1.6. Технологические режимы

Из-за большого количества факторов логично выделить три вида режимов сварки: гидромеханический, термический и силовой.

Гидродинамический режим характеризуется гидростатическим давлением расплава Р_Г, скоростью его растекания _р, жидкотекучестью Ж_Р, геометрическими параметрами жидкой ванны, временем существования жидкой ванны_Р.

Силовой режим сварки характеризуется электродинамическим давлением дуги Р_Д , защитных сред Р_С (газа, флюса), амплитудно-частотными и скоростными параметрами формообразующих элементов.

Термический режим сварки характеризуется тепловой мощностью дуги (ток, напряжение дуги), скоростью сварки, подачи электродов их количеством, интенсивностью теплоотвода (охлаждения)

Ток дуги I_Д в наибольшей степени определяет её тепловую мощность. При постоянном диаметре электрода с увеличением силы тока дуги возрастает концентрация тепловой энергии в пятне нагрева.. С увеличением величины тока возрастает длина сварочной ванны, ее ширина и глубина проплавления. Особенно интенсивно растет глубина проплавления: Н = k I_Д , где k — коэффициент, зависящий от рода тока, полярности, диаметра электрода, степени сжатия дуги и др.

Напряжение дуги. С увеличением напряжения возрастает тепловая мощность дуги, а следовательно, и размеры сварочной ванны. Особенно интенсивно возрастают ширина ванны: , где S — толщина свариваемого металла. При постоянной величине сварочного тока повышение напряжения дуги незначительно сказывается на глубине проплавления

Режимы сварки назначают с учётом геометрических параметров свариваемых объектов. Максимальная толщина соединяемых элементов, свариваемых без разделки кромок, указана в табл. 3. Перед сваркой кромки зачищаются, а детали подвергаются правке.

Таблица 3

Диаметр электродов в зависимости от толщины свариваемых материалов

Толщина свариваемого материала,, мм	1,5	3	5	8	12	20
Диаметр электрода, d, мм	2	3	4	5	6	6

Ток сварки устанавливается в зависимости от необходимой глубины провара П из расчета, что 80  100 А дают глубину провара около 1 мм:

(4)

Ток сварки корректируется с учётом диаметра электрода

(5)

где к – расчётный коэффициент выбирается по табл. 4.

Таблица 4

Расчётный коэффициент

Диаметр электрода, мм	1-2	3-4	5-6
Коэффициент, k	25-30	30-45	45-60

Для электродов с газозащитным покрытием коэффициент К имеет меньшее значение, чем для ионизирующих покрытий. Для вертикальных и потолочных швов расчетную величину тока уменьшают на 20%. С целью увеличения производительности сварку стремятся вести на сильном токе. Однако его увеличение ограничивается чрезмерным нагревом электрода. Величина тока при коротком замыкании (в момент зажигания) должна быть ограничена и составляет .

Напряжение обычно изменяется в пределах (20  50 В). Напряжение холостого хода в 2-3 раза выше рабочего напряжения, но не более 100 В. Это необходимо для легкого зажигания дуги.

Скорость ручной сварки выбирается из условия отсутствия стекания расплава со свариваемого объекта, в зависимости от площади шва ( ). Обычно она находится в пределах 0,5  1 м/ч. В то же время желательно сварку вести за один проход. Количество проходов , рассчитывается исходя из толщины наплавки за один проход (см. табл. 5):

, (6)

где , - площадь сечения шва за один проход и сечения разделки кромок, см². соответственно

Таблица 5

Максимальная толщина стали, свариваемой за один проход, мм

Способ сварки	Односторонний шов		Двусторонний шов
	С обязательным зазором или скосом кромок	Без зазора	С обязательным зазором или скосом кромок	Без зазора
Электродами с обычным покрытием	3	2	5	3
Покрытиями для глубокого провара	5	4	8	6
Полуавтоматическая в СО2	10	8	16	12
Под флюсом	22	18	42	32

Сечение прямо пропорционально коэффициенту наплавки ( = 8  10 г/Ач) и току сварки и обратно пропорционально объёму наплавляемого металла:

, (7)

Расчет основного времени сварки, проводится по формуле

, (8)

где - основное время (время горения дуги), ч; - количество наплавленного металла, г (зависит от сечения и длины шва L):

, (9)

- плотность наплавленного металла (7,8 г/см³ для стали); - коэффициент наплавки в г/Ач (зависит от способа сварки, марки электрода, полярности, величины и плотности тока и определяется из формулы , где - коэффициент расплавления, к/Ач; - коэффициент потерь на разбрызгивание, угар и изменяется в пределах 1  20%). Коэффициент потерь при сварке под флюсом = 1 – 5 %, при сварке в СО₂, =10  12%; при сварке открытой дугой =10  20%.

Полное время сварки подсчитывается в зависимости от с учетом поправочного коэффициента К - 0,4  0,8, зависящего от условий работы и организации рабочего места сварщика, степени механизации и автоматизации сварочного поста.

Расход электродов подсчитывается по формуле

, г, (10)

где =1,3  1,5 - учитывает потери на огарки и вес покрытия.

Сварка в потолочном и вертикальном положении проводится на уменьшенном токе (табл. 6).

Таблица 6

Ориентировочные режимы сварки (ток и диаметр электродов)

Марка электрода	Диаметр электрода, мм	Положение шва в пространстве
		Нижнее	Вертикальное	Потолочное
УОНИ-13/45	3	80-120	70-100	70-100
	4	120-150	100-130	100-130
	5	160-190	140-170	–
СМ-11	3	100-130	90-110	90-110
	4	160-200	140-180	140-180
ЦТ-15-1	3	80-110	70-90	70-90
	4	120-140	90-110	90-110
ОЗА-1	4	120-160	–	–
	5	150-220	–	–