4.3 Выбор подготовки кромок под сварку продольного и кольцевого стыков корпуса аппарата

Рисунок 28 – Конструктивные элементы подготовленных кромок свариваемых деталей и сварного шва

Для сварки стали 06Х23Н28М3Д3Т толщиной 16 мм выбираем разделку С18 по ГОСТ 8713-79.

4.4 Расчет режимов сварки продольного и кольцевого стыков корпуса аппарата.

Определяем величину сварочного тока, обеспечивающую заданную глубину провара:

А.

где d_пр = 4 мм – диаметр сварочной проволоки;

j= 50…100 А/мм²– допустимая плотность тока.

Напряжение на дуге:

В.

Скорость сварки:

м/ч = 0,72 см/с,

где А = 20000 А∙м/ч – коэффициент, зависящий от диаметра электрода.

Погонная энергия сварки:

Дж/см,

где η = 0,9 – эффективный к. п. д. нагрева.

Определяем коэффициент формы провара:

,

где – коэффициент, зависящий от рода и полярности тока.

Для механизированной сварки должен находиться в пределах 0,8…4. При меньшем значении будут получаться швы, склонные к образованию ГТ, при больших – слишком широкие швы с малой глубиной провара, что нерационально с точки зрения использования теплоты дуги и приводит к увеличенным деформациям.

Определяем глубину провара:

2,20 См.

Определяем ширину шва:

2,28 См.

При сварке под флюсом вылет электрода выбирают в пределах 20…80, при этом меньшим диаметрам электрода соответствуют меньшие значения вылета и наоборот. Устанавливаем вылет электрода, равный 50 мм.

Определяем коэффициент наплавки α_н:

При сварке под флюсом ввиду незначительных потерь электродного металла с достаточной для практических расчетов степенью точности можно принять, что коэффициент наплавки α_н равен коэффициенту расплавления α_р.

,

где – составляющая коэффициента расплавления, обусловленная тепловложением дуги, г/А ·ч;

–составляющая коэффициента расплавления, зависящая от тепловложения вследствие предварительного нагрева вылета электрода протекающим током, г/А ·ч.

При сварке постоянным током обратной полярности:

=11,6±0,4;

= 0,853,1 = 2,6 ,

где lиd_э – вылет и диаметр электрода в мм.

α_н= α_р= 11,6 + 2,6 = 14,2 г/А ·ч.

Определяем скорость подачи электродной проволоки:

м/ч,

где γ= 7,8 г/см³– удельный вес металла.

Определяем площадь наплавленного металла:

см² .

Определяем высоту валика:

см.

Определяем общую высоту шва:

С = H+g= 2,28 + 0,32 = 2,6 см.

Определяем коэффициент формы усиления:

Рассчитанный коэффициент формы провара ψ_пр входит в допустимые пределы 0,8…4. При меньших значениях будут получаться швы, склонные к образованию горячих трещин, при больших – слишком широкие швы с малой глубиной провара, что нерационально с точки зрения использования теплоты дуги и приводит к увеличенным деформациям. Коэффициент формы усиления ψ_в входит в допустимый интервал 7…10. При малых его значениях швы узкие и высокие, обладают неудовлетворительной работоспособностью при переменных нагрузках. Большие значения ψ_в соответствуют широким и низким усилениям, такие швы нежелательны.

Рассчитаем предполагаемое содержание элементов в металле шва по формуле:

;

%

=

Полученный химический состав шва соответствует химическому составу основного металла.

Расчет фактической скорости охлаждения околошовной зоны производят на основе теории распространения тепла при сварке, разработанной академиком Н. Н. Рыкалиным по следующей формуле (при многопроходной сварке листов встык со сквозным проплавлением):

- для сварки первым проходом:

где ω_охл– мгновенная скорость охлаждения при температуре Т_m, ˚С/с;

λ – коэффициент теплопроводности, кал/см с˚С;

сγ – объемная теплоемкость, кал/см³˚С;

Т₀– начальная температура изделия, ˚С;

S– толщина свариваемого металла, см;

q_п– погонная энергия (кал/см).

- для сварки последующих проходов:

Рассчитанные режимы сварки обеспечивают необходимую скорость охлаждения, которая попадает в допустимый интервал скоростей охлаждения.