СВЕРЛЕНИЕ

 

Расчет режимов резания при сверлении начинают с определения глубины резания. Глубину резания t, мм, при сверлении принимают равной половине диаметра сверла:

 

,

а при рассверливании

 

где D ₀ – диаметр отверстия до обработки, мм.

Подача, мм/об, допускаемая прочностью сверла, может быть определена из эмпирического выражения

 

,

 

где С_s - коэффициент, зависящий от механических свойств обрабатываемого материала;

х - показатель степени, принимаемый равным 0,6;

К_s – поправочный коэффициент, вводимый при сверлении отверстий длиной больше трех диаметров сверла (табл. 10).

 

 

Таблица 10

Длина отверстия
Ks		0,9	0,8	0,75

 

Коэффициент C_s может быть рассчитан по эмпирическим выражениям:

 

для стали

для чугуна

где -предел прочности при растяжении, МПа;

НВ - твердость по Бринеллю, МПа.

При сверлении тонкостенных деталей, а также деталей коробчатой формы рассчитанную подачу необходимо снизить на 25%, а при сверлении точных отверстий – на 50%.

Скорость подачи при рассверливании назначают в 1,5…2 раза больше,чем при сверлении.

Полученное значение скорости подачи должно быть скорректировано с паспортными данными выработанного станка, т.е. назначить такую подачу, которая была бы ближе всего к значениям промежуточных ступеней фактической скорости подачи выработанного станка. При отсутствии в паспорте станка промежуточных значений скоростей подач ее рассчитывают по тем же формулам, что и при точении.

Скорость резания, м/мин при сверлении и рассверливании рассчитывают по формуле

 

,

 

где Т – расчетная стойкость сверла, мин.

Значение величин стойкости сверла в зависимости от его диаметра приведены в табл. 11

Таблица11

Диаметр сверла, мм	До 5	6-10	11-20	21-30	31-40
Стойкость, мин

 

Значение коэффициента С_v и показателей степени m, x_v, y_v приведены в табл.12

Таблица 12

Обрабаты-ваемый материал	Вид обработки	Материал режущей части	Подача мм/об	Сv	qv	хv	yv	m
Сталь	Сверление     Рассверлива-ние	Быстрорежу-щая сталь   Твердый сплав	< 0,2 ≥0,2   -	7,0 9,8   10,8	0,4     0,6	0,2	0,7     0,3	0,20     0,250
Чугун	Сверление     Рассверлива-ние	Быстрорежу-щая сталь   Твердый сплав	< 0,3 ≥ 0,3   -	14,7 17,1   56,9	0,25 0,25   0,5	0,15	0,5 0,4   0,45	0,125 0,125   0,40

 

Поправочный коэффициент

,

 

где К_lv - коэффициент, учитывающий глубину отверстия в зависимости от диаметра сверла (табл. 13).

Таблица 13

Глубина отверстия	Кlv	Глубина отверстия	Klv
	1,00 0,85 0,75		0,70 0,60 0,50

 

Поправочный коэффициент К_тv, учитывающий влияние механических свойств материала, обрабатываемого сверлом из быстрорежущей стали, составляет:

для стали

;

для чугуна

 

Значение и НВ приведены в таблице 2, а значения показателя а - в таблице 14.

Таблица 14

Обрабатываемый материал	Механические свойства	Показатели степени а
Сталь		-0,9 0,9
Чугун	-	1,3

 

При расчете К_v поправочный коэффициент К_иv для режущей части сверла из быстрорежущей стали может быть принят равным 1,0; из инструментальной легированной – 0,65; углеродистой – 0,42, а из твердого сплава – 0,22.

 

Определив скорость резания, рассчитывают частоту вращения шпинделя, об/мин,

 

,

 

где D - диаметр сверла, мм.

По паспортным данным выбранного станка определяют фактическую ближайшую меньшую к частоте вращения n_р шпинделя n_ф, т.е. n_p ≤ n_ф (см. прил.).

При отсутствии в паспорте станка промежуточных значений частоты вращения шпинделя ее рассчитывают по тем же формулам, что и при точении.

