Методические указания по проведению практических занятий по ТРДС

ГАПОУ ЧР «Канашский строительный техникум»

Министерства образования Чувашской Республики

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМОВ СВАРКИ

Методические указания по выполнению практических занятий по дисциплине

«Технология ручной дуговой сварки»

Кузьмин Ю.И.- преподаватель спецдисциплин

Канаш 2014г.

Кузьмин Ю.И. Расчет параметров режимов сварки: Методические указания по проведению практических занятий по дисциплине «Технология ручной дуговой сварки» - ГАПОУ ЧР «Канашский строительный техникум» Министерства образования Чувашской Республики, 2014. 27 с.

В методических указаниях приведены расчеты режимов сварки:

- ручной дуговой покрытыми электродами;

- приложения содержат обширную информацию по расчету и выбору параметров сварки не только при ручной дуговой сварке, но и при полуавтоматической (механизированной) и автоматической сварке в среде углекислого газа, сварки под флюсом и электрошлаковой сварки.

Методические указания содержат подробную последовательность определения параметров режимов сварки, сопровождающихся указанием необходимых формул, таблиц, графиков и номограмм, что позволит обучающимся самостоятельно рассчитать режимы сварки для различных толщин свариваемых металлов.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Методические указания по проведению практических занятий адресовано обучающимся очной формы обучения по специальности

08.01.07. Мастер общестроительных работ (сварщик ручной электродуговой сварки).

В данном пособии приводятся расчеты режимов ручной дуговой покрытыми электродами при выполнении стыковых и угловых швов. Нахлесточные и тавровые швы, можно рассматривать как разновидности вышеуказанных швов, поэтому они в данном пособии не приводятся. Пособие предназначено для использования во время практических занятий, а также как справочный материал при выполнении дипломной работы (расчетная часть проекта).

1. Общие положения

1. При описании раздела «Расчет режимов сварки» следует:

а) дать определение режима, принятого для изготовления сварной конструкции вида сварки;

б) перечислить основные и дополнительные параметры режима выбранного вида сварки;

в) для примера привести расчет режима сварки стыкового или углового шва сварной конструкции, для чего сделать эскиз этого соединения в соответствии с типом соединения по ГОСТу на выбранный вид сварки.

2. Основные типы соединений, выполняемых ручной дуговой сваркой регламентированы ГОСТ 5264-80 – «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы и конструктивные элементы».

3. Результаты расчетов режимов сварки следует занести в таблицу.

1. Расчет режимов ручной дуговой сварки

Режимом сварки называют совокупность основных характеристик сварочного процесса, обеспечивающую получение сварных швов заданных размеров, формы и качества.

При ручной дуговой сварке основными параметрами режима являются

1. Диаметр электрода, d_эл, мм.

2. Сила сварочного тока, I_св, А.

3. Напряжение на дуге, U_д, В.

4. Скорость сварки, V_св, м/ч.

Дополнительными параметрами режима являются:

5. Род тока.

1. Полярность тока (при постоянном токе).

2.1. Расчет режима сварки швов стыковых соединений

Швы стыковых соединений могут выполнятся с разделкой и без разделки кромок по ГОСТ 5264-80.

Диаметр электрода при сварке швов стыковых соединений выбирают в зависимости от толщины свариваемых деталей.

При выборе диаметра электрода при сварке стыковых швов в нижнем положении следует руководствоваться данными таблицы 1.

Таблица 1 - Рекомендуемые диаметры электродов при сварке стыковых швов в нижнем положении, мм

При сварке многослойных швов на металле толщиной 10 – 12 мм и более первый слой должен свариваться электродами на 1 мм меньше, чем указано в таблице 1, но не более 5 мм (чаще всего 4 мм), так как применение электродов больших диаметров не позволяет проникнуть в глубину разделки для провара корня шва.

При определении числа проходов следует учитывать, что сечение первого прохода не должно превышать 30-35 мм² и может быть определено по формуле:

F₁ = (6 – 8) · d_эл, мм², (1)

а последующих проходов – по формуле:

F_с = (8 – 12) · d_эл, мм² , (2)

где F₁ – площадь поперечного сечения первого прохода, мм²;

F_с – площадь поперечного сечения последующих проходов, мм²;

d_эл – диаметр электрода, мм.

Для определения числа проходов и массы наплавленного металла требуется знать площадь сечения швов.

Площадь сечения швов представляет собой сумму площадей элементарных геометрических фигур, их составляющих. Тогда площадь сечения одностороннего стыкового шва выполненного без зазора можно определить по формуле:

F₁ = 0,75 е · g , мм² , (3)

а при наличии зазора в соединении – по формуле:

(F₁ + F₂) = 0,75 е · g + S · в, мм², (4)

где е – ширина шва, мм; g – высота усиления шва, мм; S – толщина свариваемого металла, мм; в – величина зазора в стыке, мм.

