Розрахунок проводимо відповідно до формул [3, C.180].
Визначимо площу поперечного перерізу наплавленого металу за формулою:
Дані (дивись таблицю 6) підставимо в формулу (3) і отримаємо:
Визначимо силу зварювального струму.
При ручного дугового зварювання сила струму вибирається залежно від діаметра електрода і допустимої щільності струму:
де d е - діаметр електрода;
j - щільність струму, згідно [3, С.182, таблиця 40] для електродів з фтористо-кальцієвим покриттям і діаметром 4 мм, щільність струму дорівнює: j = 10 - 14,5 А / мм 2.
Тоді, сила струму дорівнює:
Розрахункові значення струму відрізняються від фактичних, то для електродів марки ЦЛ-11 діаметром 4 мм для зварювання в нижньому положенні по ГОСТ 9466-60, приймаємо:
Визначимо напругу дуги за формулою:
.
Напруга дуги при ручного дугового зварювання змінюється в порівняно вузьких межах і при проектуванні технологічних процесів зварювання вибирається на підставі рекомендацій сертифіката на дану марку електродів, [3, c.182].
Для обчислення величини зварювальних деформацій і деяких інших розрахунків буває необхідно врахувати тепловий вплив на зварюваний метал, яка визначається погонной енергією, [3, с.182]:
де Uд - напруга дуги, В;
ηі - ефективний К.К.Д. дуги; для дугових способів зварювання він дорівнює, [4. с.25]: ηі = 0,6 ÷ 0,9;
Vсв - швидкість зварювання, яка визначається за формулою, [3, с.183]:
де αн - коефіцієнт наплавлення, г / А · год; αн = 11,5 г / А · год;
γ - щільність наплавляемого металу γ = 8,1 г / см 3;
Fн - площа наплавленого металу; Fн = 0,22 см 2.
Отже, погонне енергія дорівнює:
.
Визначимо кількість проходів, яке необхідно для утворення з'єднання.
Згідно [5, С.7], кількість проходів визначимо за формулою:
де F1 - площа поперечного перерізу металу, що наплавляється за один прохід;
Fn - площа поперечного перерізу металу, що наплавляється за наступний прохід.
Площа поперечного перерізу металу, що наплавляється за один прохід визначимо за формулою, [5, С.6]:
де d е - діаметр електрода; d е = 4 мм.
.
Площа поперечного перерізу металу наплавляється за наступний прохід визначимо за формулою, [5, С.6]:
Отже кількість проходів одно:
Максимальну температуру на відстані r розраховують за формулою:
звідси отримуємо ізотерми плавлення:
де qп - погонна енергія.
де Q е-ефективна теплова потужність джерела, Вт
де сρ = 4.7 Дж / см3 · град - об'ємна теплоємність.
Підставляючи значення отримаємо:
Для одного проходу:
Приймемо глибину провару рівній 4,6 мм.
Для цього визначимо площа проплавлення за формулою
;
де е = 8 мм - ширина шва, Н = 3,9мм - глибина провару, (на підставі таблиці 17).
;
Площа наплавленого металу
Розрахуємо частку участі основного металу в металі шва за формулою [1, cтр.85]:
де Fпр- площа проплавлення;
Fн- площа наплавлення.
Визначимо відстань від центру зварювальної ванни до ізотерми плавлення, яка для низьковуглецевих сталей обчислюється за формулою, [3, С.184]:
.
Визначимо глибину провару по формулі [3, С.184]:
.
В ході даних розрахунків вибрали режими для ручного дугового зварювання покритими електродами, які забезпечують формування геометрії шва згідно з ГОСТ 5264-80.
4.2 Для зварювання під шаром флюсу.
Таблиця 4.2 -Тавровое зварене з'єднання С2 для дугового зварювання під флюсом.