По принятой фактической частоте вращения шпинделя определяют фактическую скорость резания, м/мин,

 

 

При сверлении и рассверливании отверстий рассчитывают потребные на резание крутящийся момент М, Нм и осевую силу Р_о, Н, по эмпирическим формулам:

 

 

где С_м и С_р – коэффициенты крутящего момента и осевой силы;

D - диаметр сверла,мм;

S - подача, мм/об;

q_м, z_р – показатели степени, учитывающие влияние диаметра сверла на величину момента и осевой силы;

у_m, у_р – показатели степени, учитывающие влияние подачи на величину М и Р_о;

К_М и К_р – поправочные коэффициенты.

Значение коэффициентов С_р, С_м, z_р, q_m, у_р, у_m приведены в табл. 15.

 

Поправочный коэффициент К_м = К_р = К_мр.

Значение коэффициента К_мр приведены в таб.8

Полученное значение осевой силы сравнивается с осевой силой, допустимой механизмом передачи станка (см. прил.).

Таблица 15

Обрабатываемый материал	Вид обработки	Осевая сила Р	Крутящий момент М
Ср	zр	ур	См	qm	уm
Сталь	Сверление		1,0	0,7	0,0345	2,0	0,8
Чугун	То же		1,0	0,8	0,0215	2,0	0,8
Сталь	Рассверливание			0,7	0,078		0,8
Чугун	То же			0,4	0,068		0,8

 

Необходимо, чтобы Р_{ст доп} Р_о

Для определения мощности на шпинделе станка нужно рассчитать эффективную мощность резания, кВт:

 

.

 

Потребная мощность резания

,

где η_ст - КПД станка (см. прил.1)

 

Коэффициент использования станка по мощности

 

,

 

где N_ст – мощность главного электродвигателя (по паспорту) станка, кВт, (см. прил.).

Технологическое (машинное) время, мин, при сверлении и рассверливании рассчитывают по формуле:

 

,

 

где L_р – расчетная длина обрабатываемой поверхности, мм;

n_ф – частота вращения инструмента, об/мин;

S - подача, мм/об.

Длина обрабатываемой поверхности

Здесь - действительная длинна (чертежный размер), мм;

– величина врезания, мм;

– выход (перебег) инструмента, мм.

При сверлении сверлом с одинарной заточкой .

При сверлении сверлом с двойной заточкой .

 

ФРЕЗЕРОВАНИЕ

Расчет режимов резания при фрезеровании производят в следующей последовательности.

Назначают глубину резания t, ширину фрезерования В и число проходов i. Припуск на обработку должен быть снят за минимальное число проходов. При припуске менее 5 мм фрезерование выполняют за один проход, а при припуске более 3,5…4 мм – за два прохода, оставляя на чистовую обработку 1…1,5 мм. Необходимо помнить, что глубина фрезерования всегда измеряется в плоскости вращения фрезы (т.е. в плоскости, перпендикулярной оси вращения фрезы).

Величину подачи выбирают по справочным таблицам в зависимости от механических свойств обрабатываемого материала, режущего инструмента и требуемого класса шероховатости поверхности.

При определение подачи следует помнить, что при фрезеровании различают три вида подачи S_м – минутную подачу мм/мин; S_о - подачу на один оборот, мм/об; S_z – подачу на один зуб фрезы, мм/зуб.

Расчетную минутную подачу S_мр, мм/мин, определяют по формуле

 

,

 

где n_ф – фактическая частота вращения шпинделя, об/мин;

z – число зубьев фрезы.

После того как по паспорту станка будет выбрана частота вращения шпинделя, необходимо определить значение минутной подачи (см. выше) и скорректировать по паспорту станка, приняв ближайшее меньшее - S_ф ≤ S_мр.

При отсутствии в паспорте промежуточных значений скорость подачи рассчитывают по тем же формулам, что и при точении.

Рекомендуемые значения подачи S_z мм/зуб, и S_о, мм/об, при черновом и чистовом фрезеровании стали и чугуна торцевыми, дисковыми и цилиндрическими фрезами переведены в таб. 16 и 17.

