быть выражено уравнением

h = */„», (115)

Таблица 34. Зависимость коэффициента пропорциональности k от некоторых параметров режима Марка флюса Род тока Диаметр элек­ трода, ММ Коэффициент к, мм/100 А Наплавка и стык без разделки Гавр, стык с раздел­кой кромок АН-348А Переменн ЫН 5 2 1,1 1,0 1,5 2,0 Постоянный обрат­ной полярности 5 1,1 1,75 Постоянный прямой полярности 5 1,0 1,25 ОСЦ-45 Переменный 5 1,15 1,55

где k — коэффициент пропорциональности (мм/100 А), зависящий от рода тока и полярности, диаметра элек­трода, а также марки флюса; колеблется в пределах от

1,0 до 2,0 (табл. 34).

Глубина провара (см) может быть определена по фор­муле

А = 0,0076 Y-%*-, (116)

г &Чир

где Qt)— погонная энергия; фпр — коэффициент формы провара.

Сварочный ток, необходимый для получения заданной глубины проплавления основного металла, рассчитывают по формуле /св = hlk.

Диаметр сварочной проволоки

d = (117>

где і — плотность тока, приближенные значения которой приведены ниже:

1 Диаметр электрода,

мм............................... 5 4 3 2 1

Допустимая плот­ность тока, А/мм2. . 30—50 35—60 45—90 65— 200 90—400

Напряжение на дуге принимаем для стыковых соеди­нений в пределах 32—40 В, для угловых—28—36 В. Большему току и диаметру электрода соответствует большее напряжение на дуге.

Зная сварочный ток и напряжение на дуге, опреде­ляем коэффициент формы провара по графикам его за-

висимости от сварочного тока и напряжения на дуге для сварки на переменном токе под флюсом ОСЦ-45 (рис. 113).

Зная глубину провара и коэффициент формы провара, определяем ширину шва:

е = фпр/г. (118)

Задавшись оптимальным значением формы выпук­лости, находим высоту выпуклости:

Фв = e/q, (119)

q = еЦв.

Определяем площадь сечения наплавленного металла FH, в зависимости от формы сечения наплавленного ме­талла по формуле (105).

Скорость перемещения дуги (м/ч)

пп_ д = aH/CB/(fHyl00).

При сварке постоянным током обратной полярности коэффициент наплавки (г/(А*ч))

ан = Н,6 + 0,4. (120)

При сварке на постоянном токе прямой полярности и переменном токе

ан = Л - f - В1св/йэл, (121)

где dm — диаметр электрод­ной проволоки, мм; А и В — коэффициенты, значения ко­торых для флюса АН-348А следующие:

Коэффициент ... А В Прямая полярность 2,3 0,065

Переменный ток. . 7,0 0,04

Значения ан, найденные по формулам (120) и (121), не учитывают увеличения скорости плавления электрод­ной проволоки за счет пред­варительного подогрева вы­лета электрода сварочным током. Действительный коэффициент наплавки при данном вылете можно определить по формуле

осн д = ctH - j - AaH, (122)

где Дан — увеличение коэффициента наплавки за счет предварительного нагрева вылета электрода; определяется по рис. 114.

Скорость подачи сварочной проволоки определяем по формуле

_ Мн анАв__________ 4осн/св /190ч

п‘пр шн nd2y/4 ~ nd’y * ' '

где Мн — масса наплавленного металла за 1 ч/г; тв — масса 1 м проволоки, г.

Пример. Рассчитать режим автоматической наплавки валика на пластину s = 14 мм с глубиной провара 9 мм; флюс ОСЦ-45.

1. Определим сварочный ток из уравнения (115)

k выбираем по табл. 34; для диаметра 5 мм k = 1,15.

2. Зная, что напряжение на дуге меняется в пределах 32—40 В, принимаем С/д = 36 В.

3. Определяем коэффициент формы провара по рис. 113 фпр = 2,7.

4. Зная фПр, определяем ширину шва

е = фПр/г = 2,7 -9 = 24,3 мм.

5. Зная, что коэффициент формы валика фв = elq = (5-ь8), на - ходим выпуклость q; принимаем фв = 8, тогда

q = е/фв = 24/8 = 3 мм.

6. Определяем площадь сечения наплавленного металла

FH = 0,75cq — 0,75’24,3 = 54 мм2 = 0,54 см2.

