1.3 Напряжение на дуге

Напряжение на дуге при ручной дуговой сварке штучными электродами обычно не является назначаемым параметром и контролируемым. Однако при разработке технологического процесса изготовления конструкции, определении влияния сварки на свойства сварного соединения, необходимо знать значения погонной энергии процесса сварки, для чего необходимо знать напряжение на дуге. Для этих случаев напряжение на дуге, связанное, как правило, с маркой электрода и длиной дуги, необходимо принимать по данным экспериментальных исследований.

1.4 Определение числа проходов

При определении числа проходов необходимо иметь ввиду, что:

а) максимальное поперечное сечение одного прохода не должно превышать 30-40 мм²;

б) при сварке угловых и тавровых соединений за один проход выполняются швы катетом не более 8-9 мм. При необходимости выполнения шва с большим катетом применяется сварка за два и более проходов.

При слишком большом слое наплавленного металла, с большой площадью поперечного сечения (> 40 мм²), т.е. при медленном перемещении электрода вдоль стыка образуется очень большое количество жидкого металла, который затекает под дугу, затрудняя непосредственное воздействие дуги на свариваемые кромки, что вызывает непровар и плохое формирование шва. Но и чрезмерно быстрое перемещение электрода, приводящее к образованию наплавленного слоя малого поперечного сечения с плохим формированием, способствует образованию дефектов в шве вследствие малой погонной энергии (количество тепла, приходящееся на единицу длины шва), вызывает также образование несплавлений и непроваров.

При сварке стыковых соединений площадь поперечного сечения наплавленного металла F₁, при которой обеспечиваются оптимальные условия формирования, составляет:

первый проход,

F₁ = (6…..8) ,

последующие проходы:

= (8…..12) ,

где - диаметр электрода, мм.

Количество проходов в формуле

,

где - общая площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм² (рисунок 1)

или ,

где к=1…3 мм.

В том случае, когда ширина шва и высота выпуклости принимаются по данным стандарта ГОСТ 5264-80, площадь поперечного сечения наплавленного металла определяется как

,

где коэффициент 0,66 учитывает полноту валика.

Рисунок 1 Стыковое соединение с разделкой

При сварке угловых и тавровых соединений площадь поперечного сечения наплавленного металла вычисляется по формуле

,

где - коэффициент увеличения, учитывающий наличие зазоров и выпуклость шва (таблица 5),

К- катет шва, мм.·

Таблица 5- Зависимость коэффициента увеличения от катета шва

К	ку
3-4 5-6 7-10 12-20 20-30 30	1,5 1,35 1,25 1,15 1,10 1,05

Число проходов при сварке угловых швов определяется по формуле

,

где - площадь поперечного сечения наплавленного металла прохода, которая обычно составляет 30-40 мм².

Скорость сварки задается и контролируется косвенно по размерам сварного шва и определяется по формуле, см∙с^-1,

,

где -коэффициент наплавки, г А^-1ч^-1;

- плотность металла, г см^-3 ( для стали 7,8);

- площадь поперечного сечения металла шва за данный проход, см².

При расчетах тепловых процессов при ручной дуговой сварке штучными электродами необходимо знать значение погонной энергии, характеризующей тепловое воздействие источника энергии на основной металл.

Погонная энергия q_n (Д_жсм^-1) определяется по формуле

,

где - эффективная тепловая мощность, Вт;

- эффективный кпд нагрева, принимаемый по данным таблицы 6.

Таблица 6- Экспериментальные значения для различных способов дуговой сварки

Способ сварки	, А	, В	,%
Угольная дуга	160-200	26-30	50-60
Дуга в аргоне (вольфрамовый электрод)	150-200	24-32	50-60
Дуга открытая (стальная электрод)	180-250	26-32	65-85
Дуга под флюсом (стальной электрод)	600-900	28-34	80-90
Дуга в углекислом газе (стальной электрод)	350-400	24-28	80-94