Зварювання двотаврової балки

 

 

2.3 Визначення режимів зварювання

 

Під режимом зварювання розуміють сукупність показників та умови процесу зварювання . При визначені режимів зварювання необхідно вибрати такі параметри , які забезпечать отримання швів заданих розмірів , форми і якості [8]. Основними праметрами режиму є:

• зварювальний струм;
• напруга на дузі;
• швидкість переміщення дуги (швидкість зварювання);
• діаметр зварювального дроту;
• швидкість подачі  зварювального дроту.

Розрахунок режимів  зварювання проводиться завжди для  конкретних випадків коли відомий тип  з`єднання марка флюсу та інші дані технологічного процесу. Перед початком розрахунку по кресленнях ГОСТах та тахнічних умовах потрібно встановити вид зєднання його форму і розміри. При цьому необхідно враховувати, що січення однопрохідного шва неповинна перевищувати 100мм².

В даному випадку розрахунок режимів зварювання потрібно провести для таврового з’єднання листів товщиною 8мм – 16мм,  під шаром флюсу дротом суцільного перетину за ГОСТом 8713-79, умовне позначення зварного зєднання Т3 (таблиця 2.6), та для виконання прихоплень ручним дуговим зварюванням.

Кутові шви задовільно формуються на режимах, при яких густина струму в електроді приймається в межах середніх значень [8].

Знаючи катет шва (задається  в кресленні) визначається площа  поперечного перерізу шва:

F_п=k²/2 – для швів без випуклості;

F_п=k²/2 +1,05bс – для опуклих швів.

F_п=6²/2=18мм²

Таблиця 2.6 – Конструктивні елементи зварних з’єднань і  їх розміри.

Умовне позначення  ззварного зєднання	Конструктивні елементи		S	b
	Підготовлених кромок зварних деталей	Зварного шва
Т3			Від 5 до 9	+2,0

 

Глибина:

h = k I_зв;                                             (3.14)

де k – коефіцієнт пропорційності, мм/100.

Цей коефіцієнт залежить від роду струму і полярності, діаметру електроду  а також марки флюсу. Цей коефіцієнт коливається в межах від 1,0 до 2,0 мм/100.

При зварюванні за один прохід: h = S;

При зварюванні за два проходи: h = S/2.

Величину зварювального струму необхідного для отримання заданої  глибини проплавлення основного  металлу, розраховують за формулою:

                                        (3.15)

Діаметр електродного дроту  визначається за формулою:

                                            (3.16)

де і-густина струму.

 Приймаємо діаметр  зварювального дроту 2,5мм

Напруга на дузі визначається за формулою:

                                (3.17)

Напруга на дузі приймається  для стикових з’єднань в межах 32-40В, а для кутових 28-36В. Чим більший струм і діаметр електрода тим більшою приймається напруга на дузі [8].

Швидкість зварювання визначається за формулою:

                                         (3.18)

де А=(2...30) 10^-3, (Ам/год) – в залежності від діаметру електроду.

Швидкість  подачі електродного дроту визначається  за наступною  формулою:

                                    (3.19)

де α_н =11,6+0,4 г/Агод; - коефіцієнт наплавлення;

γ – густина металу;

Час горіння дуги, (год) визначається за формулою:

;                                          (3.20)

де G_н – маса наплавленого металу;

Маса наплавленого металу визначається за формулою:

                                            (3.21)

де V_н – об’єм наплавленого металу.

,                                          (3.22) 

де F_н – площа поперечного перерізу шва, см²; h – висота наплавленого шару, cм.

Повний час зварювання (год) визначається за формулою:

                                               (3.23)

де k_п – коефіцієнт використання зварювального поста приймається рівним 0,8-0,9;

Розхід зварювального  дроту (г) визначається за формулою:

                                        (3.24)

де ψ – коефіцієнт втрат на вигоряння та розбризкування приймається рівним 0,02 - 0,03.

Витрату флюсу (г/пог. м) визначається за формулою:

;                                  (3.25)

Розрахунок режимів  прихоплень ручним дуговим зварюванням.

При ручному дуговому зварюванні до параметрів режиму зварювання відносяться сила зварювального струму, напруга, швидкість переміщення електрода уздовж шва (швидкість зварювання), рід струму, полярність та ін.

Діаметр електрода вибирається  залежно від товщини металу, що зварюється, типу зварного з'єднання  й положення шва в просторі.

При виборі діаметра електрода  для зварювання можна використовувати  дані таблиці 3.12.

У стикових швах перший шар  виконують електродом 3-4 мм, наступні шари виконують електродами більшого діаметра. Для даного зварного виробу два перші проходи виконаємо електродами типу Э-50А марки УОНИ 13/55 діаметром 3 мм, а наступні – тими ж діаметром 4мм.

Зварювання у вертикальному  положенні проводять із застосуванням  електродів діаметром не більше 5мм. Стельові шви виконують електродами діаметром до 4мм [8].

Таблиця 2.7. Залежність діаметру електрода від товщини зварюваних деталей

Товщина листа, мм	1- 2	3	4 - 5	6 - 10	10 - 15	> 15
Діаметр електрода, мм	1,6 - 2,0	2,0 - 3,0	3,0 - 4,0	4,0 - 5,0	5,0	> 5,0

 

Сила зварювального  струму, А, розраховується по формулі

                                             (3.34)

де К - коефіцієнт, рівний 25-60 А/мм (таблиця 3.13); d - діаметр електрода, мм.

Таблиця 2.8 Значення коефіцієнта К у залежності від діаметра електрода d

d, мм	1-2	3-4	5-6
К, А/мм	25-30	30-45	45-60

 

Силу зварювального  струму, розраховану по цій формулі, варто відкоригувати з урахуванням  товщини елементів, що зварюються, типу з'єднання й положення шва в  просторі.

Якщо товщина металу S > 3d, то значення I_зв варто збільшити на 10 - 15%. Якщо ж S ≤ 1,5d, то зварювальний струм зменшують на 10 - 15%. При зварюванні кутових швів значення струму повинне бути підвищене на 10 - 15%. При зварюванні у вертикальному або стельовому положенні значення зварювального струму повинне бути зменшене на 10 - 15%.

Для електродів, що використовуються при зварюванні вуглецевих і легованих  конструкційних сталей, напруга дуги U_д = 22 - 28 В.

Розрахунок швидкості  зварювання, м/год, виконується по формулі

                                      (3.35)

де α_н - коефіцієнт наплавлення, г/А·год, таблиця 3.14 (для даного електроду α_н = 10 ); F_ш  – площа поперечного перерізу шва при однопрохідному зварюванні (або одного шару валика при багатошаровому шві), см²;  ρ – густина металу електрода, г/см³ (для сталі ρ = 7,8 г/см³) [8].

Таблиця 2.9 Режими виконання прихоплень

Шов	Зварювальні матеріали		Зварювальний струм	Напруга холостого ходу, Uхх (В)
	Тип, марка	Діаметр, мм
Прихоплення	Э-50А УОНИ 13/55	3,0	80-90	70

 

 

2.4 Вибір основного зварювального обладнання

 

Конструктивно-технологічний  аналіз виробу показує , що зварюванню на  робочому місці , яке  проектується , підлягають наступні шви :

3. При зварюванні стінки  з полицями двотаврової балки.  Прямолінійний кутовий  шов , довжиною 6000мм . Кількість швів – 4.

4 . Прямолінійний кутовий  шов , приварювання ребер жорсткості.

       Приймаючи  до уваги довжину зварних швів, як спосіб зварювання вибираємо  механізоване автоматичне зварювання під шаром флюсу, а також ручне дугове зварювання для  виконання прихоплень при збиранні двотаврової балки [9].

      Вибір  основного зварювального обладнання  залежить від способу зварювання, від режимів зварювання, а також  враховуюється техніко-економічна  ефективність вибраного обладнання .

       В  даному випадку для зварювання  виробу потрібно підібрати зварювальний  трактор та автоматизовану підвісну  головку для зварювання під  шаром флюсу. Для прихоплення  складових деталей виробу ми  вибираємо джерело живлення для  ручного дугового зварювання.

        Для зварювання двотаврової балки  ми використовуємо зварювальний  трактор ТС-17М, тому що в  данному випадку  зварювальний  трактортор  являється найбільш  ефективним для даного типу  зварювання. До зварювальних тракторів  відносяться  переносні зварювальні автомати із самохідним візком , що переміщає автомат уздовж кромок, що зварюють, по поверхні виробу, що виготовляється .Загальний вид зварювального трактора ТС-17М  показаний на рисунку 2.2. 

Зварювальний трактор  ТС-17М  застосовується при виготовленні й монтажі різних будівельних конструкцій (ферм, щогл, балок), при зварюванні під флюсом зовнішніх і внутрішніх кільцевих швів, а також при зварюванні труб і резервуарів діаметром більше 800мм [9].

1 – електродвигун; 2 – контрольно-вимірювальні прилади; 3 – пульт керування; 4 – ведуче колесо з ходовим механізмом; 5 – переднє напрямне колесо; 6 – механізм коректування положення електрода; 7 – маховик

включення муфти  ходового механізму; 8 – касета для  електродного дроту; 9 – бункер для флюсу .

Рисунок 2.2. Зварювальний трактор ТС-17М

 

Технічна характеристика зварювального трактора

Сила струму, А……………………………………………………...……1000

Швидкість подачі електродного дроту м/год…………………...…...52-400

Діаметр електродного дроту,мм…………………………………………..1-5

Швидкість зварювання, м/год…….…………………………………..16-126

Рід струму………………………………………………..постійний, змінний

Маса, кг……………………………….……………………………………..42

Даним трактором можна зварювати всі види швів у нижньому положенні. Трактор має один електродвигун трифазного струму , що надає руху механізму подачі електродного дроту й механізму пересування трактора уздовж шва , що зварюється,  механізм, що подає, складається з понижуючого редуктора й двох роликів (ведучого і притискного), між якими протягується електродний дріт. Механізм пересування трактора складається з редуктора й двох ведучих бігунів, вал яких з'єднаний з редуктором фрикційною муфтою. Наявність змінних шестірень дозволяє в широких межах змінювати швидкість подачі електродного  дроту й швидкість пересування трактора відповідно до режиму зварювання . У комплекті трактора є два струмо підвідних мундштуки. Для електродного дроту діаметром 1,0-2,0мм застосовують трубчастий мундштук із бронзовим наконечником, зміщеним до осі трубки, що забезпечує гарний електричний контакт із електродним  дротом [9].

Для електродного дроту  більшого діаметра застосовують мундшук  із двома бронзовими контактами , між  якими переміщається дріт . Виправлення  електродного дроту здійснюється спеціальним правильним механізмом , що складається із трьох роликів.