Расчет режимов сварки. Расчет и выбор режимов сварки Выбор и расчет режимов сварки полуавтоматом
При сварке применяются как переменный, так и постоянный ток. Постоянный ток имеет то преимущество, что дуга горит устойчивее. Но переменный ток дешевле, поэтому его применение при сварке предпочтительнее. Но есть способы сварки, при которых применяют только постоянный ток. Сварка в защитных газах и под флюсом выполняется на постоянном токе обратной полярности. Электроды с основным покрытием тоже требуют постоянного тока обратной полярности, как и сварочные флюсы для сварки высоколегированных сталей, основу которых составляет плавиковый шпат. В этих случаях происходит насыщение дуги кислородом или фтором, имеющим большое сродство к электрону. Поэтому необходимо раскрыть сущность процессов, происходящих в дуге при насыщении ее кислородом или фтором и обосновать применение рода тока и полярности. Полярность тока влияет на глубину проплавления, химический состав шва и качество сварного соединения .
Режимом сварки называют совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных соединений заданных размеров, формы и качества. При всех дуговых способов сварки такими характеристиками являются следующие параметры: диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение на дуге, скорость перемещения электрода вдоль шва, род тока и полярность. При механизированных способах сварки добавляют еще один параметр-скорость подачи сварочной проволоки, а при сварке в защитных газах - удельный расход газа.
Параметры режима сварки влияют на форму шва, а значит и его размеры: на ширину шва - е; усиление шва - q ; глубину шва – h.
На форму и размеры влияют не только основные параметры сварки, но и такие технологические факторы, как род и полярность тока, наклон электрода и изделия, вылет электрода, конструктивная форма соединения и величина зазора.
2.6.1 Методика расчета режима ручной дуговой сварки . Определяется площадь наплавки, как сумма площадей элементарных геометрических фигур, составляющих сечение шва.
Рисунок 3
Площадь наплавки одностороннего сварного шва, выполненного с зазором, определяется по формуле, мм
F н = 2F 1 + F 2 , (13)
F н = S b + 0,75 eq, (14)
где S-толщина деталей, мм;
b - зазор, мм;
e - ширина, мм;
q - высота усиления, мм.
Рисунок 4
 |
Площадь наплавки стыкового шва с разделкой двух кромок и подваркой корня шва определяется по формуле, мм
F = S b + (S - с) 2 tg a / 2 + 0,75eq+0,75е 1 q 1 , (15)
где c - величина притупления, мм;
е 1 – ширина подварки, мм;
q 1 – высота подварки, мм;
a - угол разделки, мм.
При сварке многопроходных швов необходимо определить число проходов по формуле, шт
где F н – площадь всей наплавки, мм 2 ;
F н1 – площадь первого прохода, мм 2 ;
F нс – площадь каждого последующего прохода, мм 2 .
При ручной сварке многопроходных швов первый проход выполняется электродами диаметром 3 – 4мм, так как применение электродов большого диаметра затрудняют провар корня шва. При определении числа проходов следует учитывать, что сечение первого прохода не должно превышать 30-35мм 2 и может быть определено по формуле, мм 2
F н1 = (6 - 8) d э, (17)
где dэ – диаметр электрода для сварки корневого шва, мм.
Площадь наплавки последующих проходов определяется по формуле, мм 2
F нс = (8 - 12) d эс, (18)
где F нс – площадь последующего прохода, мм;
d эс – диаметр электрода для сварки следующих швов, мм
При сварке многопроходных швов стремятся сварку проходов выполнять на одних и тех же режимах за исключением первого прохода.
Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого изделия. Примерное соотношение между диаметром электрода и толщиной листов свариваемого изделия приведено ниже.
Таблица 8
Расчет силы сварочного тока Iсв производится по диаметру электрода и допускаемой плотности тока, А
где i – допускаемая плотность тока, А/мм.
Допускаемая плотность тока зависит от диаметра и вида покрытия электрода.
Таблица 9 Величина допускаемой плотности тока в электроде при ручной дуговой сварке
Напряжение на дуге не регламентируется и принимается в пределах 20…36В, то есть Uд = 20 – 36, B
Скорость сварки определяется из соотношения, м/час
где a н – коэффициент наплавки, г/А ч;
g - плотность наплавленного металла, г/см;
Fн – площадь сечения наплавленного металла, мм 2
Длина дуги при ручной дуговой сварке должна составлять, мм
Lд = (0,5 – 1,2) d э, (21)
2.6.2 Методика расчета режима автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом стыковых соединений односторонних без скоса кромок . Основными параметрами режима автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом является: сварочный ток, диаметр и скорость подачи сварочной проволоки, напряжение и скорость сварки.