 

Таблица 16

Подача при черновом фрезеровании стали и чугуна цилиндрическими,

дисковыми и торцевыми фрезами, S_z, мм/зуб

 

Обрабатываемый материал	Материал фрезы	Подача,мм/зуб.
Сталь	Т15К6	0,09…0,18
То же	Т15К10	0,12…0,18
- «-	Быстрорежущая сталь	0,12…0,18
Чугун	ВК6	0,14…0,24
То же	ВК8	0,20…0,29
- «-	Быстрорежущая сталь	0,20…0,29

При обработке заготовок цилиндрическими фрезами с шириной фрезерования более 30 мм подачу S_z уменьшают на 30% при фрезеровании паза дисковой фрезой подачу S_z уменьшают на 50%.

При обработке заготовок (деталей) концевой фрезой диаметр от 4 до 40 мм подачу S_z принимают равной 0,005…0,1 мм/зуб. Причем большее значение подачи соответствует большему диаметру фрезы и меньшей глубине резания. Глубину резания в данном конкретном случае назначают от 0,5 до 30 мм.

При обработке чугуна цилиндрической фрезой из быстрорежущей стали подачу S_о уменьшают на 20%.

Расчетную скорость резания v_р, м/мин., определяют по эмпирической формуле

 

,

 

где К_v –поправочный коэффициент;

D –диаметр фрезы, мм;

В - ширина фрезерования,мм;

Z - количество зубьев фрезы.

Значения С_v, q_v, m, х_v, у_v, u_v, w_v приведены в табл. 18

 

Таблица 18

Подача при чистовом фрезеровании стали и чугуна

цилиндрическими, дисковыми и торцевыми фрезами S_о, мм/об.

 

Тип и материал фрезы	Диаметр фрезы D, мм	Обрабатываемый материал	Высота микро неровностей Rz, мкм	Подача Sо, мм/об.
Дисковые и торцевые фрезы со вставными ножами	-	Сталь и чугун		0,4…0,6   0,5…1,0
Цилиндрические фрезы из быстрорежущей стали	40…75	сталь		0,6…1,5
90…130	1,0…2,1
150…200	1,3…2,8
40…75		1,0…2,7
90…130	1,7…3,8
150…200	2,3…5,0

 

Поправочный коэффициент К_v определяют как произведение коэффициентов:

 

где К_мv – коэффициент, учитывающий влияние механических свойств обрабатываемого материала на скорость резания;

К_пv – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

К_иv – коэффициент, учитывающий материал инструмента.

Коэффициент К_мv определяют по тем же формулам, что и при точении (сверлении).

Коэффициенты К_пv и К_иv приведены в табл. 4 и 6.

Значение перевода стойкости фрезы сведены в табл. 19.

Диаметр фрезы D, мм, принимают равным 1,4…1,6 от ширины фрезеруемой поверхности, т.е. D = (1,4…1,6) В.

Количество зубьев фрезы можно определить по формулам:

- для цилиндрической фрезы , где m – коэффициент, зависящий от условий работы и конструкции фрезы (цельные, крупнозубые для грубой обработки – 1,02; мелкозубые для чистовой обработки – 2; сборные, мелкозубые для чистовой обработки - 0,9; крупнозубые – 0,8);

 

Таблица 18

Обрабатываемый материал	Материал режущей части фрезы	Тип фрезы	Подача на зуб Sz, мм,	Сv	qv	хv	уv	uv	wv	m
сталь	Твердый сплав ВК8	Торцевая	≤ 0,1		0,2	0,1	0,4	0,1	0,1	0,15
> 0,1		0,2	0,1	0,4	0,1	0,1	0,15
Цилиндрическая	≤ 0,1		0,45	0,33	0,2	0,1	0,1	0,2
> 0,1		0,45	0,33	0,4	0,1	0,1	0,2
Быстрорежущая сталь	Дисковая	0,1		0,33	0,33	0,2	0,1	0,1	0,2
> 0,1		0,33	0,33	0,4	0,1	0,1	0,2
Прорезная	-		0,3	0,3	0,2	0,2	0,1	0,2
чугун	Твердый сплав ВК8	Торцевая	≤ 0,1		0,2	0,1	0,4	0,1	0,1	0,15
> 0,1		0,2	0,1	0,4	0,1	0,1	0,15
Цилиндрическая	≤ 0,15	56,7	0,7	0,5	0,2	0,3	0,3	0,3
>0,15		0,7	0,5	0,6	0,3	0,3	0,3
Быстрорежущая сталь	Прорезная	-		0,25	0,3	0,2	0,2	0,1	0,2

 

Таблица 19

Тип фрезы	Диаметр фрезы D, мм	Период стойкости фрезы Т, мин
Дисковая	—	120…240
Цилиндрическая	—
Концевая	—	60…120
Торцевая	До 150
Тоже	150…250
- «-	250…300

для торцевой фрезы

для концевой фрезы (число зубьев должно быть не менее 3).

