Расчет технологического процесса ручной дуговой сварки

Ручная дуговая сварка

Ручная дуговая сварка классифицируется по следующим признакам:

1. Вид дуги. Согласно данному признаку ручная дуговая сварка делится на сжатую и свободную.
2. Воздействие дуги на металл. Согласно данному признаку ручная дуговая сварка делится на сварку косвенного действия, прямого действия и сварку трехфазной дугой.
3. Вид электрода. Согласно данному признаку ручная дуговая сварка делится на сварку плавящимися электродами и неплавящимися электродами.

К преимуществам ручной дуговой сварки относятся возможность сварки в труднодоступных местах, возможность сварки в любом положении пространства, низкая стоимость и простота оборудования и возможность сварки большого вида сталей, цветных металлов, чугунов. К основным недостаткам данного вида сварки относятся: низкие производительность и коэффициент полезного действия, зависимость качества сварки от навыков исполнителя, вредные условия процесса, влияние на сварочный процесс магнитного дутья.

При ручной дуговой сварке электроды могут перемещаться в трех направлениях: поперек шва, вдоль оси валика и по оси электрода.

Расчет процесса ручной дуговой сварки

Основными параметрами процесса ручной дуговой сварки являются:

• сила сварочного тока,
• диаметр электрода,
• скорость сварки,
• напряжение на дуге,
• род тока,
• полярность тока.

Швы стыковых соединений могут быть выполнены с разделкой или без разделки кромок. Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемых деталей. В случае сварки многослойных швов на металле, толщина которого составляет от 10 до 12 и более миллиметров первый слой должен свариваться электродами на один миллиметр меньше, чем предусмотрено руководством, но не более 5 миллиметров. Расчет начинается с определения количества проходов. В данном случае необходимо учитывать, что сечение первого прохода не должна превышать 35 квадратных миллиметров. Сечение первого прохода рассчитывается по формуле:

$F_1 = (6-8)*dл$

где dл - диаметр электрода.

Формула для расчета сечений последующих проходов выглядит следующим образом:

$Fc = (8-12)*dл$

Площадь сечения шва является суммой площадей простых геометрических фигур, на которые он разделен (как показано на рисунке ниже).

Рисунок 1. Площадь сечения. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Например, площадь сечения одностороннего стыкового шва, который выполнен без зазора может быть рассчитана по формуле:

$F_1 = 0,75*е*g$

где: g - высота усиления шва; е - ширина шва.

В том случае, когда присутствует зазор в соединении, то формула имеет следующий вид:

$(F_1+F_2) = 0,75*е*g+S*в$

где: S - толщина свариваемого металла; в - величина зазора в стыке.

Чтобы рассчитать площадь стыкового шва на выше представленном рисунке, у которого V-образная разделка и подварка корня шва используется формула:

$Fн = F_1+F_2+F_3+2*F_4$

Глубина проплавления рассчитывается по формуле:

$h = S-c$

где c - величина притупления

Площадь прямоугольных треугольников - F4 рассчитывается следующим образом:

$F_4 = (h^2*tga/2) / 2$

Так как таких прямоугольных треугольников два, то:

$2F_4 = h^2*tga/2$

Таким образом формула для расчета общей площади стыкового шва имеет следующий вид:

$Fн = 0,75 • е • g +в • S + 0,75 e_1 • g_1 + h_2 • tg α/2$

Теперь можно рассчитать общее количество проходов:

$n = (Fн-F/Fc)+1$

Сварочный ток рассчитывается по допускаемой плотности электрического тока и диаметру электрода:

$Iсв = Fл*j = (п+dл^2/4)*j$

где: Fл - площадь поперечного сечения электрода; j - допустимая плотность электрического тока.

Только в случае сварки многопроходных швов сварочный ток рассчитывается для первого и последующих проходов. Допустимая плотность электрического тока зависит от вида покрытия и диаметра электрода - чем больше диаметр электрода, тем меньше его допустимая плотность тока, потому что ухудшаются условия охлаждения. При ручной дуговой сварке напряжение на дуге изменяется в пределах от 20 до 36 вольт, поэтому не регламентируется. Чтобы рассчитать скорость сварки применяется формула:

$Vсв = (Lн*Iсв)/Fн*y*100$

где: Lн - коэффициент наплавки; у - плотность наплавленного металла в данном проходе.

Только в случае сварки многопроходовыx швов скорость сварки рассчитывается для первого и последующих проходов.

При сварке угловых швов диаметр электрода должен выбираться в зависимости от катета шва. В случае ручной дуговой сварки за один проход могут свариваться швы с катетом не более 8 миллиметров. При больших катетах сварка осуществляется а два и более прохода. Самое большое сечение металла, который наплавляется за один проход не должно превышать 40 миллиметров. Далее расчет производится в аналогичной последовательности, формулы имеют иной вид.