Розрахунок режимів електрошлакового зварювання

Мета роботи: розглянути основні особливості технології ЕШЗ та розрахувати режими ЕШЗ до відповідно до заданого завдання.

Теоретичні відомості

Електрошлакове зварювання (ЕШЗ) – це один з видів зварювання, який використовується, коли необхідно провести з’єднання деталей великих товщин. Даний вид зварювання був розроблений і впроваджений Є.О. Патоном і провідними спеціалістами ІЕЗ.

До особливостей ЕШЗ слід віднести відсутність дугового розряду, що забезпечує спокійне протікання процесу без розбризкування металу і шлаку і можливість проводити зварювання як одним, так і кількома розміщеними гребінкою електродами.

При ЕШЗ електродом може служити не тільки тонкий дріт, а й електроди великого перерізу у вигляді пластин стержнів та ін.. Пластинчасті електроди застосовують переважно при значних товщинах зварювальних деталей і порівняно невеликій висоті швів рідкого металу і перегрітого шлаку.

Розглянемо особливості протікання процесів при ЕШЗ (рис. 1). При ЕШЗ основна частина теплоти, яка необхідна для нагріву і плавлення основного і електродного металу поступає за рахунок проходження електричного струму через розплавлений флюс-шлак. Зварювання даним способом здійснюється переважно при вертикальному розміщенні зварювальних деталей і з примусовим формування шва.

Зварювальні деталі 1, які необхідно зварити збираються на скобах 2 з зазором 20-30 мм. Для попередження витікання рідкого металу і шлаку і забезпечити нормальне формування шва 3 по обидві сторони зазору стика притискаються охолоджувані водою мідні повзуни або пластини.

Шлакова ванна 5 утворюється за рахунок розплавленого флюсу, який займає простір між з’єднувальними деталями і формуючими приспосібленнями. Утворення шлакової ванни зазвичай здійснюється дуговим процесом. Збуджувана в початковий період зварювання дуга між електродним дротом і дном «кишені» 10 дуга після розплавлення деякої кількості флюсу шунтується розплавленим електропровідним шлаком і гасне.

Рисунок 3.1 – Електрошлакове зварювання дротовим електродом

Дуговий процес замінюється шлаковим. Електродний дріт 6 подається в плавильний простір роликами 7 механізму подачі з заданою швидкістю. До електроду струм підводиться за допомогою мундштука 8. Електричний струм який проходить між електродним дротом і основним металом через шлакову ванну нагріває розплав і підтримує в ньому температуру вище температури плавлення основного металу і електроду. За рахунок цього шлак розплавляє електродний дріт і кромки зварюваних деталей. Розплавлений метал стікає на дно ванни, утворюючи металічну(зварювальну) ванну 9. Внаслідок відведення теплоти в основний метал і мідні повзуни метал ванни охолоджується і в нижній частині кристалізується в зварний шов, який з’єднює кромки зварювальних деталей.

Розрахунок режимів електрошлакового зварювання

Таблиця 1- Розрахункові дані

Ескіз зварного з’єднання

При електрошлаковому зварюванні електродом може служити не тільки дріт, але й електроди у вигляді пластин, стрижнів. Пластинчасті електроди застосовуються головним чином при великій товщині деталей, що зварюються, і невеликій висоті швів рідкого металу й перегрітого шлаків. Електрошлакове зварювання може бути здійснено одним дротовим електродом діаметром 2 або 3 мм без поперекових коливань і з постійною швидкістю подачі дроту в жужільну ванну при зварюванні металу товщиною до 50 мм. При зварюванні більших товщин застосовують двох-, трьох- і багатоелектродне зварювання дротовими електродами без поперекових або з поперековими коливаннями.

Електрошлаковим зварюванням можна виконати будь-який тип з'єднань, регламентованих ДСТ 15164-79. Електрошлакове зварювання можна виконати дротовими й пластинчастими електродами залежно від товщини деталей, що зварюються. Так як зварювання пластинчастими електродами застосовується дуже рідко, то в даній методичній розробці приведен тільки розрахунок режиму електрошлакового зварювання дротовими електродами.