По найденному значению скорости резания определяют частоту вращения шпинделя, об/мин, по формуле

,

где v_р – расчетная скорость резания, м/мин;

D – диаметр фрезы, мм.

Полученное значение расчетной частоты вращения шпинделя сравнивают с имеющимися на металлорежущем станке и принимают ближайшее меньшее n_ф ≤ n_р.

После того как по паспорту станка будет выбрана частота вращения шпинделя, необходимо определить значение минутной подачи (см. выше) и скорректировать ее по паспорту станка, приняв ближайшее меньшее (см. прил.)

Фактическую частоту вращения шпинделя определяют по формуле:

 

.

 

Силу резания Р_z, H, определяют из эмпирического выражения:

 

 

Значение коэффициента К_р = К_мр для стали и чугуна приведены в таб. 8, а значения С_р, х_р, у_р, u_р, q_p - в табл. 20.

 

Таблица 20

Обрабатываемый материал	Тип фрезы	Ср	хр	ур	uр	qр
Сталь	Цилиндрическая и концевая		0,86	0,74	1,00	-0,85
Торцевая и дисковая		0,95	0,80	0,95	-1,10
Чугун	Цилиндрическая и концевая		0,83	0,65	1,00	-0,83
Торцевая и дисковая		0,90	0,70	0,90	-1,14

 

При чистовой обработке значение фактической подачи на зуб S_z,мм/зуб, входящее в выражение Р_z определяют по формуле:

,

где S_м = S_о n_ф - расчетная подача, м/мин.

Значение S_о выбирают из таб. 17.

Для определения возможности осуществления на выбранном станке режимов резания необходимо сравнить значение силы подачи с силой допускаемой механизмом подача станка (см. прил.1)

Для цилиндрической фрезы Р_х = (1…1,2) Р_z.

Для торцевой фрезы Р_х = (0,3…0,4) Р_z.

Требуется, чтобы Р_хдоп ≥ Р_х.

Эффективная мощность на шпинделе станка, кВт:

 

 

Потребная мощность на шпинделе станка ,

где η_ст – КПД станка (см. прил. 1).

Коэффициент использования станка по мощности:

 

,

где N_ст – мощность главного электродвигателя (см. прил.)

 

Основное технологическое (машинное) время, мин:

 

,

где L_р – расчетная длина обрабатываемой поверхности, мм:

.

 

Здесь - действительная длинна обрабатываемой поверхности (чертежный размер), мм;

– величина врезания, мм;

– величина перебега (выход) инструмента, мм.

S_мст – минутная подача по паспорту станка, мм/мин;

і – количество проходов.

При фрезеровании:

- торцевой фрезой , l ₂ =2…4 мм;

- цилиндрической и дисковой фрезой , l ₂ =2…5 мм;

- концевой (пазовой) фрезой , l ₂ =1…5 мм.

 

 

2.2.2. Разработать технологический процесс сварки (наплавки).

 

Для заданного варианта (вопросы 101 – 120) по табл. 3 следует:

1) установить основные операции при сварке (наплавке);

2) выбрать сварочные материалы (тип и марку электрода);

3) рассчитать элементы режима электродуговой сварки (наплавки);

4) выбрать сварочное оборудования, приведя его характеристику;

5) определить полное время сварки (наплавки), расход материалов и электроэнергии;

6) назначить методы контроля качества сварки (наплавки);

7) привести основные правила техники безопасности.