Расчет режимов сварки производится всегда для конкретного случая, когда известен тип соединения и толщина свариваемого металла, марка проволоки, флюса и способа защиты сварочной ванны от воздуха и другие данные по шву. Поэтому до начала расчетов следует установить по ГОСТ8713-79 или по чертежу конструктивные элементы заданного сварного соединения и по известной методике определить площадь многопроходного шва.
При этом необходимо учитывать, что максимальное сечение однопроходного шва, выполнено автоматом, не должно превышать 100мм 2 . Сечение первого прохода многопроходного шва не должно превышать 40-50мм 2 .
При двухсторонней сварке под флюсом стыкового бесскосного соединения (рисунок 4) сила сварочного тока определяется по глубине проплавления – h основного металла; h - за один проход составляет 8 – 10мм, на форсированных режимах - 12мм, А
Iсв = h 1,2 / k , (22)
где h 1,2 – глубина проплавления основного металла при двухсторонней сварке, без скоса кромок свариваемых деталей, мм;
k – коэффициент пропорциональности, мм/100А, зависящий от рода тока и полярности, диаметра электрода, марки флюса, колеблется от 1-2.
Рисунок 5 Рисунок 6
Таблица 10 Значение К в зависимости от условий проведения сварки
| К, мм/100 А | Марка флюса или защитный газ | Диаметр электродной проволоки, мм | К, мм/100 А | ||||||
| Переменный ток | Постоянный ток | Переменный ток | Постоянный ток | ||||||
| Прямая полярность | Обратная полярность | Прямая полярность | Обратная полярность | ||||||
| ОЦС-45 | 1,30 | 1,15 | 1,45 | АН-348 | 0,95 | 0,85 | 1,05 | ||
| 1,15 | 0,95 | 1,30 | 0,90 | ||||||
| 1,05 | 0,85 | 1,15 | |||||||
| 0,95 | 0,75 | 1,10 | |||||||
| 0,90 | |||||||||
| АН-348А | 1,25 | 1,15 | 1,40 | Углекислый газ | 1,2 | 2,10 | |||
| 1,10 | 0,95 | 1,25 | 1,6 | 1,75 | |||||
| 1,00 | 0,90 | 1,10 | 2,0 | 1,55 | |||||
| 3,0 | 1,45 | ||||||||
| 4,0 | 1,35 | ||||||||
| 5,0 | 1,20 |
Металл толщиной свыше 20мм сваривают за несколько проходов. Чтобы избежать непровара при сварке под флюсом и добиться нормального формирования шва прибегают к скосу кромок. Для однопроходного стыкового шва толщиной не более 10-12мм глубина проплавления равна толщине свариваемых деталей (рисунок 5), при двухсторонней сварке толщиной не более 20мм (рисунок 6) глубина проплавления составляет, мм
h 1,2 = S/2 + (2 - 3), (23)
Диаметр сварочной проволоки dэ принимается в зависимости от толщины свариваемого металла в пределах 2-6мм, а затем уточняется расчетом по формуле, мм
d э = 2 , (24)
где i - плотность тока, А/мм².
Полученное значение d э принимается из ближайшего стандартного.
Плотность тока в зависимости от диаметра проволоки указана в таблице 11
Таблица 11
Напряжение на дуге принимается в пределах 32-40В.
Скорость сварки определяется по формуле, м/ч
Vсв = А / Iсв, (25)
где А следует принимать в пределах, приведенных ниже
Таблица 12
| dэ, мм | А, м/ч |
| 1,2 | (2 – 5) 10 3 |
| 1,6 | (5 – 8) 10 3 |
| 2,0 | (8 – 12) 10 3 |
| 3,0 | (12 – 16) 10 3 |
| 4,0 | (16 – 20) 10 3 |
| 5,0 | (20 – 25) 10 3 |
| 6,0 | (25 –30) 10 3 |
где α нд - коэффициент наплавки при сварке под флюсом, г/Ач.
Коэффициент наплавки при сварке под флюсом определяется по формуле, г/Ач
α нд = α н + Δα н, (27)
где α н - коэффициент наплавки, не учитывающий увеличение скорости плавления электродной проволоки за счет предварительного подогрева вылета электрода сварочным током, г/Ач;
Δα н - увеличение коэффициента наплавки за счет предварительного подогрева вылета электрода, г/Ач, определяется по рисунку 7.
Рисунок 7
При сварке на постоянном токе обратной полярности коэффициент наплавки определяется по формуле, г/Ач
α н = 11,6 ± 0,4 (28)
При сварке на постоянном токе прямой полярности или переменном токе определяется по формуле, г/А*ч
α н = А + В (Iсв / dэ), (29)
где А и В – коэффициенты, значения которых для флюса приведены ниже.
