Вибір зварюваних матеріалів.

Для зварювання і наплавлення вуглецевих і низьковуглицевих конструкційних сталей використовують електроди марок АНО-1, АНО-4, АНО-21, ОЗС-23, СМ-11, УОНИ-¹³/₄₅. Відчизняні підприємства випускають електроди з рутиловим покриттям (марки АНО-4, АНО-21, МП-3), та ільминітовим (марки АНО-6) покриттям. При ручному електродуговому зварюванні на постійному струмі будь-якої полярності використовуємо універсальні електроди типу УОНИ-¹³/₄₅ з коефіцієнтом направлення 8, 5 ^г/_{А ∙ год.} Електроди для зварювання і наплавлення вуглецевих і низьковуглицевих конструкційних сталей класифікуються за механічними характеристиками металу шва і зварного з’єднання.

Дана група містить 15 типів електродів від Е38 до Е150, де Е-електроди для дугового зварювання, а число вказує мінімальну міцність металу шва в ^кг/_мм². Оскільки нам необхідно забезпечити високу міцність метало шва, то вибираємо електроди з основним покриттям, тому що вони дають можливість отримати шви з найвищими механічними властивостями.

Для виготовлення зварного вузла потрібні зварювальний дріт і вуглекислий газ. Для зварювання вуглецевих сталей в середовищі вуглекислого газу застосовуються кремнієво-марганцеві зварювальні дроти, які за рахунок вигорання кремнію і марганцю під час зварювання відновлюють залізо з його оксидів. Найбільше застосування отримав дріт марки СВ-08Г2С. Напівавтоматичне зварювання в середовищі вуглекислого газу виконують дротом діаметром 0, 5¸ 2, 0мм.

Дріт повинен бути чистим, блискучим і мати поверхню, яка забезпечує хороший електричний контакт із струмознімачем. Іржавий дріт засмічує

напрямну спіраль шланга напівавтомата, погіршує його електричний контакт з контактним наконечником, що призводить до великого розбризкування електродного металу і причиняє появу дефектів в зварних швах. Зварювальний дріт поставляється бухтами в упакованому виді згідно ГОСТ2246-70, який регламентує його хімічний склад, що наведений нижче в таблиці для вибраної марки.

Хімічний склад дроту Св-08Г2С. Таблиця 6

[13] сторінка 28

Вуглекислий газ, який служить захистом розплавленого металу шва від впливу повітря, відноситься до активних газів. Він дешевший від таких інертних газів, як аргон та гелій, але добре захищає зварювальну ванну. Тому знайшов широке застосування при напівавтоматичному зварюванні.

Вуглекислий газ постачається по стандарту ГОСТ8050-85. При зварюванні застосовується зварювальний вуглекислий газ з чистотою 99, 5%, який містить не більше 0, 184% водяних парів. Вуглекислий газ постачається в балонах ємністю 40л, чорного кольору з написом жовтого кольору " СО₂ зварювальний". В балон заливають 25кг рідкої вуглекислоти з якої отримують 12 670л вуглекислого газу (з 1кг отримують 506, 8л СО₂). Для зменшення вмісту водяних парів, які спричиняють появу пор у зварних швах, вуглекислий газ осушують, пропускаючи через селікагель технічний.

3.4.2 Розрахунок витрат зварювальних матеріалів і електроенергії на зварювання.

При ручному дуговому зварюванні плавким покритим електродом, витрачаються плавкі покриті електроди і електроенергія.

Витрата електродів G_ел на 1 метр шва визначається за формулою:

G_ел=К_е× G_н де

К_е=1, 6¸ 1, 8 - коефіцієнт витрати електродів з товстим покриттям, який враховує витрати електрода на вигорання, розбризкування, недогарки.

Маса наплавленого металу на 1 п. м. шва визначається за формулою:

G_м=100× F× g, де

F - площа поперечного перерізу, см²;

g - густина наплавленого металу, ²/см³; для сталі (g=7, 85 ²/см³).

При виготовленні балки застосовуємо два типи зварних з'єднань:

- Т_9;

- Т_3D5;

Площа поперечного перерізу зварних швів з'єднань Т_3D5 визначаємо за формулою:

F = к²+2.1к × h см², де

Площа поперечного перерізу зварного шва беремо з довідникаТ₉:

F=263, 1=2, 63 см², де

k - катет шва:

h - підсилення зварного шва h=1.5

F_T3D5 = 5² + 2, 1 × 5 × 1, 5 = 40, 75мм² = 0, 40см²

F_Т9= 263, 1мм² = 2, 63см²

Визначаємо масу наплавленого металу на 1 п. м. шва кожного типорозміру

G_НТ3D5=100 × 0, 40 × 7, 85 = 314

G_НТ9=100 × 2, 63 × 7, 85 = 2064, 55

Визначаємо довжину швів кожного типорозміру згідно креслення зварного вузла:

L_T3D5 = 100 × 4 = 400 = 0, 4 м

L_T9 = 80 × 2 = 160 = 0.16 м

Визначаємо витрату електродів при ручному дуговому зварюванні кожного типорозміру на 1 п. м. шва:

G_елТ3D5 = 1, 7 × 314 = 533, 8г

G_елТ9 = 1, 7 × 2064, 55 = 3509, 74г

Визначаємо витрату електродів на зварний вузол за формулою:

G_{ел.вузла}= G_ел × L, де

L - загальна довжина зварних швів даного типорозміру.