Начинать решение технологической задачи следует с вычерчивания эскиза заданной детали или узла. Места сварки и наплавки рекомендуется отметить цветным карандашом. В зависимости от характера задания подготовка к сварочно-наплавочным работам может состоять: из предварительной зачистки места, восстанавливаемого наплавкой; выявления конца трещин нагревом сварочной горелкой; накернивания, засверливания и разделки трещин под заварку, разделки кромок свариваемых элементов под сварку, сборки и прихватки свариваемых элементов. На эскизе кроме детали надо указать размеры разделки кромок, начертить поперечное сечение шва, а в заданиях, предусматривающих наплавку – поперечное сечение двух-трех валиков (рис. 1).

При выборе формы и размеров разделки кромок и сварных швов можно воспользоваться следующими стандартами: ГОСТ 5264-80 (ручная дуговая сварка), ГОСТ 14771-76 (дуговая сварка в защитных газах) ГОСТ 8713-70 (ав­томатическая и полуавтоматическая сварка под флюсом). При этом на эскизе указать конкретные выбранные Вами значения (например, a = 58°, b₃ = 2 мм).

При выборе типа разделки кромок под сварку (I-, V-, К-, Х-, U-образная) необходимо учитывать их технико-экономические показатели. Так, наиболее экономичной является I-образная разделка (без скоса кромок). В сравнении с V-образной (односторонней) более экономичными являются К- и Х-образные разделки кромок (двухсторонние). Однако их применение невозможно, если не обеспечивается доступ к обеим сторонам сварного соединения.

При заварке несквозной трещины чаще всего применяют V-образную ее разделку. При заварке сквозной трещины, особенно в толстых элементах детали или конструкции, целесообразнее применять Х-образную разделку (если, конечно, возможен доступ с обеих сторон трещины). Размеры разделки трещины зависят от заданного Вам способа сварки (см. ниже в разделе «Расчет параметров режима сварки…»).

Таблица 21

Исходные данные для решения технологической задачи по сварочному производству (разработка технологии ручной дуговой сварки стыкового соединения двух листов с v-образной разделкой кромок

 

Номер вопроса	Марка стали	Толщина листов, мм	Длина шва, мм	Положение шва в пространстве
	Ст3 сп			Вертикальное
				Потолочное
	Ст5 сп			Потолочное
	09Г2			Вертикальное
	Ст1 кп			Потолочное
	10Г2С			Нижнее
	20ГФЛ			Вертикальное
				Потолочное
	09Г2С			Нижнее
				Потолочное
	18ХГТ			Вертикальное
	55С2			Нижнее
	10ХСНД			Вертикальное
				Потолочное
	ВСт4			Нижнее
	38ХС			Потолочное
				Вертикальное
				Вертикальное
	15Л			Потолочное
	60С2			Нижнее

 

Форму и размеры разделки кромок под сварку и заварку трещины нужно принять (выбрать) в начале решения задачи. Размеры же шва при сварке или заварке трещины, а также валиков при наплавке могут быть определены лишь после расчета параметров режима сварки (заварки трещины, наплавки).

Из всех размеров шва (см. рис. 1) легче всего определить площадь поперечного сечения наплавленного металла (чисто геометрический расчет или расчет из формулы (22)). При этом высоту усиления шва h _в обычно назначают в пределах 1/3 – 1/10 толщины d, свариваемых элементов (при заварке трещины глубины трещины, т.е. h _в @ (0,1 – 0,33) d. С увеличением толщины свариваемых элементов (глубины трещины) отношение h _в/d снижается.

Площадь поперечного сечения F _в, усиления сварного шва (или наплавленного валика) можно приближенно рассчитать по формуле:

F _в @ 0,75 h _вd (1)

Ширина b и глубина h шва не поддаются расчету. Их размеры зависят от многих параметров режима сварки: силы сварочного тока, плотности тока в электроде, напряжения дуги, скорости сварки, угла наклона электрода, характера его перемещения (манипулирования) в разделке шва или по наплавляемой поверхности, пространственного положения шва и других условий сварки. В связи с этим при определении (оценке) ширины и глубины шва необходимо помимо указанных выше ГОСТов воспользоваться справочными материалами или специальной литературой по сварке.

При ручной дуговой наплавке размеры валиков ориентировочно можно рассчитать по формулам:

b = (2 – 4) d _э; h _в = (0,8 – 1,2) d _э, (2)

где d _э— диаметр электрода, мм. Перекрытие валиков принимается в пределах с = (0,25 – 0,33) b.

При других способах дуговой наплавки для оценки ши­рины наплавленного валика и его высоты рекомендуется задаться площадью поперечного сечения одного валика F _н(с) = 0,3 – 0,7 см² и отношением h _в/ b = 0,1 – 0,3, после чего решать совместно два уравнения:

F _н(с) = 0,75 b h _в и h _в/ b = 0,1 – 0,3. (3)

При этом надо иметь в виду, что F _{н (c)} растет с повышением силы тока, практически не зависит от напряжения дуги и снижается с увеличением скорости сварки, а отношение h _в/ b снижается с уменьшением силы тока и повышением напряжения дуги и растет с увеличением скорости сварки.

в тексте указать, в какой последовательности необходимо собирать и сваривать элементы для предотвращения коробления изделия.

При выборе параметров режима сварки надо помнить, что оптимальными являются параметры, обеспечивающие максимальную производительность и высокое качество сварного соединения (наплавки) при минимальной затрате материалов и электроэнергии.

 

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМА И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СВАРКИ

 

Ручная дуговая сварка (наплавка).

 

При ручной дуговой сварке угол разделки шва, образованный двумя состыкованными кромками (рис. 1,д), составляет 55±3° (при этом зазор b₃ и притупление кромок h _п для листов толщиной d>3 мм изменяются в пределах 0 – 3 мм). Такую подготовку кромок применяют при сварке листов толщиной до 18 – 20 мм. При большей толщине свариваемых элементов целесообразнее применять двухстороннюю Х-образную разделку кромок (рис. 1,е) с углами скоса также 55±3°. Сварку листов толщиной до 3 мм выполняют без скоса кромок (так называемая I-образная разделка) – рис. 1,а. Зазор между свариваемыми листами — 0 – 2 мм.

Тонкие швы (стыковые при толщине листов до 6 – 8 мм, а угловые при катете шва до 6 – 8 мм) сваривают, как правило, за один проход (слой). При выполнении более толстых стыковых и угловых швов сварку (заполнение разделки шва) ведут за несколько проходов (слоев) – рис. 1 д. 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 большего диаметра затрудняет проплавление корня шва).

Сечение первого слоя (прохода) не должно превышать 30 – 35 мм² и может быть определено по формуле

F ₁ =(6 – 8) d _э, (4)

а последующих слоев (проходов) – по формуле

 

F _с =(8 – 12) d _э, (5)

 

Общее число слоев (проходов),включая первый, (сварка корня шва),

, (6)

 

где F _н общая площадь наплавленного металла (шва).

При ручной дуговой сварке к параметрам режима сварки относятся: диаметр электрода, сила сварочного тока, скорость перемещения электрода вдоль шва (скорость сварки), род тока, его полярность и др.

Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемых элементов, типа сварного соединения и положения шва в пространстве. Для выбора диаметра электрода можно использовать ориентировочные данные:

 

Толщина листов, мм 1 – 3 3 4 – 5 6 – 12 ³13

Диаметр электрода, мм 1,5 – 2,5 3 3 – 4 4 – 5 5

 

При выборе типа и марки электрода необходимо исходить прежде всего из требований, предъявляемых к качеству сварных швов или наплавки.

В настоящее время для сварки широко применяются вы­сокопроизводительные электроды, в том числе содержащие в составе обмазки железный порошок. В табл. 4 приведены данные о некоторых марках электродов, в том числе и высокопроизводительных.

 

Таблица 22

Характеристики сварочных и наплавочных электродов

 