Таблица 12
Скорость подачи проволоки Vп.п определяется по формуле, м/ч
где Fэ – площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм².
Или скорость подачи проволоки может определяться по формуле, м/ч
Режим сварки последующих проходов выбирают из условий заполнения разделки и получения поверхности шва, имеющей плавное сопряжение с основным металлом.
2.6.3 При двухсторонней сварке стыковых швов под флюсом со скосом кромок определяют режим сварки первого прохода с одной и другой стороны шва и последующих проходов отдельно.
Рисунок 8
Рисунок 9
h 1 = h 2 = , (32)
где h 1 , 2 – глубина проплавления первого прохода с одной и другой стороны шва, мм;
с - величина притупления, мм.
Сила сварочного тока определяется по глубине проплавления, А
Iсв = h 1,2 / k, (33)
где k – коэффициент пропорциональности (мм/100А), зависящий от рода тока, полярности, диаметра электрода, марки флюса, колеблется 1-2А (см. таблицу 10).
Расчёт остальных параметров режима сварки производится в том же порядке, что и при сварке под флюсом двухстороннего стыкового бесскосного соединения по формулам (16), (24) - (31).
Примечание: Расчёт параметров режима сварки под флюсом угловых и тавровых соединений с разделкой кромок производить по методике расчёта режимов сварки стыковых соединений с разделкой кромок (см. п.2.7.3).
2.6.4 Методика расчёта режима автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом угловых швов без разделки кромок:
Зная катет шва, определяем площадь наплавки, мм²
Fн = k² / 2 + 1,05 kq , (34)
где k – катет шва, мм.
Рисунок 10
Устанавливаем количество проходов на основании того, что за первый проход при сварке в “лодочку” максимальный катет шва можно заварить 14мм, а при сварке в нижнем положении наклонным электродом – 8мм по формуле (16), где Fнс - принимаем в пределах 60-80мм².
Выбираем диаметр электрода, имея в виду, что угловые швы катетом 3-4мм можно получить лишь при использовании электродной проволоки диаметром 2мм, при сварке электродной проволокой диаметром 4-5мм минимальный катет составляет 5-6мм. Сварочную проволоку диаметром больше 5мм применять не следует, так как она не обеспечит провар корня шва.
Для принятого диаметра проволоки подбираем плотность тока по данным, приведенным ниже и определяем силу сварочного тока Iсв, А
Определяем коэффициент наплавки из ранее приведенных формул (27), (28), (29), в зависимости от рода тока и полярности.
Зная площадь наплавки за один проход, сварочный ток и коэффициент наплавки, определяем скорость сварки, м/час
Скорость подачи электродной проволоки определяется по формуле, м/ч
где F э – площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм².
Скорость подачи электродной проволоки можно определить по формуле, м/ч
Определяем напряжение на дуге – Uд, оно изменяется от 28 до 36В.
Определяем погонную энергию сварки – q п по формуле, Дж/см
q п1,н = 650 F н1, с, (39)
где F н1,с – площадь поперечного сечения первого или последующего прохода, мм².
Определяем коэффициент формы провара.
Коэффициент формы провара должен быть не больше 2мм, иначе появляются подрезы, но в тоже время он не должен быть чрезмерно мал, так как швы получаются слишком глубокие и узкие, склонные к образованию кристаллизационных трещин, то есть горячих трещин .
Определяем глубину провара – h по формуле, мм
. (40)
2.6.5 Расчет режимов сварки в углекислом газе, в аргоне . Известно, что основные параметры режимов механизированных процессов дуговой сварки следующие: диаметр электродной проволоки – d э, вылет ее - l э, скорость подачи электродной проволоки - Vп.п, сила тока – Iсв, напряжение дуги – Uд и скорость сварки – Vсв, а также удельный расход СО 2 .
Полуавтоматическую сварку в углекислом газе выполняют короткой дугой на постоянном токе обратной полярности.
Расстояние от сопла горелки до изделия не должно превышать 22мм. Стыковые швы в нижнем положении сваривают с наклоном электрода от поверхностной оси на 5-20º. Угловые соединения сваривают с таким же наклоном в направлении сварки и наклоном поперек шва под углом 40-50º к горизонтали, смещая электрод на 1 - 1,15мм от угла на горизонтальную полку.
Тонкий металл сваривают без колебательных движений, за исключением мест с повышенным зазором. Швы катетом 4-8мм накладывают за один проход, перемещая электрод по вытянутой спирали. Корень стыкового шва заваривают возвратно – поступательно, следующей вытянутой спиралью, а последующие - серповидными движениями.
Проволокой толщиной 0,8-1,2мм сваривают металл во всех положениях, причем при вертикальных, горизонтальных и потолочных напряжение уменьшают до 17-18,5В, а силу тока на 10-20%.
Стыковые швы металла толщиной до 2мм, а угловые катетом – 5мм и корень стыковых швов большого сечения лучше сваривать сверху вниз. При сварке необходимо обеспечить защиту от сдувания газа и подсоса воздуха через зазор. Для уменьшения разбрызгивания в сварочную цепь можно последовательно включить дроссель.
Расчет параметров режимов производят в следующем порядке:
Определяют толщину свариваемого металла по чертежам;
В зависимости от толщины свариваемого металла выбирают диаметр электродной проволоки.
Таблица 13 Зависимость диаметра электродной проволоки от толщины свариваемого металла
Диаметр электродной проволоки для автоматической сварки может быть в интервале 0,7-3,0мм и выше, а для полуавтоматической – в интервале от 0,8-2,0мм.
Вылет электрода определяется по формуле, мм
l э = 10d э, (41)
Рассчитывают силу сварочного тока по формуле, А
Iсв = I F э, (42)
где i – плотность тока, А/мм² (диапазон плотностей сварочного тока от 100 до 200А/мм²), оптимальное значение 100-140А/мм²;
F э – площадь поперечного сечения электродной проволоки, мм².
Большое значение плотности тока соответствует меньшим диаметрам электродной проволоки.
Устойчивое горение дуги при сварке плавящимся электродам в углекислом газе достигается при плотности тока свыше 100А/мм². Так как определение основного параметра режима сварки основываются на интерполировании широкого диапазона рекомендованных плотностей тока, то Iсв необходимо уточнять по таблице 14 .
Таблица 14 Диапазоны сварочных токов основных процессов сварки в СО 2 проволокой Св-08Г2С
| Процесс сварки | Диаметр электродной проволоки, мм | ||||||||||
| 0,5 | 0,8 | 1,0 | 1,2 | ||||||||
| ИДС к.з. | 30-120 | 50-120 | 71-240 | 85-260 | |||||||
| КР без к.з. | 100-250 | 150-300 | 160-450 | 190-550 | |||||||
| КР с к.з. | 30-150 | 50-180 | 75-260 | 65-290 | |||||||
| Процесс сварки | Диаметр электродной проволоки, мм | ||||||||||
| 1,4 | 1,6 | 2,0 | |||||||||
| ИДС к.з. | 90-280 | 110-290 | 120-300 | ||||||||
| Продолжение таблицы 14 | |||||||||||
| Процесс сварки | Диаметр электродной проволоки, мм | ||||||||||
| 1,4 | 1,6 | 2,0 | |||||||||
| КР без к.з. | 90-320 | 110-380 | 150-400 | 220-500 | 250-600 | ||||||
| КР с к.з. | 200-650 | 210-800 | 220-1200 | 250-2000 | 270-2500 | ||||||
Примечание: ИДС к.з. – импульсный с частыми принудительными короткими замыканиями; КР без к.з. – крупнокапельный без коротких замыканий; КР с к.з. - крупнокапельный с короткими замыканиями.
При сварке в СО 2 проволокой Св-08Г2С в основном используют процесс с частыми принудительным коротким замыканиями и процесс с крупнокапельным переносом (таблица 12). При сварке порошковыми проволоками используют процесс с непрерывным горением дуги, а при сварке актированной проволокой – струйный процесс. Процесс с частыми короткими принудительными замыканиями получают при сварке в СО 2 проволоками диаметрами 0,5-1,4мм путем программирования сварочного тока, обеспечивающего изменение скорости плавления электрода и давления дуги.
Процесс с крупнокапельными переносом наблюдается при сварке проволоками диаметрами 0,5-1,5мм на повышенных напряжениях, а диаметрами более 1,6 – во всем диапазоне режимов сварки кремне-марганцевыми проволоками (см. таблицу 13). При низких напряжениях процесс протекает с короткими замыканиями, а при высоких без них.
При проверке расчетных режимов и внедрении их в производство необходимо помнить, что стабильный процесс сварки с хорошими техническими характеристиками можно получить только в определенном диапазоне сил тока, который зависит от диаметра и состава электрода и рода защитного газа (см. таблицу 13).
Регулирует силу тока изменением скорости подачи электродной проволоки. Сила тока определяет глубину провара и производительность процесса. Поэтому весь расчет режимов является ориентировочным и на практике требует уточнения.
