2.2 Расчет режима сварки и размеров шва стыковых

соединений с зазором и разделкой кромок

Наличие разделки кромок, зазора в стыке изменяет глубину провара, высоту валика, но при этом мало изменяется очертание самого шва, общая высота шва. Наличие разделки и зазора влияет главным образом, на соотношение долей электродного и основного металлов (рисунок 4).

Поэтому можно считать, что общая высота шва С является величиной постоянной, т.е.

С= Н +q=const

а– постоянный ток обратной полярности; б – переменный ток; в – постоянный ток прямой полярности; 2-6 – диаметры электродов.

Рисунок 3 - Зависимость коэффициента расплавления от

режима сварки

Рисунок 4 - К расчету высоты выпуклости при наличии

зазора и разделки кромок

Таким образом, зная высоту шва для стыкового соединения без разделки и зазора, можно определить глубину проплавления для соединения с зазором и разделкой по формуле

Н′ = С-q′.

Высоту q′ при наличии разделки и зазора для однопроходных швов можно определить (рисунок 4) по формуле

.

При наличии лишь зазора и отсутствии разделки, h = 0, высота усиления

.

Зазор в стыке, разделка кромок увеличивают глубину проплавления стыка при неизменном режиме.

Если шов стыкового соединения с разделкой кромок выполняется за несколько проходов, то вначале определяется режим сварки одного прохода с одной стороны (если шов двусторонний).

Первым проходом необходимо обеспечить требуемое проплавление притупления сварного соединения (рисунок 5). Однако для того, чтобы обеспечить благоприятную форму провара и снизить вероятность образования горячих трещин необходимо уменьшить допускаемую плотность тока в электроде (брать значения, близкие к минимальному пределу диапазона допустимых плотностей тока, таблица 8).

Рисунок 5 - К определению глубины проплавления притупления

Порядок расчета режима сварки и размеров шва следующий:

1. Выбирается диаметр электродной проволоки, d_э.

2. По диаметру электрода и допустимой плотности тока j_доп определяется сварочный ток:

J_св = πd_э² j_э/4.

3. По вышеприведенным формулам рассчитывается оптимальное напряжение на дуге и скорость сварки.

4. Находятся коэффициент формы провара и размеры шва, которые имели бы место, если бы на данном режиме сваривалось стыковое соединение без разделки кромок и без зазора. Определяется полная высота шва С и по формуле Н_о=С- q′, глубина провара притупления Н_о. Высота заполнения разделки одним проходом - q′ определяется по формуле

,

где F_н – площадь поперечного сечения металла, наплавленного за данный проход;

b – зазор в стыке;

С- общая высота шва;

- угол разделки.

Режим сварки выбирается по сплошности провара притупления с учетом перекрытия к , т.е. должно выполнять условие:

Н_о′+Н_о′′=c+к

где c- величина притупления;

к – перкрытие швов, к >0.

Режим сварки последующих проходов и их число выбираются из условий заполнения разделки и плавного сопряжения шва с основным металлом.

Площадь поперечного сечения последующих проходов F_n с одной стороны сварного соединения определяется как разность между общей площадью поперечного сечения этой же стороны наплавленного металла F^o_n и площадь первого прохода F_н

F_n= F_n^o-F_н

Площадь F_n^o определяется как сумма площадей заполнения разделки и валика наплавленного металла, при этом учитываются конструктивные элементы и размеры шва согласно требованиям стандартов ГОСТ 8713 и ГОСТ 14771.

Режимы сварки последующих проходов рассчитываются, исходя из условий максимальной производительности и минимального числа проходов.

При определении количества проходов, требуемых для заполнения разделки, необходимо иметь в виду, что максимальное сечение одного прохода не превышает 100 мм^2.

Если при выполнении последнего прохода окажется, что шов не перекрывает разделку, то последний слой шва необходимо выполнять в два прохода.