Площадь сечения стыкового шва с V–образной разделкой и с подваркой корня шва (см. рис. 1) определяется как сумма геометрических фигур:

F = F₁ + F₂ + F₃ + 2F₄, (5)

Рисунок.1. Геометрические элементы площади сечения стыкового шва:

где S – толщина металла, мм; h – глубина проплавления, мм; c – величина притупления, мм; e – ширина шва, мм; e₁ – ширина подварки корня шва, мм; в – величина зазора, мм; g – высота усиления шва, мм; g₁ – высота усиления подварки корня шва, мм; α – угол разделки кромок.

Глубина проплавления определяется по формуле:

h = (S - c), мм. (6)

Площадь сечения геометрических фигур (F₁ + F₂) определяют по формуле 4, F₃ – по формуле 3, а площадь прямоугольных треугольников F₄ определяют по формуле:

F₄ = h · x/2, мм² , (7)

где x = h · tg α/2;

тогда:

F₄ = (h² ·tg α/2) /2, мм², (8)

Но рассматриваемая нами площадь V–образного шва состоит из двух прямоугольных треугольников, поэтому:

2F₄ = h² · tg α/2, мм² . (9)

Подставляя значения элементарных площадей в формулу (5), получим:

F_н = 0,75 · е · g +в · S + 0,75 e₁ · g₁ + h² · tg α/2, мм² . (10)

При X–образной разделке площадь наплавленного металла подсчитывают отдельно для каждой стороны разделки.

Зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла (F_н), а также площадь поперечного сечения первого (F₁) и каждого из последующих проходов шва (F_с), находят общее число проходов «n» по формуле:

n = (F_n-F₁/F_с) + 1. (11)

Полученное число округляют до ближайшего целого.

Расчет сварочного тока при ручной дуговой сварке производится по диаметру электрода и допускаемой плотности тока по формуле:

I_св = F_эл · j = (π · d_эл² / 4) · j , А, (12)

где π – 3,14;

j – допустимая плотность тока, А/мм²;

F_эл – площадь поперечного сечения электрода, мм²;

d_эл – диаметр электрода, мм.

Сварочный ток определяется для сварки первого прохода и последующих проходов только при сварке многопроходных швов.

Допустимая плотность тока зависит от диаметра электрода и вида покрытия: чем больше диаметр электрода, тем меньше допустимая плотность тока, так как ухудшаются условия охлаждения (см. табл. 2).

Таблица 2 - Допустимая плотность тока в электроде при ручной дуговой сварке

Напряжение на дуге при ручной дуговой сварке изменяется в пределах 20-36 В и при проектировании технологических процессов ручной дуговой сварки не регламентируется.

Поэтому напряжение на дуге следует принять какое – то конкретное.

Скорость перемещения дуги (скорость сварки) следует определять по формуле:

V_св = L_н · I_св / γ · F_н · 100, м/ч, (13)

где L_н – коэффициент наплавки, г/А час; (см. табл. 3)

γ – плотность наплавленного металла за данный проход, г/см³ (7,8 г/см³ – для стали);

I_св – сила сварочного тока, А;

F_н – площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм².

Скорость перемещения дуги (скорость сварки) определяют для первого прохода и последующих проходов только при сварке многопроходных швов. Результаты расчета режима сварки стыкового шва следует занести в табл. 3.

Таблица 3 - Режимы сварки стыкового шва и его размеры

2.2. Расчет режима сварки угловых швов

При сварке угловых швов диаметр электрода выбирается в зависимости от катета шва.

Примерное соотношение между диаметром электрода и катетом шва при сварке угловых швов приведено в табл. 4.

Таблица 4 - Рекомендации по выбору диаметра электрода при сварке угловых швов

При ручной дуговой сварке за один проход могут свариваться швы катетом не более 8 мм.

При больших катетах швов сварка производится за два и более проходов Максимальное сечение металла, наплавленного за один проход, не должно превышать 30 – 40 мм² (Fmax = 30÷40 мм²).

Площадь поперечного сечения углового шва, которую необходимо знать при определении числа проходов, рассчитывают по формуле:

F_н = K_у ·К² / 2 мм² , (14)

где F_н – площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм²;

К – катет шва, мм;

К_у – коэффициент увеличения, который учитывает выпуклость шва и зазоры.

Для наиболее часто встречающихся угловых швов с катетом 2 – 20 мм, коэффициент К_у выбирают по табл. 5.

Таблица 5 - Рекомендации по выбору коэффициента увеличения, учитывающий выпуклость шва и зазоры

Определив примерную площадь сечения углового шва и зная максимально возможную площадь сечения, получаемую за один проход, находят число проходов «n» по формуле:

n = F_n / (30-40). (15)

Полученное дробное число округляют до ближайшего целого.