7. Определяем коэффициент наплавки ан по уравнению (121):

ап~ А В - bs. =7 + 0,04 = 13,4 г/(А-ч).

^эл б

8. Действительный коэффициент наплавки ан. д находим из урав­нения (122)

10. Находим скорость подачи сварочной проволоки:

Часто для сокращения времени по определению режи­мов автоматической сварки пользуются различными номо­граммами, в которых отображается зависимость между размерами швов и основными величинами режима сварки. На рис. 115 приведена номограмма, пользуясь которой можно определить режим двусторонней автоматической сварки бесскосных швов стыковых соединений металла толщиной до 14 мм и односторонних швов с проваром до 9 мм при подформовке обратной стороны шва.

Ч <^V *о to ct - CM Сі to -3“ Го Го" Го Гг s' С'о"

Сварка с 1-й стороны Сварка со 2-ой стороны Рис. 115. Номограмма для определения режимов двухсторонней автоматической сварки стыковых соеди­нений (ток переменный, флюс ОСЦ-45)

Рекомендуется следующий порядок определения ре­жима сварки двусторонних швов по номограмме. Допу­стим, требуется определить режим сварки стыкового шва на листах толщиной 8 мм. Тогда на вертикальной линии толщины металла s находим цифру 8, затем из этой точки на вертикаль мысленно проводим горизонтальную линию до пересечения с наклонной линией глубины провара Иг. Из точки пересечения этих линий проводим линию вниз, вверх и влево или вправо в зависимсти от того, для ка­кой стороны шва (первой или второй) определяется режим

Рис. 116. Форма угло­вого шва сваренного в «лодочку»: а — при оптимальном грпр = — е/Н ^ 2; б — при пр ^ 2

а)

сварки. Так, режим сварки для толщины 8 мм, обозначен­ный на номограмме стрелками, будет: для первой стороны шва /св = 530 A, Ua — 34 В, vD_ д = 32 м/ч, ddn — 4 мм (размеры шва: провар 1г1 = 3,8 мм, ширина е — 15,5 мм, высота выпуклости q — 2,8 мм); для второй стороны шва /св = 650 A, Un = 34 В; а„. д = 27,5 м/ч, 4ш = 5 мм (размеры шва: fu = 5,5 мм, е = 18,3 мм, q = 3,2 мм).

Определение режима по номограмме для односторон­них швов по провару пояснений не требует.

При выборе режима сварки угловых швов необходимо учитывать некоторые особенности в их формировании по сравнению со стыковыми швами, а именно: ширина шва не должна быть больше ширины разделки (рис. і 16, а). При ширине шва больше ширины разделки неизбежно появление подрезов (рис. 116, б); коэффициент формы провара в данном случае, принимаемый как отношение ширины шва к общей высоте шва Н = (фпр = е/Н), не должен быть больше 2, иначе, как ранее указывалось, получатся подрезы, но в то же время он не должен быть чрезмерно мал, так как в этом случае швы получаются слишком глубокие и узкие, склонные к образованию кри­сталлизационных трещин.

Практикой установлено, что угловые швы удовлетво­рительно формируются на режимах, при которых плот­ность тока в электроде принимается в пределах средних
значений, указанных на 244 с. С учетом указанного расчет режима ведется в следующей последовательности.

1. Зная катет шва (указывается в чертеже конструк­тором), определяем площадь поперечного сечения для шва без выпуклости

FH = km-

с выпуклостью

Fn = /г2/2 + ,0Skq.

2. Выбираем диаметр электрода, имея в виду, что угловые швы с катетом 3—4 мм можно получить лишь при использовании электродной проволоки диаметром 2 мм; при сварке электродной проволокой диаметром 4— 5 мм минимальный катет составляет 5—6 мм. Сварочную проволоку диаметром больше 5 мм, не обеспечивающую провар вершины углового шва, применять не следует.

3. Для принятого диаметра электрода (см. 244 с.) подбираем плотность тока на электроде и определяем сва­рочный ток

/св = л d2i/4.

4. Определяем действительный коэффициент наплавки в зависимости от рода и полярности тока по формулам (120)—(122).

5. Зная площадь сечения наплавленного за один про­ход металла, сварочный ток и коэффициент наплавки, определяем скорость перемещения дуі и

Яц. д = aJcJ(Fy 100).

6. По диаметру электрода, силе сварочного тока и напряжению на дуге (см. рис. 113), принятому ближе к нижнему пределу оптимальных значений напряжений, находим коэффициент формы провара.

7. Зная силу сварочного тока, напряжение на дуге и коэффициент формы провара, определяем глубину про­вара при наплавке на данном режиме

h «= 0,076 >/Ф8ф/(1>фпр).

8. По глубине провара и коэффициенту формы шва определяем ширину шва

Є Фпр^*

9. Определяем высоту выпуклости

q — (1,35-г-1,40) FJe.

10. Определяем общую высоту шва

Н = h + q.

11. Определяем высоту наплавленного металла в раз­делку (а = 90°)

Нн = |/" F ы-

12. Определяем глубину проплавления основного ме­талла

hD = Н — V (124)

Режимы сварки угловых швов могут быть также опре­делены по таблицам и номограммам.

На рис. 117 приведена номограмма для определения режима сварки наклонным электродом диаметром 2 мм на постоянном токе обратной полярности, а на рис. 118 — диа­метром 5 мм, на переменном токе.

В номограммах приняты следующие обозначения: Кв — видимый катет; /р — расчетный катет; g — глу­бина проплавления вертикальной стенки; hQ —действи­тельное опасное сечение (расчетный параметр); q — вы­сота выпуклости; /св —сила сварочного тока; Ua — ре­комендуемое напряжение на дуге; ип. д —скорость пере­мещения дуги. Штриховыми линиями очерчены области удовлетворительного формирования шва.

Как видно из приведенных номограмм, угловые швы с заданным катетом можно получить при разных режимах, однако при этом будут изменяться другие размеры шва и его форма, и можно получить выпуклые, плоские и во­гнутые швы. При сварке на большом токе и относительно малых скоростях получаются выпуклые швы, а при сварке на сравнительно невысоких токах и больших скоростях получаются вогнутые швы.

На номограммах режимы, дающие разные швы по форме и сечению, отделены наклонными тонкими линиями. Наклонные кривые линии, имеющие сверху обозначения /Ср =3, Кр — 4; до Кр = 8, проведены через точки ре­жимов сварки, обеспечивающих получение швов с одина­ковыми расчетными катетами Kv.

Режимы, обеспечивающие получение швов с одинако­вым видимым катетом Кв, нанесены на номограммы на-

ис‘ 117. Номограмма для определения режимов сварки угловых швов
наклонным электродом (с! эл — 2 мм; ток постоянный обратной поляр-
ности)

клонными штрихпунктирными линиями, также обозна­ченными снизу соответствующими катетами. Напряжение на дуге обозначено в прямоугольниках на этих же на­клонных линиях.

Таким образом, чтобы определить режим сварки, обеспечивающий необходимый катет шва, выбираем точку, лежащую на линии данного катета, в области, ограничен­ной штриховыми линиями, в зависимости от того, какой шов нам требуется получить: вогнутый, плоский или вы­пуклый, и из этой точки проводим линии на координатные оси графика. На ординате мы получим значение сварочного тока, на абсциссе — скорость перемещения дуги и др.

Пример. Необходимо выбрать режим сварки для получения вогну­того шва с расчетным катетом 8 мм. Сварка производится электродной проволокой диаметром 5 мм на переменном токе. Тогда на линии Кр = = 8 мм (рис. 118) выбираем точку 0. Проекции из этой точки на оси ординат, в данном случае обозначенные перпендикулярными линиями со стрелками, определяет сварочный ток и скорость перемещения дуги. Напряжение на дуге берется в ближайшем прямоугольнике. Так, для заданных условий сварки режим будет: /св — 760 A, иП П = 48 м/ч, Un = 31-34 В.

Полуавтоматическая сварка под флюсом (см. рис. 3) производится голой проволокой на полуавтоматах, ос­новными элементами которых являются механизм подачи электродной проволоки, гибкий шланг, держатель с бун­кером для подачи флюса, аппаратура управления.

Полуавтоматическая сварка под флюсом обычно при­меняется для выполнения коротких, менее 1,5 м, криво­линейных труднодоступных прерывистых швов.

В последние годы объем применения полуавтоматиче­ской сварки под флюсом значительно сократился и полу­чает все большее применение полуавтоматическая сварка в углекислом газе — процесс более производительный и экономичный.