ВИЗНАЧЕННЯ ЗВАРЮВАЛЬНИХ КОЕФІЦІЄнТІВ

Продуктивність зварювання значною мірою залежить від швидкості розплавлення електродного металу, введеного в зварювальний шов. Швидкість розплавлення електродного металу оцінюється коефіцієнтом розплавлення, а кількість металу, введеного в шов, - коефіцієнтом наплавлення.

Частка електродного металу в складі зварювального шва непостійна. Вона аалежить від способу і режиму зварювання, виду зварювального шва і електродів, які при цьому застосовуються. У випадку ручного зварювання частка електродного металу в складі шва становить 30...80%, автоматичного - 30...40%.

Коефіцієнтом розплавлення називається кількість електродного металу в грамах, який розплавлений за І год за сили струму І А,г/(А.год):

α_р=Q_p/I·τ (12.1)

Коефіцієнтом наплавки називається кількість електродного металу в грамах, який наплавлений за І год при силі струму І А, г/ (А год) :

α_н=Q_н/I·τ (12.2)

де І - сила струму. А; τ - час зварювання, год.

Коефіцієнт розплавлення залежить від ряду факторів, які впливають на процес плавлення електродного металу: стану поверхні електрода, хімічного складу дроту, типу і товщини покриття електродів, полярності струму під час зварювання. Сильний вплив складу покриття електрода на коефіцієнт розплавлення пояснюється значенням ефективного потенціалу іонізації газів і зміною балансу теплоти дугового проміжку. Менші значення мають електроди з тонким /крейдовим/ покриттям, більші - з товстим покриттям. За зворотної полярності вплив більший, ніж за прямої, оскільки на аноді виділяється більше теплоти і температура анода вища за температуру катода. Звичайно коефіцієнти розплавлення становлять 6,5...14.

Коефіцієнт наплавки оцінює швидкість зварювання. Він завжди менший за коефіцієнт розплавлення, оскільки не весь розплавлений метал електрода надходить у зварювальний шов. Частина електродного металу під час зварювання випаровується і розбризкується, ці втрати за ручного зварювання становлять 25...30% кількості розплавленого електродного металу.

Коефіцієнт розплавлення, як провило, більший від коефіцієнта наплавки. Але, коли витрати електродного металу в тій чи в іншій мірі можуть компенсуватися переходом у шов металу із покриття за рахунок феросплавів, металів, складених із оксидів, залізного порошку, який вводиться в плавильну зону в процесі зварювання, коефіцієнт наплавки може виявитись більшим ніж коефіцієнт розплавлення. Уведення в покриття залізного порошку в кількості 30...50% маси покриття дає можливість одержати α_н на 20... 30%більше α_р. У цьому випадку коефіцієнту втрат умовно приписують від'ємне значення. Коефіцієнт втрат можна записати в такому вигляді:

ψ= (α_р - α_н)/ α_р (12.3)

α_н ,α_р ,ψ змінюються залежно від способу зварювання, марки електрода, густини струму на електроді, полярності струму, складу атмосфери дуги, напруги на дузі.

Залежність α_н ,α_р від сили зварювального струму при зварюванні в середовищі вуглекислого газу СО₂ порівняно із зварюванням під флюсом за однакових умов показана на графіку /рис .12.1/, із якого видно, що збільшення зварювального струму веде до збільшення α_н ,α_р , де ψ у процесі зварювання в середовищі СО₂ значно перевищує ψ у випадку зварювання під флюсом. Це пояснюється тим, що втрати теплоти на розплавлення, випаровування і розбризкування металу під час зварювання в середовищі СО₂ менші від кількості теплоти, яка йде на плавлення флюсу в разі зварювання під флюсом.

Значення коефіцієнтів α_н і α_р дозволяє виконати розрахунок потрібної кількості електродів для зварювання шва встановленого перерізу і визначити швидкість зварювання.

Кількість електродного металу, необхідного для заповнення зварювального шва, визначається за формулою, кг:

q=L∙F∙γ (12.4)

де L - довжина шва, м; F - площа поперечного перерізу шва, м²/рис.12.2/;

γ- густина електродного металу, г/м⁸.

Виразивши цю кількість наплавленого металу через α_н , дістанемо, кг:

q_н=10^-3 α_н I·τ (12.5)

Звідси основний час /час горіння дуги/, год:

τ_o =10^-3 q_н /α_н I (12.6)

Повний час роботи зварникаτ_нвизначається з урахуванням поправочного коефіцієнта К , який залежить від умов праці, організації робочого місця і становить 0,4...0,85, год:

τ_n= τ_o/k (12.7)

Знаючи кількість металу , необхідного для заповнення зварювального шва q_н

де ψ- коефіцієнт витрат металу під час зварювання, який визначають за формулою

ψ=(Q_p-Q_м)/Q_p (12.8)

Рисунок 12.2. Стикове зварне з'єднання: S - товщина металу;

b - зазор; l - ширина валика; q - висота валика

За значенням q_e і масою металу одного електрода вибраних діаметра і довжини можна легко розрахувати необхідну для зварювання кількість електродів. При цьому слід урахувати частину електрода, що йде в огарок.