Розрахунок режиму електрошлакового зварювання дротовими електродами. Діаметр електродного дроту визначається залежно від товщини металу, що зварюється, S або товщини шва К для деяких кутових з'єднань.

Розрахунковий діаметр округляється до стандартного значення 2; 2,5; 3. Найбільш раціональне застосування дроту діаметрами 2 і 3 мм, тому що збільшення діаметра дроту приводить до росту ширини провару й зменшенню глибини жужільної ванни. Відстань між електродами lе при зварюванні без поперекових коливань приймають рівним 30-50 мм, при зварюванні з поперековими коливаннями – 50-180 мм.

Вибрати конкретну величину. Кількість електродних дротів nелз поперековими коливаннями розраховується з рівняння

nел= lе - 8 S (42)

Якщо зварювання без поперекових коливань

nел= lе S (43)

nел=3

Отримане розрахункове значення кількості електродів округляється до цілого числа. Таблиця 2-Число дротових електродів

Силу зварювального струму (Iзв) на один зварювальний дріт обирають залежно від відношення товщини металу, що зварюється, до числа електродних дротів за формулою

Iзв= A+B∙ nел S , А

Iзв=1785 А

де S – товщина металу, мм; nел – число дротових електродів; A – коефіцієнт, рівний 220-280; B – коефіцієнт, рівний 3,2-4,0 Iзв п = Iзв · nел, А (45)

Напруга зварювальної ванни визначається за формулою

де 12, 125, 0,075 –коефіцієнти; S – товщина металу, що зварюється, мм; nел – кількість дротових електродів.

Швидкість подачі дротових електродів (Vп.е.) визначають за формулою

, (м/год)

де Iзв – сила сварочного тока, А.

Швидкість зварювання (Vсв) визначають по формулі

де nел – кількість дротових електродів; αн – коефіцієнт наплавлення, г/А год (αн = 25 ÷ 35 г/А год); Iзв – сила зварювального струму, А; ρ – щільність наплавленого металу, г/см (7,8 см3 – для сталі); b – величина зазору в стику, мм. Обирається в залежності від товщини металу, згідно таблиці. S – товщина металу, що зварюється, мм; Ку – коефіцієнт збільшення, що враховує опуклість шва; (Ку = 1,05 – 1,10)

Таблиця 3-Визначення зазору в стику відносно товщини металу

Час витримки в повзуну (tв) визначають за формулою

tв = 0,0375×S/nел + 0,75, сек

tв=103 сек.

Сухий виліт електрода – відстань від нижньої крапки мундштука до поверхні жужільної ванни (lс), перебуває в межах 60-70 мм. Вибрати конкретну величину. Недохід електрода до повзунів приймають рівним 5-7 мм.

Визначимо витрати флюсу:

Hф=Hдр×Kф Kф=1.1

Hф=

Обладнання для зварювання даної конструкції слугуватиме зварювальний апарат А-1304 з плавким монштуком які застосовують для зварювання товстішого металу.Даний автомат застосовується для електрошлакового зварювання плавким мундштуком виробів із сталі, алюмінію. Він складається з механізму подачі трьох-чотирьох електродних дротів і стояка, на якому кріпляться головка та пристрій для підвіски плавкого мундштука й підведення до нього зварювального струму. Стояк установлено на системі супортів, які забезпечують правильне розміщення плавкого мундштука в зазорі між зварювальними кромками.

Головка апарату А-1304 складається з двох частин - нижньої і верхньої. На нижній частині є струбцина для кріплення її до виробу або до металоконструкції, токоподвод до плавиться мундштуком, коректори для точної установки мундштука щодо зазору між кромками. На верхній частині головки є роликовий механізм подачі з електродвигуном і редуктором. Обидві половини з'єднані між собою стійкою і фіксатором. Така конструкція зварювальної головки полегшує її установку на виріб.

Поиск по сайту: