Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Расчет наплавки рельсового конца

При ручной электродуговой сварке (наплавке) работы могут выполняться за несколько проходов, при этом сварку всех проходов стремятся выполнить при одних и тех же параметрах режима. Исключением является первый проход, который рекомендуется выполнять электродами диаметром 3-4 мм (применение электродов большого диаметра затрудняет проплавление корня шва).

Сечение первого слоя (прохода) не должно превышать 30-35 мм² и определяется по формуле 6.1:

, (6.1)

а последующих слоев (проходов) – по формуле 6.2:

. (6.2)

Общее число слоев (проходов), включая первый (сварка корня шва), определяется по формуле 6.3:

, (6.3)

где F _н – общая площадь наплавленного металла.

При наплавке каждый последующий валик расплавляет часть уже наложенного. Это перекрытие валиков должно составлять с =1/3 ÷ 1/2 их ширины (рисунок 6.1). Ширина валиков обычно принимается b =(2÷4) d _э, а высота валика h _в=(0,8÷1,2) d _э. При ручной дуговой наплавке площадь поперечного сечения валика ориентировочно можно определить по формуле 6.4:

(6.4)

При выборе типа и марки электрода необходимо исходить, прежде всего, из требований, предъявляемых к качеству сварных швов и наплавленному слою. При этом надо помнить, что в зависимости от назначения электроды делятся на: сварочные и наплавочные.

В настоящее время широко применяются высокопроизводительные электроды, в том числе содержащие в обмазке железный порошок. Для оценки производительности электродов необходимо сравнивать значения коэффициента наплавки α _н. Из группы электродов, обеспечивающих заданные механические свойства металла шва и наплавки, следует выбирать те, которые имеют более высокий коэффициент наплавки и, следовательно, обеспечивают при прочих равных условиях большую производительность

Силу сварочного тока выбирают на основании рекомендаций, помещенных в паспортах электродов, и справочных таблиц, или рассчитывают по эмпирическим формулам.

При ручной дуговой сварке остальными электродами диаметрами 1-6 мм можно пользоваться формулой 6.5:

, (6.5)

где К – коэффициент, равный 25-60; d _э – диаметр электрода, мм.

Коэффициент К в зависимости от диаметра электрода принимается в соответствии с таблицей 6.4

Таблица 6.4 Зависимость коэффициента К от диаметра электрода

Силу сварочного тока, рассчитанную по этой формуле, следует скорректировать с учетом толщины свариваемых элементов, типа соединения и положения сварки в пространстве. При наплавке значение I _св должно быть повышено на 10-15 %.

Выбирая род тока, следует учитывать экономические и эксплуатационные преимущества переменного тока перед постоянным. Однако могут быть положения, при которых использование переменного тока не допускается или же не рекомендуется, например, при сварке электродами УОНИ-13 и при некоторых других случаях.

Так, характер наплавочных работ обусловливает необходимость получения слоя наплавленного металла за счет возможно большого количества электродного металла при минимальной глубине проплавления основного металла. Поэтому наплавочные работы следует вести на постоянном токе обратной полярности.

Для определения при ручной сварке ориентировочной длины дуги l_д, мм, можно пользоваться формулой 6.6:

l_д =(0,5-1,1) d _э, (6.6)

где d _э – диаметр электрода, мм.

Длина дуги влияет на качество наплавленного металла и геометрическую форму шва. При длинной дуге ухудшается защита сварочной ванны, и металл шва интенсивно насыщается кислородом и азотом воздуха. С увеличением длины дуги увеличивается разбрызгивание металла и в шве могут появиться поры.

Для определения напряжения дуги U _д используют справочные данные или рекомендации сертификатов, которыми сопровождается каждая марка электрода (в технологической документации U _д не регламентируется).

Для большинства марок электродных покрытий, используемых при сварке углеродистых и легированных конструкционных сталей, напряжение дуги U _д =22-28 В.

Расчет скорости сварки (скорость перемещения электрода при укладке одного валика), м/ч, производится по формуле 6.7:

, (6.7)

где α _н – коэффициент наплавки,; F _н(с) – площадь поперечного сечения шва;

ρ – плотность металла, г/см³.

Масса наплавленного металла определяется по справочнику или рассчитывается по формуле 6.8:

, (6.8)

где F _н – площадь наплавленного металла (поперечное сечение разделки шва, включая его усиление), см²; L – длина шва, см;

ρ – плотность металла, для стали ρ =7,8 г/см³.

Время горения дуги рассчитывается по формуле 6.9:

(6.9)

Приближенно полное время сварки Т можно определить по формуле 6.10:

, (6.10)

где t – время горения дуги, ч; К _п – коэффициент использования сварочного поста, который для ручной сварки можно принять 0,5-0,55

Расход электроэнергии А, кВт·ч, на сварку заданной детали можно найти, установив по справочным материалам расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла. Более точно его можно рассчитать по формуле 6.11:

, (6.11)

где U _д – напряжение дуги, В (при сварке покрытыми электродами принять 22-28 В); I _св – сварочный ток, А; η – КПД источника тока; W _о – мощность, расходуемая источником тока при работе на холостом ходу, кВт; t и Т – соответственно время горения дуги и полное время сварки, ч.

Значения η и W _о принимаются по таблице 6.5

Таблица 6.5 Значения КПД и мощности источника тока в зависимости от рода тока

Выбранный метод контроля должен обеспечивать возможность выявления скрытых дефектов (трещин, не проваров и др.), весьма опасных с точки зрения концентрации напряжений. Кроме того, он должен отличаться точностью оценки качества, простотой, экономичностью и безопасностью.

Для расчета примем электрод диаметром d _э =4 мм и общую площадь наплавляемого металла F _н =900 мм². Тогда толщина первого слоя согласно формуле 1 будет равна:

F ₁ = 7·4 = 28 мм²

Толщина последующих слоев будет равна:

F _c = 10·4 = 40 мм²

Общее количество слоев будет равно:

n =

Ширина валиков b= 12 мм, а их высота h _в=4 мм, отсюда площадь поперечного сечения валиков равна:

F _в = 0,75·12 = 9 мм²

Далее рассчитаем силу сварочного тока. Коэффициент К согласно таблице 6.3 равен 45 А/мм, тогда по формуле найдем силу сварочного тока:

I _св = 45·4 = 180 А

Скорректируем значение сварочного тока, увеличив его на 15 % и получим, что I _св = 207 А.

Длина дуги l _д будет равна:

l _д = 0,8·4 = 3,2 мм

Скорость сварки рассчитаем по формуле 6.7, при этом примем площадь поперечного сечения шва F _н(с) равной 60 мм², коэффициент наплавки α _н = 9,0 г/(А·ч), плотность для стали ρ = 7,8 г/см³:

V _св = м/ч

Далее по формуле 6.8 рассчитаем массу наплавленного металла:

G _н = 9·3·7,8 = 210,6 г

Исходя из этого, по формуле 6.9 рассчитаем время горения дуги:

t = ч

Приближенно полное время сварки определим по формуле 6.10:

T = ч

Рассчитаем расход электроэнергии на наплавку, из полученных выше результатов, по формуле 6.11:

А = кВт·ч