Силу сварочного тока определяют по формуле:

I_св = (π · d²_эл /4) · j, (16)

где π – 3,14;

d_эл – диаметр электрода, мм;

j – допустимая плотность тока, А/мм².

Плотность тока выбирается в пределах, рекомендуемых табл. 2.

Напряжение на дуге при ручной дуговой сварке изменяется в пределах 20 – 38 В. Следует принять какое - то конкретное.

Скорость сварки определяют по формуле:

V_св = L_н · I_св / γ · F_н ·100, м/ч, (17)

где L_н – коэффициент наплавки, г/А час;

γ – плотность наплавленного металла, г/см³ (7,8 г/см³ – для стали);

F_н – площадь поперечного сечения наплавленного металла углового шва, см²;

I_св – сила сварочного тока, А.

Значения коэффициентов наплавки для различных марок электродов приведены в табл. 6.

Таблица 6 - Коэффициенты наплавки для различных марок электродов

Результаты расчетов режима сварки угловых швов следует занести в табл. 7.

Таблица 7 - Режимы сварки угловых швов

Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки приведены в приложении А.

3. Заключение

Методические указания содержат подробную последовательность определения режимов различных видов сварки стыковых и угловых швов, с приведением необходимых формул, рисунков, графиков, номограмм.

В приложениях к указаниям приведены ориентировочные режимы сварки.

Данные указания будут успешно использованы при самостоятельной подготовке обучающихся к практическим работам или при выполнении раздела расчета режимов сварки, дипломного проекта или работы.

4. Приложения

Приложение А

Режимы ручной дуговой сварки стыковых швов без скоса кромок при односторонней и двусторонней сварке

Режимы ручной дуговой сварки V-образных стыковых швов

Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки стыковых швов стали марки 30ХГС

Режимы ручной дуговой сварки стыковых и угловых соединений электродами ОММ-5

Приложение Б

Режимы полуавтоматической (механизированной) и автоматической сварки в углекислом газе низкоуглеродистых и низколегированных сталей

Оптимальные режимы сварки низкоуглеродистых и низколегированных сталей порошковыми проволоками

(нижнее положение)

Механические свойства швов при сварке низкоуглеродистых сталей порошковыми проволоками

Примерные режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом высоколегированных сталей

Примечание: Диаметр присадочной проволоки 1,6…2мм; ток постоянный прямой полярности.

Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки встык плавящимся электродом высоколегированных сталей в нижнем положении

Ориентировочные режимы дуговой сварки высоколегированных сталей без разделки кромок плавящимся электродом в углекислом газе

Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки алюминия трехфазной дугой

Рекомендуемые режимы сварки плавящимся электродом в защитных газах алюминиевых сплавов типа АМг

Примечание. Расход аргона 15…20 л/мин

Ориентировочные режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом магниевых сплавов

Режимы аргонодуговой сварки вольфрамовым электродом, рекомендуемые для листов титана

Режимы сварки титана и его сплавов плавящимся электродом в защитных газах

Приложение В

Режимы сварки под флюсом низкоуглеродистых и низколегированных сталей

Примечание. Ток постоянный обратной полярности

Режимы сварки титана плавящимся электродом под флюсом

АНТ-1(скорость сварки 50м/ч)

Режимы однопроходной сварки по слою флюса одиночным электродом на формирующей подкладке алюминия и его сплава

Приложение Г

Режимы ЭШС углеродистых, низколегированных, теплоупрочненных сталей для прямолинейных стыков

Ориентировочные режимы электрошлаковой сварки низкоуглеродистых сталей

Технология сварки углеродистых сталей

Режимы электрошлаковой сварки поковок из титана пластинчатым электродом

1. Список используемой литературы:

Основная:

1. Технология ручной дуговой и плазменной сварки резки металлов: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования/В.В. Осчинников. – 4 –е изд.,стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2014. – 240 с.

2. Технология электросварочных и газосварочных работ: учебник для нач. проф. образования/В.В. Осчинников. – 4 –е изд.,стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 272 с.

3. Дефектация сварных швов и контроль качества сварных соединений: учебник для нач. проф. образования/В.В. Осчинников. – М.: Издательский центр «Академия», 2013. – 224 с.

Дополнительная:

1. ГОСТ 5264-80 – Ручная дуговая сварка соединения сварные. Основные типы и конструктивные элементы.

2. ГОСТ 8713-79 – Сварка под флюсом, соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.

3. ГОСТ 14771 – 76 – Швы сварных соединений. Электродуговая сварка в защитных газах. Основные типы и конструктивные элементы.

4. ГОСТ 15164-78 – Электрошлаковая сварка соединения сварные. Основные типы, размеры конструктивных элементы и размеры.

19