G_елТ3D5 = 533, 8× 0.4 = 213, 52

G_елТ9 = 3509, 74 × 0.16 = 561.56

Тоді, загальна витрата електродів на виготовлення зварного вузла складає:

G_{ел.вузла} = G_елТ3D5 + G_елТ9= 213.52 + 561.56 = 775.08 = 0.775 кг.

Далі визначаємо витрату на електроенергію при ручному дуговому зварюванні.

Середню витрату електроенергії на 1кг. наплавленого металу для ручного дугового зварювання на постійному струмі визначаємо з таблиці 15, стор. 19[9]; а= 4, 5^{кВт год}/_кг , отже витрата електроенергії при ручному дуговому зварюванні становить:

A=4.5 × 0.775 = 2.05 кВт.

При напівавтоматичному зварюванні в середовищі захисного газу витрачаються зварювальний дріт суцільного перерізу, вуглекислий газ і електроенергія.

Витрату дроту суцільного перерізу визначаємо за формулою:

G_др. = К_др. × G_н × L, де

К_др. 1, 1 - коефіцієнт витрати суцільного дроту для найбільш застосовуваних марок;

G_н - маса наплавленого металу на 1 п. м. шва, кожного типу по розміру, яка визначена вище;

L - довжина зварного шва, кожного типорозміру, яка визначена вище.

Визначаємо витрати зварювального дроту на зварний вузол:

G_дрТ3D5 = 1, 1 × 314 × 0, 40 =138.16г

G_дрТ9= 1, 1 × 2064, 55 × 0, 16 = 363.36г

Тоді, загальна витрата дроту на виготовлення зварного вузла складає:

G_{др.вузла} = G_др.Т3D5 + G_др.Т9 = 138.16+363.36 = 501.52г

Норма витрати захисного газу на 1 п. м. шва даного типорозміру визначається за формулою:

Q=Q_o × L+Q_дод, де

Q_o- питома норма витрати газу на 1 п.м. шва даного типурозміру, л

L - загальна довжина швів даного типорозміру, яка визначена вище;

Q_дод - додаткова витрата газу на підготовчо-заключні операції і продування газових комунікацій.

Питома норма витрати газу на погонний метр шва даного типорозміру визначається за формулою:

Q₀=q× t₀, де

q - оптимальна норма витрати захисного газу за одиницю часу, ^л/_хв; з розділу 3.2, тоблиці 3 вибираємо середнє значення q = 17 ^л/_хв;

t₀ - основний час зварювання 1. п. м. шва, хв, визначаємо за формулою:

., де

G_н - маса наплавленого металу на 1 п. м. шва даного типорозміру, яка визначена вище;

60 - перевідний коефіцієнт;

L_н - коефіцієнт наплавлення, ^г/_{А× год}, з таблиці 16 стор. 23 [9],

L_н = 13.3 ^г/_{А× год.};

І_зв. - зварювальний струм, А, з розділу 3.2 таблиці 3, вибираєм середнє значення, І_зв. = 290А.

Визначаємо питому норму витрати газу на 1 п. м. шва даного типорозміру:

Q_0Т3D5= 17 × 4.88 = 82.96 л

Q_0т9 = 17 × 32.12 = 546.04 л

Додаткова витрата газу для швів даного типорозміру визначається за формулою:

Q_дод.= (0, 04¸ 0, 06)× (Q_0.газу× l_шва), л.

Q_дод.Т3D5 = 0, 05 × 82.96 × 0.40 = 1.67 л

Q_дод.Т9 = 0, 05 × 546.04 × 0.16 = 4.37 л

Отже, загальна витрата газу на виготовлення зварного вузла складає:

Q_Т3D5 = 82.96 × 0.40 + 1.67 = 34.85 л

Q_Т9 = 546.04 × 0, 16 + 4.37 = 91.74 л

Отже, загальна витрата газу на виготовлення зварного вузла складає:

Q = Q_Т3D5 + Q_Т9 = 34.85 + 91.74 = 126.59 л

Далі необхідно визначити витрату електроенергії на зварювання вузла за масою наплавленого металу:

А = а × G_{н.виріб}, де

а - середня витрата електроенергії на 1 кг. наплавленого металу, ^{кВт × год}/_кг;

G_{н. виріб} - маса наплавленого металу на виріб.

Із формули G_др. 1, 1 × G_{н. вироб,} визначаємо масу наплавленого металу на виріб:

Середню витрату електроенергії на 1 кг наплавленого метолу для напівавтоматичного зварювання на постійному струмі визначаємо з таблиці 15, стор. 19 [9]; а=5.0 ^кВт/_год

А=5.0 × 0, 46 = 2.3 кВт