Определяют скорость подачи электродной проволоки по формуле, м/ч
где Vп.п – скорость подачи проволоки, м/ч;
α р – коэффициент расплавления электродной проволоки, г/Ач;
Iсв – сварочный ток, А;
dэ – диаметр электродной проволоки, мм;
γ – плотность металла электродной проволоки г/см³ (γ=0,0078г/мм³).
Коэффициент расплавления определяется по формуле, г/Ач
α р = 3,6·10 -1 , (44)
Определяется скорость сварки по формуле, м/ч
, (46)
где Vсв – скорость сварки, м/ч;
α н – коэффициент наплавки, г/Ач;
Iсв – сварочный ток, А;
Fн – площадь поперечного сечения, мм²;
γ – плотность наплавленного металла, г/см³;
0,9 – коэффициент, учитывающий потери на угар и разбрызгивание.
Коэффициент наплавки, г/Ач определяется по формуле, г/Ач
α н = α р (1 – ψ / 100), (47)
где ψ – потеря электродного металла вследствие окисления, испарения и разбрызгивания, % (ψ = 7-15%, принимают обычно ψ = 10%). Потери электродного металла возрастают с увеличением напряжения на дуге.
Напряжение на дуге принимают в интервале 16-34В. Большие значения соответствуют большей величине тока. Напряжение можно определить по графику (см. рисунок 11).
Рисунок 11
Напряжение на дуге предварительно подбирается и может быть установлено при настройке, например, по напряжению холостого хода источника тока. К параметрам режима сварки в среде углекислого газа относится удельный расход газа – q г, который зависит от положения шва в пространстве, скорости сварки, типа соединения и толщины свариваемого металла . Параметры режима сварки свести в таблицу 15
Таблица 15
Похожая информация.
В основу выбора диаметра электродной проволоки при сварке и наплавке в углекислом газе положены те же принципы, что и при выборе диаметра электрода при ручной дуговой сварке:
Расчет сварочного тока, А, при сварке проволокой сплошного сечения производится по формуле
где а – плотность тока в электродной проволоке, А/мм 2 (при сварке в СО 2 а =110 ÷ 130 А/мм 2 ; d Э – диаметр электродной проволоки, мм.
Механизированные способы сварки позволяют применять значительно большие плотности тока по сравнению с ручной сваркой. Это объясняется меньшей длиной вылета электрода.
Напряжение дуги и расход углекислого газа выбираются в
зависимости от силы
сварочного тока по табл. 6.1.
Таблица 6.1
| Сила сварочного тока, А | 50÷ 60 | 90÷ 100 | 150 ÷ 160 | 220 ÷ 240 | 280÷ 300 | 360÷ 380 | 430 ÷ 450 |
| Напряжение дуги, В | 17-28 | 19-20 | 21-22 | 25-27 | 28-30 | 30-32 | 32-34 |
| Расход СО 2 , л/мин | 8-10 | 8-10 | 9-10 | 15-16 | 15-16 | 18-20 | 18-20 |
При сварочном токе 200 ÷ 250 А длина дуги должна быть в пределах 1,5 ÷ 4,0 мм. Вылет электродной проволоки составляет 8 ÷ 15 мм (уменьшается с повышением сварочного тока).
Скорость подачи электродной проволоки, м/ч , расчитывается по формуле
(6.10)
где α Р – коэффициент расплавления проволоки, г/А· ч; ρ – плотность металла электродной проволоки, г/см 3 (для стали ρ =7,8 г/см 3).
Значение α Р рассчитывается по формуле
(6.11)
Скорость сварки (наплавки), м/ч, рассчитывается по формуле
(6.12)
где α Н - коэффициент наплавки, г/А ч; α Н = α Р · (1-Ψ ), где Ψ - коэффициент потерь металла на угар и разбрызгивание. При сварке в СО 2 Ψ = 0,1- 0.15 ; F B - площадь поперечного сечения одного валика, см 2 . При наплавке в СО 2 принимается равным 0,3 - 0,7 см 2 .
Масса наплавленного металла, г, сварке рассчитывается по следующим формулам:
при сварке
; при наплавочных работах
(6.13)
где l – длина шва, см; ρ – плотность наплавленного металла (для стали ρ =7,8 г/см 3); V Н - объем наплавленного металла, см 3 .
Время горения дуги, ч , определяется по формуле
Полное время сварки (наплавки), ч , определяется по формуле
где k П – коэффициент использования сварочного поста, (k П = 0,6 ÷ 0,57).
Независимо от способа сварки необходимо соблюдать следующие условия, которые позволяют получить сварное соединение с необходимой трудоспособностью:
1) специальная подготовка кромок;
2) высокое качество подготовки и сборки под сварку;
3) обязательная зачистка поверхностей, которые свариваются.
Режимом сварки называют совокупность основных характеристик сварочного процесса, которые обеспечивают получение сварных швов заданных размеров, формы и качества.
Первым условием расчета режимов сварки является получение швов с оптимальными размерами и формой, которые обеспечивают высокую технологическую прочность и высокие эксплуатационные характеристики.
К основным параметрам дуговой сварки относятся: сварочный ток I св, напряжение дуги U д и скорость сварки V св. Каждый из этих параметров как отдельно, так и в совокупности с другими, влияют на величину тепло вложения а, значит, и на геометрические размеры шва, коэффициент формы провара, коэффициент формы шва и участие основного и электродного металла в формировании шва.
Оптимальные параметры режима сварки обеспечивают необходимые геометрические размеры сварных швов и необходимые соотношения между основным и электродным металлом, при котором достигаются заданные механические свойства металла шва.
Шов №1:
Тип шва: Т1-?5 тавровый, односторонний, без скоса кромок;
Марка стали: ст3сп5,
Рисунок 4.1. - Разделка кромок для шва Т1 по ГОСТ 14771-76
Определяем площадь наплавленного металла по формуле:
F н = 
F н 
Задаём диаметр электродной проволоки dэ.пр.=1,6мм, плотность тока j=175 А/мм 2
Сила сварочного тока при сварке в среде защитных газов определяется в зависимости от диаметра электрода, которым мы изначально задаемся, и допустимой плотностью тока:
Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определяем оптимальное напряжение дуги:
Скорость сварки может быть определена по формуле:
,
где 
g=7,8
F Н1пр
Вылет электрода находится по формуле:
Выбираем L = 18 мм .
Скорость подачи проволоки определяется по формуле:
Шов №2:
Способ сварки: полуавтоматическая сварка в среде защитных газов;
Тип шва: Т7, тавровый, односторонний, со скосом одной кромки, с подварочным швом;
Марка стали: ст3сп5;
Рисунок 4.2 - Разделка кромок для шва Т7 по ГОСТ 14771-76
1. Определим катет шва по формуле:
k = 0,15 * s - 0,5s = 0,15 * 20 - 0,5 * 20 = 3 - 10мм,
Принимаем k = 5 мм
2. Определим площадь наплавленного металла:
Площадь наплавленного металла при полуавтоматической сварке составляет 40-50 мм 2. Выбираем F н = 40 мм 2 .
3. Площадь наплавленного металла подварочного и корневого шва:
Конструктивно принимаем 
=10 мм 2 .
4. Зная общую площадь поперечного сечения металла, наплавленного при первом и последующих проходах, определим количество проходов:
Задаём диаметр электродной проволоки dэ.пр. = 1,6 мм, плотность тока j = 175 А/мм 2
5. Определяем силу сварочного тока:
6. Определяем оптимальное напряжение дуги:
7. Определяем скорость сварки:
где - коэффициент наплавки, определяется в зависимости от тока сварки и диаметра проволоки;
g=7,8 - плотность наплавленного металла;
F Н1пр - площадь поперечного сечения наплавленного металла за данный проход, см 2 .
8. Вылет электрода находится по формуле:
Выбираем L = 18 мм .
9. Определяем скорость подачи сварочной проволоки:
Определяем режимы сварки для выполнения подварочного и корневого шва:
1. Определяем силу тока:
Сила тока должна быть меньше, чем при сварке основного шва, чтоб избежать прожогов.
2. Определяем напряжение на дуге:
3. Определяем скорость сварки:
4. Определяем скорость подачи сварочной проволоки:
Шов №3:
Способ сварки: полуавтоматическая сварка в защитных газах.
Тип шва: Т6, тавровый, односторонний, со скосом одной кромки.
Марки стали: ст3сп5.
Рисунок 4.3 - Разделка кромок для шва Т6 по ГОСТ 14771-76
1. Определяем площадь наплавленного металла по формуле:
При этом следует иметь в виду, что максимальное поперечное сечение металла, наплавленного за один проход при полуавтоматической сварке не должно превышать 40 - 50 мм 2 . Принимаем: 
2. Зная общую площадь поперечного сечения наплавленного металла и площади поперечного сечения наплавленного при первом и каждом последующем проходах, найдём число проходов:
Режимы сварки для шва Т6 такие же, как и для сварки шва Т7.
Даже начинающие сварщики знают, что во время сварочных работ используются разные комплектующие, такие как проволока или . И если для работы сварочного аппарата необходим лишь доступ к электричеству и можно работать бесконечно, то комплектующие имеют свойство заканчиваться. Чтобы материалы не заканчивались в самый неподходящий момент их количество можно предварительно рассчитать. Это особенно полезно при ремонте, поскольку можно рассчитать себестоимость сварочных работ и назвать заказчику точную цену.
В этой статье мы подробно объясним, как произвести расчет проволоки, приведем пример расчета и расскажем обо всех особенностях.
Прежде чем производить расчет расхода сварочной проволоки ознакомьтесь со всеми особенностями присадочного материала, используемого в работе. Прежде всего, проволока может иметь разный коэффициент наплавки, что существенно влияет на итоговые цифры в расчете.
Если вы используете проволоку для сварки автоматическим или сварочным оборудованием, то расчет расхода сварочных комплектующих просто необходим. При сварке это необязательно, но и лишним тоже не будет. Поскольку при таких видах сварки рекомендуется не прерывать сварочный шов, а этого можно добиться только после точного расчета количества проволоки. Лучше знать заранее расход сварочной проволоки при сварке полуавтоматом, чем впоследствии исправлять ошибки.
Существует такое понятие, как норма расхода материала. При этом в норму входит не только количество проволоки, но и ее перерасход на случай ошибок сварщика или непредвиденных обстоятельств. При расчете учитываются все этапы сварки: от подготовительных до заключительных. Это можно сравнить со строительной сметой. Зная необходимое количество, скажем, кирпича, вы заранее знаете, какой высоты и толщины получатся стены. Давайте подробнее поговорим о нормах расхода сварочных материалов.
Нормы расхода
При или при аргонодуговой сварке существуют свои нормы расхода проволоки, которые прописаны в нормативных документах. Они взяты не из «воздуха», а рассчитаны исходя из имеющегося опыта, накопленного у профессиональных сварщиков. Каждый тип сварки и тип проволоки имеет свои физические и химические свойства, которые нужно учитывать при расчете, поэтому нельзя назвать точные цифры расхода материала для всех сварок сразу. Тем не менее, есть приблизительные общие значения, которые вы можете видеть на таблице ниже. Таблица ознакомительная, не принимайте эти цифры всерьез, проводите расчеты самостоятельно.
Чаще всего рассчитывают расход сварочной проволоки на 1 метр . Это очень удобно, поскольку можно легко и быстро произвести последующие расчеты на увеличение или уменьшение количества материала для шва. В интернете можно легко найти калькулятор расхода сварочных материалов, который упростит расчеты. Но мы рекомендуем научиться самому рассчитывать количество проволоки.
Как рассчитать расход
Расход сварочных материалов при сварке или расход проволоки при сварке на один метр шва производится по следующей формуле:
N = G*К
Где «N» - это искомый параметр или, говоря другими словами, норма расхода проволоки на 1 метр, которую нам нужно рассчитать. «G» - это масса наплавки на готовом сварочном , опять же длинной в один метр. А «К» – это коэффициент поправки, который зависит от массы наплавленного материала к расходу металла, который потребовался для сварки. Чтобы выяснить значение G (масса наплавки на сварном соединении) нам потребуется эта формула:
G = F*y*L
Буква «F» обозначает площадь поперечного сечения шва в квадратных метрах. Буква «у» - это плотность металла, из которого изготовлена проволока.
Обратите внимание! Значение «у» крайне важно, поскольку каждая марка проволоки может существенно отличаться по весу из-за металла, используемого для ее изготовления.
Значение «L» автоматически замещается цифрой 1, поскольку мы рассчитываем именно 1 метр. Если вам необходимо рассчитать более или менее метра, то используйте другую цифру. С помощью этих формул можно рассчитать расход проволоки при нижнем сваривании. Для других способов сварки нужно итоговую цифру «N» умножить на значение «К» , отличное от 1.
Значение «К» изменяется в соответствии с положением:
- При нижнем положении «К» равен цифре 1
- При полувертикальном - 1.05
- При вертикальном - 1.1
- При полотолочном - 1.2
Если вы варите металл с помощью полуавтомата, учитывайте , используемый в работе, характеристики вашего сварочного аппарата, диаметр проволоки и особенности деталей.
Благодаря этим простым расчетам вы сможете легко узнать количество проволоки, необходимой для сварки деталей при аргонодуговой сварке или любом другом виде сварочных работ. Учитывайте все особенности вида сварки и используемой проволоки, чтобы расчеты получились точными.
Пример расчета
Чтобы лучше понять принцип расчета, приведем пример. Итак, какой будет расход присадочной проволоки при сварке , если в качестве свариваемого металла будет использоваться обычная сталь? Начнем с расчета веса наплавки, нам пригодится формула G = F*y*L .
G=0,0000055 (м2) * 7850 (кг/м3) * 1 (метр) = 0,043 кг
После этого можно приступать к вычислению основного значения по формуле N=G*К
N = 0,043 * 1 = 0,043 кг
Учитывайте, что сварка производится в нижнем положении. Это значит, то коэффициент поправки равен единице, а итоговое значение не меняется.
Вместо заключения
Теперь вы знаете, как произвести расчет и узнать расход сварочной проволоки при сварке полуавтоматом или при любом другом виде сварки. Не думайте, что этот навык вам не пригодится. Напротив, он открывает для вас новые возможности. Делитесь этим материалом в социальных сетях, чтобы помочь другим начинающим сварщикам. Желаем удачи в работе!
К числу параметров влияющих на процесс сварки и формирование сварочного шва при полуавтоматической сварки относят:
- род и полярность сварочного тока;
- диаметр сварочной проволоки;
- сила сварочного тока;
- расход защитного газа;
- скорость подачи сварочной проволоки;
- скорость сварки;
Род и полярность тока
Полуавтоматическая сварка ведется на постоянном токе обратной полярности. Прямую полярность не смотря на большую скорость расплавления металла не используют. Это связано с менее стабильным горением дуги и более интенсивным разбрызгиванием. В редких случаях используют переменные источники питания.
Рис. 1. Интенсивное разбрызгивание металла на прямой полярности
Диаметр сварочной проволоки
Для механизированной сварки производят проволоки диаметром от 0,5 до 3 мм. Необходимую толщину сварочной проволоки выбирают в зависимости от толщины сварных деталей и пространственного положения шва в пространстве. Сварка проволокой малого диаметра отличается более устойчивым горением дуги и большой глубиной проплавления металла. Разбрызгивания металла менее интенсивные. Повышается коэффициент наплавленного металла. С увеличением диаметра сварочной проволоки необходимо повышать силу сварочного тока и соответственно наоборот.
Сила сварочного тока
От силы сварочного тока при полуавтоматической сварке во многом зависит производительность процесса. Устанавливается ток в зависимости от используемого диаметра электродной проволоки и толщины конструкции. Чем больше значение силы тока, тем больше глубина проплавления шва.
Сила тока при механизированных методах сварки связана со скоростью подачи проволоки и регулируется изменением скорости подачи.
Напряжение на дуге
При выборе напряжения на дуге руководствуются установленной силой тока. Регулировать напряжение дуги можно изменяя напряжение холостого хода источника питания.
При сварке на высоком напряжении дуги возможно ухудшение газовой защиты и как следствие образование пор. Увеличение напряжения приводит к увеличению разбрызгивания и росту ширины шва. Глубина шва уменьшается, поэтому для механизированной сварки необходимо выбирать не высокие показатели напряжения на дуге.
Расход защитного газа
Расход газа во многом зависит от диаметра сварочной проволоки и тока. При сварке на открытых монтажных площадках или сквозняках необходимо увеличить расход защитного газа. Для улучшения газовой защиты также снижают скорость сварки или приближают сопло горелки к поверхности металла.
Для удержания защитного газа вблизи зоны сварки можно использовать защитные экраны.
Рис. 3. Защитные экраны
Скорость подачи сварочной проволоки
Скорость подачи проволоки регулируется вместе с током. Если при сварке наблюдаются короткие замыкания необходимо понизить скорость подачи, а при возникающих обрывах дуги скорость подачи повышают. Правильно выбранная скорость подачи проволоки отличается стабильным процессом горения дуги.
Скорость сварки
При полуавтоматической сварке скорость перемещения горелки устанавливает сварщик. Необходимо выбирать такую скорость при которой получается качественное формирование сварного шва. Толстостенные конструкции принято сваривать на высокой скорости формируя узкие швы. На высокой скорости сварки необходимо следить чтобы конец проволоки и металла шва не окислялся через выход из зоны защиты газа. На низкой скорости сварки ширина шва повышается из-за разрастания сварной ванны. Повышается способность образования пор.
Вылет и выпуск электродной проволоки
Вылет - расстояние между концом проволоки и токоподводящим наконечником.
Выпуск - расстояние между концом проволоки и соплом горелки.
Рис. 4. Вылет и выпуск электрода
Слишком высокий вылет ухудшает формирование шва и устойчивость горения сварочной дуги, интенсивнее разбрызгивается металл. При малом вылете возможно подгорание сопла и токоподводящего наконечника горелки.
При большом выпуске конца проволоки возможен выход из газовой защиты. Маленький выпуск затрудняет визуальное наблюдение за процессом сварки. Более сложно выполнять угловые швы.
Правильно выбранные режимы сварки отличаются стабильным процессом сварки и легким зажиганием дуги.