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
| Вид покрытия | Диаметр стержня электрода, мм | ||||
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 и более | |
| Основное | 15,0-20,0 | 13,0-18,5 | 10,0-14,5 | 9,0-12,5 | 8,5-12,0 |
| Кислое, рутиловое | 14,0-20,0 | 13,5-19,0 | 11,5-15,0 | 10,0-13,5 | 9,5-12,5 |
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:
Vсв = Lн · Iсв / γ · Fн · 100, м/ч, (13)
где Lн – коэффициент наплавки, г/А час; (см. табл. 3)
γ – плотность наплавленного металла за данный проход, г/см3 (7,8 г/см3 – для стали);
Iсв – сила сварочного тока, А;
Fн – 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
| Сварка | Режимы сварки | |||
| dэл, мм | Iсв, А | Uд, В | Vсв, м/ч | |
| Первого прохода | ||||
| Последующих проходов | ||||
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
| Катет шва, К, мм | 2 | 3 | 4 | 5 | 6-8 | 9-12 | 12-20 |
| Рекомендуемый диаметр электрода, dэл, мм | 1,6-2 | 2,5-3 | 3-4 | 4,0 | 4-5 | 5,0 | 5,0 |
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:
Fн = Kу ·К2 / 2 мм2 , (14)
где Fн – площадь поперечного сечения наплавленного металла, мм2;
К – катет шва, мм;
Ку – коэффициент увеличения, который учитывает выпуклость шва и зазоры.
Для наиболее часто встречающихся угловых швов с катетом 2 – 20 мм, коэффициент Ку выбирают по табл. 5.
Таблица 5 - Рекомендации по выбору коэффициента увеличения, учитывающий выпуклость шва и зазоры
| Катет шва, К, мм | 2 | 3-4 | 4-5 | 6-8 | 9-12 | 12-20 |
| Коэффициент увеличения (Ку) | 1,8 | 1,5 | 1,35 | 1,25 | 1,15 | 1,10 |
Определив примерную площадь сечения углового шва и зная максимально возможную площадь сечения, получаемую за один проход, находят число проходов «n» по формуле:
n = Fn / (30-40). (15)
Полученное дробное число округляют до ближайшего целого.
Силу сварочного тока определяют по формуле:
Iсв = (π · d2эл /4) · j, (16)
где π – 3,14;
dэл – 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:
Vсв = Lн · Iсв / γ · Fн ·100, м/ч, (17)
где Lн – коэффициент наплавки, г/А час;
γ – плотность наплавленного металла, г/см3 (7,8 г/см3 – для стали);
Fн – площадь поперечного сечения наплавленного металла углового шва, см2;
Iсв – сила сварочного тока, А.
Значения коэффициентов наплавки для различных марок электродов приведены в табл. 6.
Таблица 6 - Коэффициенты наплавки для различных марок электродов
| Марка электрода | Ток и полярность | Напряжение на дуге, В | Коэффициент наплавки, г/А·ч |
| УОНИИ 13/45 | Постоянный прямой полярности | 20 – 25 | 8,0 |
| УОНИИ 13/55 | 22 – 26 | 7,0 – 8,0 | |
| ЦМ - 7 | 27 – 30 | 10,0 | |
| АНО – 4С | Переменный | 32 - 34 | 8,0 – 8,3 |
Результаты расчетов режима сварки угловых швов следует занести в табл. 7.
Таблица 7 - Режимы сварки угловых швов
| Сварка | Режимы сварки | |||
| dэл, мм | Iсв, А | Uд, В | Vсв, м/ч | |
| Первого прохода | ||||
| Последующих проходов | ||||
Ориентировочные режимы ручной дуговой сварки приведены в приложении А.
3. Расчет режимов сварки в среде углекислого газа
Сварка в среде углекислого газа широко применяется при изготовлении конструкций из углеродистых, низколегированных, теплоустойчивых сталей, среднелегированных, хромоникелевых и аустенитных сталей.
Основные типы соединений, выполняемые в среде углекислого газа, регламентированы ГОСТ 14771-76.
Основными параметрами режима сварки в среде углекислого газа являются:
1. Диаметр электродной проволоки, dэл, мм.
2. Сила сварочного тока, Iсв, А.
3. Напряжение на дуге, Uд, В.
4. Скорость сварки, Vсв, м/ч.
5. Расход защитного газа, qr.
Дополнительными параметрами режима являются:
6. Род тока.
7. Полярность при постоянном токе.
3.1. Расчет режима сварки в среде углекислого газа швов стыковых соединений
Швы стыковых соединений могут выполняться как с разделкой, так и без разделки кромок.
Диаметр электродной проволоки (dэл) выбирается в зависимости от толщины свариваемых деталей. При выборе диаметра электродной проволоки при сварке швов в нижнем положении следует руководствоваться данными таблицы 8
Таблица 8 - Выбор диаметра электродной проволоки для сварки швов стыковых соединений
| Толщина металла, мм | Форма подготовки кромок | Зазор в стыке, мм | Диаметр электродной проволоки, мм | Число проходов |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 0,8-1,0 1,5-2,0 2,5-3,0 3,5-4,0 | Встык, без разделки кромок | 0-1,0 0-1,0 0-1,5 0-1,5 | 0,8 1,0 1,2 1,2 0,6 | 1 1 1 2 1 |
| 4,5-6,0 | 0-1,5 0,5-2,0 | 2,0 2,0 | 1 2 | |
| 7,0-8,0 | 0,5-2,0 | 2,0 | 2 | |
| 9,0-10,0 | 0,5-2,5 | 2,0 | 2 | |
| 11,0-12,0 | 1,0-3,0 | 2,0 | 2 | |
| 13,0-14,0 15,0-16,0 | V – образная односторонняя | 1,0-2,5 1,0-2,5 | 2,0 2,0 | 2 3 |
| 17,0-18,0 19,0-20,0 21,0-22,0 23,0-24,0 25,0-28,0 | V – образная двусторонняя | 1,0-2,5 1,5-2,5 1,5-2,5 1,5-2,5 1,5-2,5 | 2,0 2,0 2,0 3,0 3,0 | 4 4 5 5 6 |
Сила сварочного тока, (Iсв) выбирается в зависимости от глубины провара (h) и определяется по табл. 9.