3.1.3 Обоснование выбора способа сварки диафрагм с хребтовой балкой

При сварке диафрагм с хребтовой балкой будет использоваться механизированная сварка в защитном газе. Сварка в защитном газе является одним из способов дуговой сварки. При этом в зону дуги подается защитный газ, струя которого, обтекая электрическую дугу и сварочную ванну, предохраняет расплавленный металл от воздействия атмосферного воздуха, окисления и азотирования.

Преимущества сварки в среде СО₂:

• высокая производительность;

• высокоэффективная защита расплавленного металла;

• возможность визуального наблюдения за сварочной ванной и дугой;

• широкий диапазон толщин свариваемых заготовок (от десятых долей миллиметра до десятков миллиметров);

• возможность сварки в различных пространственных положениях;

• высокое качество при сварке углеродистых и низколегированных сталей;

• узкая зона термического влияния.

3.2 Режимы сварки балки хребтовой

3.2.1 Режимы сварки при наложении прихваток

Исходные данные для расчёта:

1. Род тока - постоянный;

2. Полярность - обратная;

3. Вид сварки – ручная дуговая сварка;

4. Тип сварного соединения: стыковой с нестандартным швом;

5. Толщина свариваемого металла -13 мм;

Согласно исходным данным рассчитываем режим сварки при наложении прихваток:

1. Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения и положения шва в пространстве. В соответствии со справочными данными, для сварки прихваток выбирается электрод диаметром 5,0 мм.

2. Сила сварочного тока рассчитывается по формуле:

I_св = К_*d_э, (2.1)

где К – коэффициент, при диаметре электрода 5,0 мм равный 45 А/мм;

I_св = К_*d_э = 45_*5,0 = 225 А.

3. Определение скорости сварки:

Согласно справочным данным по расчету параметров при ручной дуговой сварке, наиболее качественное формирование шва будет происходить при скорости сварки от 25 до 30 м/ч.

Таблица 3.1 - Режимы сварки при наложении прихваток балки хребтовой

Диаметр электрода, dэл, мм	Сварочный ток Iсв, А	Скорость сварки Vсв, м/ч
5,0	200…240	10-12

3.2.2 Режимы сварки основного шва

Исходные данные для расчёта:

1. Род тока - постоянный;

2. Полярность - обратная;

3. Вид сварки – автоматическая сварка под слоем флюса;

4. Типы сварного соединения: нестандартный шов;

5. Толщина свариваемого металла: 13 мм;

6. При сварке используется двухдуговой автомат.

Согласно рекомендациям [1], выбираем следующие параметры для сварки под слоем флюса, представленные в таблице 3.2

Таблица 3.2 - Режимы автоматической двухдуговой сварки под слоем флюса балки хребтовой

Толщина свариваемого металла, мм	Диаметр электрода, dэл, мм	Сварочный ток Iсв, А	Напряжение дуги Uд, В	Скорость сварки Vсв, м/ч
13	5,0	950…1100	50-60	68-70
13	5,0	800…900	50-60	68-70

Определение величины сварочного тока на первой дуге.

Определяем величину сварочного тока

I_d=K*h, (2.1)

где h– глубина проплавления;

I_d=K*h=95*10=950A.

Выбираем диаметр электродной проволоки по формуле

, (2.2)

где I_d– сварочный ток, А;

j– допускаемая плотность тока, А/мм².

принимаем d=5 мм.

Определяе напряжение дуги по формуле

U_d=20+0,5*I_d/ _, (2.3)

где d_э– диаметр электрода, мм.

U_d=20+0,5*I_d/20+0,05*950/2,2=42 В.

Принимаем напряжение дуги 50 В.

Выбираем скорость сварки по формуле

V_св=, (2.4)

где А – постоянная, при d_э = 5 мм, выбираем 56000.

V_св===58,9 м/ч.

Принимаем скорость сварки равной 70 м/ч, соответствующей скорости сварки на второй дуге.

По выбранным значениям I_d, U_d, V_свопределяем погонную энергию при сварке

q_п=, (2.5)

К_u=0,8 – коэффициент использования дуги при сварке под флюсом.

q_п===42603 Дж/см.

Коэффициент формы провара определяем по формуле

_П = К'(19-0,01I_d)(2.6)

К' = 0,92; при обратной полярности,

принимаем напряжение дуги 60В.

_П = К'(19-0,01I_d)=0,92(19-0,01*950)=2,7

Проверочный расчет глубины провара производим по формуле

h=В, (2.7)

где q_п– погонная энергия сварки, Дж/см;

• _п– коэффициент формы провара;

В=0,0078 при сварке под флюсом

h=В=0,0078=9,7 мм.

Расчетное значение ширины шва определяем по формуле

e=_П*h, (2.8)

e=_П*h=2,7*9,7=26,2 мм.

Высоту усиления шва gпринимаемg=3,6 мм.

Коэффициент формы усиления шва определяем по формуле

_у=, (2.9)

_у===7,2

Скорость подачи электродной проволоки будет определяться из выражения

V_э=, (2.10)

где Vсв – скорость сварки, м/ч;

F_э– площадь поперечного сечения электрода, мм²;

F_н- площадь поперечного сечения металла, мм².

при максимальном зазоре 10 мм.

_Vэ==