Сварка конструкций с дополнительной порошкообразной присадкой

Определение потребности в дополнительном порошкообразном присадочном металле

Количество дополнительного присадочного металла зависит, главным образом, от теплофизических свойств и начальной температуры порошкообразного металла и количества резервного тепла. Резерв тепла можно получить за счет уменьшения объема расплавления основного металла и уменьшения нерациональных потерь тепла. При сварке под флюсом в настоящее время на производстве расходуется 14% тепла на рас­плавление электродного металла и 27% — на плавле­ние основного металла. В этом случае в металле шва 65% составляет основной металл и 35% электрод­ный металл. При электрошлаковой сварке на плавление основного и электродного металла расходуется 25— 30% тепла. Остальное тепло уходит на нагрев основ­ного металла, перегрев расплавленного металла, на нагрев воды в охлаждаемых ползунах и на другие непроизводительные потери. Поэтому определение оп­тимального количества дополнительного порошко­образного металла приобретает исключительно важное значение при разработке технологии сварки. Су­ществует несколько способов определения необходи­мого количества порошкообразного металла как упрощенных, так и более детальных. Основным показателем, по которому косвенно можно судить о доле порошкообразного присадочного металла в ме­талле шва и которым, можно задаться до выполне­ния сварки, является соотношение между массой подаваемого порошкообразного металла g„ и электрод­ной проволоки g} на единицу длины шва W = gn/g>, откуда gn = Wg. t. Экспериментально установлено,

что при сварке электродной проволокой сплошного сечения W = 0,5—1,1 при оптимальной грануляции крупки 0,5—2 мм.

Количество дополнительного порошкообразного присадочного металла можно определить, исходя из количества резервной теплоты и количества теплоты, расходуемой на плавление электродной проволоки. Если соотнести эти величины, то определим коли­чество дополнительного порошкообразного металла, которое можно расплавить с помощью резервной теплоты

Р = Р/Ч*

где р — доля резервной теплоты; rj3 — доля теплоты, расходуемой на плавление электродной проволоки.

Количество дополнительного порошкообразного присадочного металла можно определить, исходя из потребности в общем количестве присадочного ме­талла. Рассмотрим это на примере автоматизирован­ной сварки под флюсом стыковых соединений с предва­рительной засыпкой порошкообразного присадочного металла. Общее количество присадочного металла Р (г/см) определяется из расчета заполнения зазора и образования необходимого усиления ру на единице длины сварочного шва

0 = 0, + 0>; 0;, = абу/С; 0У = 0,7АЛу,

где а — зазор, см; б — толщина металла, см; b — ширина шва, см; У— плотность металла, г/см3; А— высота усиления шва, ем; К = Н/Ь — коэффициент проплавления первого шва (К = 0,7 при Двухсторонней сварке, К = 1 при односторонней сварке за один нроход); Н — глубина проплавлення, см.

Общий присадочный металл состоит из порошко­образного присадочного металла и металла электрод­ной проволоки

8 — gn + 8*.

где —масса порошкообразного присадочного металла, засы­паемого в зазор, на единицу длины шва, г/см; g, — масса расплавляемой электродной проволоки, приходящейся на единицу Длины шва, г/см.

Масса расплавляемой электродной проволоки опре­деляется

g, = G,/l> с.

где исв — скорость сварки, см/с; О, — масса расплавляемой ^«ктродной проволоки в единицу времени (r/с), которая равна: где dt— диаметр электродной проволоки, см; у»-—скорость пода­чи электродной проволоки, см/с.

Тогда масса расплавляемой электродной проволоки будет равна:

Наряду с рассмотренными методами максимальное количество дополнительного порошкообразного приса­дочного металла можно определить по следующей формуле

Gn = АрQ/(c„Jn., + |1- с„Т„).

где спл — теплоемкость дополнительного порошкообразного при­садочного металла при температуре плавления Т„л, Дж/(г • °С); с„ — то же, прн начальной температуре Т„ р — скрытая теплота плавления, Дж/г; Лр — доля резервного тепла (при сварке под флюсом на режимах сварки, непосредственно применяемых на практике Ар—0,14—0,2); Q — тепловая мощность сварочной дуги, Дж/с.

Температура состояния дополнительного порошко образного присадочного металла, т. е. температура его подогрева, является еще одним из факторов повышения интенсификации процесса сварки, так как с ее повыше­нием увеличивается количество расплавляемого по­рошкообразного металла (при температуре 100 °С порошкообразного металла его расплавляется в два раза больше, чем при комнатной температуре). Это является еще одним резервом повышения про­изводительности сварки уже с использованием по­рошкообразного присадочного металла.