Тип электрода	Марка электрода	Коэфф. наплавки, г/(А ч)	Разбрызгивание электродного металла	Расход электродов, кг на кг наплавленного металла
Сварочные электроды
Э 42	СМ-11	10 – 11	Умеренное	1,45
Э 42	УОНИ-13/45	8,5 – 9,0	То же	1, 60
АНО-1	14 –16	«–»	1,50
АНО-5	10 – 11	Малое	1,60
Э 46	ЗРС-1	12,5 – 14,0	Малое	1,60
ЗРС-2	11 – 12	Умеренное	1,60
МР-3	8,5 – 9,0	Умеренное	1,70
АНО-3	8,5 – 9,0	Малое	1,60
ОЗС-3	16 – 18	Малое	1,60
ОЗС-4	8,5 – 9,5	Умеренное	1,70
Э 50	ДСК-50	10 –11	Малое	1,40
УСК-24	10 – 11	Умеренное	1,40
УОНИ-13/45	8,5 – 9,0	Умеренное	1,70
Наплавочные электроды
Э10Г2	ОЗН-250У	8,5 – 9,0	–	1,7
Э11Г3	ОЗН-300У

При выборе электродов рекомендуется ознакомиться с ГОСТ 9466 – 75 (классификация, общие технические требования, размеры, правила приема, методы испытания и др.), ГОСТ 9467 – 75 (электроды для сварки углеродистых, низколегированных и легированных конструкционных и теплоустойчивых сталей), ГОСТ 10052 – 75 (электроды для сварки высоколегированных сталей с особыми свойствами: коррозионно-, жаропрочные и др.), ГОСТ 10051 – 75 (электроды для наплавки слоев с особыми свойствами: износостойкие, коррозионностойкие и др.).

Для оценки производительности электродов необходимо сравнивать значения коэффициента наплавки a_н. Из группы электродов, обеспечивающих заданные механические свойства металла шва или наплавки, следует выбрать те, которые имеют более высокий коэффициент наплавки и, следовательно, обеспечивают при прочих равных условиях большую производительность.

Обозначение типов сварочных электродов расшифровывается так: Э – электрод; цифры, стоящие за буквой – гарантированное значение предела прочности s_в, кгс/мм².

В наплавочных электродах следующие за буквой Э цифры и буквы показывают среднее содержание углерода и легирующих элементов в наплавленном металле. В марках электродов цифры указывают твердость НВ. Например, металл, наплавленный электродами типа Э12Г4 (марка ОЗН-350У), содержит в среднем 0,12 % С и 4,0 % Мn; твердость его равна 350 НВ.

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

При ручной дуговой сварке стальными электродами диаметром 1 – 6 мм можно пользоваться формулой

I_св = К d _э, (7)

 

где К — коэффициент, равный 25 – 60;

d _э — диаметр электрода, мм.

Коэффициент К в зависимости от диаметра электрода d _э принимается равным:

d _э, мм 1 – 2 3 – 4 5 – 6

К, А/мм 25 –30 30 – 45 45 – 60

 

Силу сварочного тока, рассчитанную по этой формуле, следует скорректировать с учетом толщины свариваемых элементов, типа соединения и положения сварки в пространстве. Так, если толщина листов S ³ 3 d _э, то значение I _св следует увеличить на 10—15%. Если же S £ 1,5 d _э, то сварочный ток уменьшают на 10—15%. При сварке угловых швов и наплавке значения I _св должно быть повышено на 10 – 15%. Если сварка производится в вертикальном или по­толочном положении, значение сварочного тока должно быть уменьшено 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 не рекомендуется, например при сварке электродами УОНИ-13. Так, характер наплавочных работ обусловливает необходимость получения слоя наплавленного металла за счет возможно большего количества электродного металла при минимальной глубине проплавления основного металла. Поэтому для наплавочных работ следует предпочесть постоянный ток и вести наплавку на той полярности, на которой электродный металл плавится быстрее.

Для ориентировочного определения длины дуги l _д, мм, можно пользоваться формулой

l _д = (0,5 – 1,1) d _э, (8)

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 слоя валика многослойного шва), м/ч, производится по формуле

 

, (9)

где a_н – коэффициент наплавки, г/(А ч);

F _н(c) – площадь поперечного сечения шва F _н при однопроходной сварке (или одного слоя валика F _н(c) при многослойном шве), мм²;

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

Коэффициент наплавки a_н выбирается в зависимости от марки электрода по табл. 4.

Масса наплавленного металла определяется по справочнику или рассчитывается по формуле

G _н = F _н Lr, (10)

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

Расчет G _н при наплавочных работах производится по формуле

G _н = F _нп Нr, (11)

где F _нп – площадь наплавляемой поверхности, см²