Расчет режимов электрошлаковой сварки

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4

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 (γ ₀ = 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

⇐ Предыдущая 1 2 34