7.3 Расчет режимов электрошлаковой сварки

Основными параметрами режима электрошлаковой сварки проволочными электродами являются следующие:

- диаметр электродной проволоки d_эл(обычно принимается равным 3 мм, а в некоторых случаях 5 мм);

- сила сварочного тока I_св;

- скорость подачи электрода v_пэ;

- напряжение на шлаковой ванне U_шл;

- скорость сварки V_св;

- толщина свариваемого металла S;

- сухой вылет электрода I_с;

- скорость поперечных перемещений электрода V_п.п;

- время выдержки у ползуна при сварке с поперечными колебаниями t_в;

- недоход последующего электрода до предыдущего при сварке несколькими электродами с поперечными колебаниями I_н;

- число сварочных проволок – электродов n_эл;

- глубина шлаковой ванны;

- зазор b;

- недоход электрода до ползуна;

- марка флюса.

Все эти параметры существенно влияют на качество и формирование сварного шва и должны правильно подбираться. При выборе их обычно исходят из следующих условий:

- выбранный режим должен гарантировать сплошность сварного соединения (отсутствие внутренних и внешних несплавлений и ширину провара кромок в пределах от 6 до 10 мм на сторону);

- в шве не должны возникать горячие (кристализационные) трещины, для чего режим сварки должен обеспечить получение оптимального коэффициента.

Произведем расчет режимов электрошлаковой сварки.

Силу сварочного тока выбирают в зависимости от отношения толщины свариваемого металла к числу электродов

I_св=A+BS/n_эл, (7.16)

где А и В – коэффициенты, равные А=230, В=3,5, n_эл=3;

I_св= 230 + 3,5·60/3 = 300A.

Установлено, что ток в сварочной цепи зависит от скорости подачи электродной проволоки и связан с нелинейной зависимостью

I_св= (1,6…2,2)v_пэ, (7.17)

Тогда

v_пэ=Iсв/(1,6…2,2) = 300/2 =150 м/ч. (7.18)

Напряжение шлаковой ванны

Глубина (мм) шлаковой ванны, от которой зависит устойчивость процесса и ширина провара, является важным параметром режима и может быть вычислена по формуле

h_шл=I_св(0,0000375I_св– 0,0025) + 30, (7.20)

h_шл= 300·(0,0000375·300– 0,0025) + 30 = 32,6 мм.

Увеличение скорости сварки (м/ч) достигается за счет увеличения скорости подачи электрода и тока и уменьшения зазора, она может быть определена по уравнению

Сухой вылет электрода принимается равным I_с= 60 мм.

Скорость поперечных перемещений может быть определена по формуле

v_п.п = 66 – 0,22S/n_эл, (7.22)

v_п.п = 66 – 0,22·60/3 = 61,6 м/ч.

Наиболее рационально применение проволоки диаметром 3 мм. Время выдержки у ползуна определяем по формуле

t_в= 0,0375S/n+0,75, (7.23)

t_в= 0,037560/3 +0,75 = 1,5c.

Расстояние между электродами при поперечных перемещениях

m=S/n_эл+ 8, (7.24)

m= 60/3 + 8 = 28 мм.

Недоход электрода до ползуна принимаем 6 мм. Режим электрошлаковой сварки в зависимости от толщины к числу электродов может быть определен по графику, представленному на рисунке 7.3.1

Рисунок 7.3.1 – График для выбора режимов электрошлаковой сварки проволочным электродом в зависимости от отношения толщины к числу электродов

Из графика получим I_св= 300А;h_шл= 28;v_пэ= 180 м/ч;U_шл= 35 В;

U_пп = 70B;t_в= 2,3 с.

Значения, полученные расчетным путем и полученные по графику, приблизительно сходятся.

Электрошлаковую сварку третьего участка и нижнего эллиптического днища из стали 03Х23Н28Ю4Т ведут с помощью сварочной проволоки

Св-10Г2 под флюсом АН-2 , шов по ГОСТ 15164-78-С-ШЭ.