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 , (6.16)

 

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

 

I_св = 230 + 3,5·60/3 = 300 A.

 

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, (6.17)

 

Тогда

 

v_пэ = Iсв/(1,6…2,2) = 300/2 =150 м/ч. (6.18)

 

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, (6.20)

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, (6.22)

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, (6.23)

 

t_в = 0,037560/3 +0,75 = 1,5 c.

 

Расстояние между электродами при поперечных перемещениях

m = S/n_эл + 8, (6.24)

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 6.3.1

 

Рисунок 6.3.1 – 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 = 70 B; 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.

 

Сварка разнородных сталей

 

Сварка разнородных сталей присутствует при сварке первого участка со вторым из стали.

Сталь 20 имеет феррито-перлитную структуру. Сталь 17Г1С феррито-перлитную структуру.

Эквивалент по хрому, %

 

∑Cr = Cr +1,5(Si+Ti) + Mo + 0,5Nb, (6.25)

 

Эквивалент по никелю, %

 

∑Ni = Ni +30C +0,5Mn + 30N₂, (6.26)

 

а) для стали 20

 

∑Cr = 0,25 +1,5(0,37+0) + 0 + 0,5·0 = 0,80 %;

 

∑Ni = 0,25 +30·0,24 +0,5·0,65 + 30·0 = 7,8 %.

 

б) для стали 17Г1С

 

∑Cr = 0,30 +1,5(0+0) + 0 + 0,5·0 = 0,3 %;

 

∑Ni = 0,3 +30·0,2+0,5·1,6 + 30·0,008 = 7,3 %.

 

в) для сварочной проволоки Св-10Г2

 

∑Cr = 0,20 +1,5(0,06+0) + 0 + 0,5·0 = 0,3 %;

 

∑Ni = 0,3 +30·0,12+0,5·1,9 + 30·0= 4,9 %.

 

Полученные значения эквивалентов хрома и никеля заносим в
таблицу 6.4

Таблица 6.4 – Эквиваленты хрома и никеля

Марка стали и проволоки	∑Cr, %	∑Ni, %
сталь 20	0,8	7,8
17Г1С	0,3	7,3
Св-10Г2	0,3	4,9

 

Полученные значения эквивалентов хрома и никеля наносим на структурную диаграмму Шеффлера (рисунок 7.4.1) Исходя из предпосылки, что свариваемые металлы в объему сварочной ванны перемешиваются поровну, их приведенный состав определяется точкой, находящейся посередине линии разбавления. В связи с тем, что эквиваленты для сталей близки по значениям, диаграмма Шеффлера является мало эффективной.

При сварке сталей 20 и 17Г1С со сварочной проволокой Св-10Г2 для получения феррито-перлитной структуры шва необходимо участие 75 %-ого присадочного материала (γ₀ = 25 %).

Указанные значения доли участия основного металла достигаются соответствующей разделкой кромок.

Рисунок 6.4.1 – Диаграмма Шеффлера

 

Рисунок 6.4.2 – Диаграмма Шеффлера в масштабе

 

 

Рекомендуемые страницы: