6.1. Расчет режимов ручной дуговой сварки (наплавки)
При ручной дуговой сварке (наплавке) к параметрам режима сварки относятся сила сварочного тока, напряжение, скорость перемещения электрода вдоль шва (скорость сварки), род тока, полярность и др.
Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, типа сварного соединения и положения шва в пространстве.
При выборе диаметра электрода для сварки можно использовать следующие ориентировочные данные:
В многослойных стыковых швах первый слой выполняют электродом 3–4 мм, последующие слои выполняют электродами большего диаметра.
Сварку в вертикальном положении проводят с применением электродов диаметром не более 5 мм. Потолочные швы выполняют электродами диаметром до 4 мм.
При наплавке изношенной поверхности должна быть компенсирована толщина изношенного слоя плюс 1–1,5 мм на обработку поверхности после наплавки.
Сила сварочного тока, А, рассчитывается по формуле:
где К – коэффициент, равный 25–60 А/мм; dЭ – диаметр электрода, мм.
Коэффициент К в зависимости от диаметра электрода dЭ принимается равным по следующей таблице:
Силу сварочного тока, рассчитанную по этой формуле, следует откорректировать с учетом толщины свариваемых элементов, типа соединения и положения шва в пространстве.
Если толщина металла S ≥ 3dЭ, то значениеIСВ следует увеличить на 10–15%. Если же S ≤ 1,5dЭ, то сварочный ток уменьшают на 10–15%. При сварке угловых швов и наплавке, значение тока должно быть повышено на 10–15%. При сварке в вертикальном или потолочном положении значение сварочного тока должно быть уменьшено на 10–15%.
Для большинства марок электродов, используемых при сварке углеродистых и легированных конструкционных сталей, напряжение дуги UД= 22 ÷ 28 В.
Расчет скорости сварки, м/ч, производится по формуле:
где αН – коэффициент наплавки, г/А ч (принимают из характеристики выбранного электрода по табл. 9 приложения); FШВ – площадь поперечного сечения шва при однопроходной сварке (или одного слоя валика при многослойном шве), см2; ρ – плотность металла электрода, г/см3 (для стали ρ =7,8 г/см3).
Масса наплавленного металла, г, для ручной дуговой сварки рассчитывается по формуле:
где l – длина шва, см; ρ – плотность наплавленного металла (для стали ρ=7,8 г/см3).
Расчет массы наплавленного металла, г, при ручной дуговой наплавке производится по формуле:
где FНП – площадь наплавляемой поверхности, см2; hН – требуемая высота наплавляемого слоя, см.
Время горения дуги, ч, (основное время) определяется по формуле:
Полное время сварки (наплавки), ч, приближенно определяется по формуле:
где tO – время горения дуги (основное время),ч; kП – коэффициент использования сварочного поста, который принимается для ручной сварки 0,5 ÷ 0,55.
Расход электродов, кг, для ручной дуговой сварки (наплавки) определяется по формуле:
где kЭ – коэффициент, учитывающий расход электродов на 1 кг наплавленного металла (табл. 9 приложения).
Расход электроэнергии, кВт ч, определяется по формуле:
где UД– напряжение дуги, В; η– КПД источника питания сварочной дуги; WO–мощность, расходуемая источником питания сварочной дуги при холостом ходе, кВт; Т– полное время сварки или наплавки, ч.
Значения η источника питания сварочной дуги и WO можно принять по таблице:
Выбор и обоснование источника питания сварочной дуги может быть осуществлен по табл. 1–5 приложения.