Расчет параметров режимов сварки. Расчет режимов полуавтоматической сварки в среде защитных газов Расчет режимов сварки в смеси газов

⁰

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!

Режимы сварки выбираются после назначения способа сварки, выбора разделки кромок с учетом свойств, свариваемого материала. На основании большого количества экспериментального материала и расчетных методик созданы таблицы режимов и номограммы, которые позволяют устанавливать оптимальный режим, обеспечивающий высокое качества сварного соединения.

Основными параметрами режима при ручной сварке покрытыми электродами являются: род тока и его полярность, диаметр электрода и сила тока. Род тока и полярность выбираются в зависимости от состава покрытий, диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла, сила тока жестко связана с диаметром электрода. При автоматической сварке основными параметрами режимов являются: род тока и полярность, диаметр электродной проволоки, сила тока, Iсв, напряжение на дуге Uд, скорость сварки Vcв, скорость подачи электродной проволоки Vпод, марка флюса или газа.

В случае сварки в защитной среде обязательно указывается расход газа, обеспечивающий защиту зоны сварки. Выбор всех этих параметров осуществляется в зависимости от марки свариваемого материала, способа сварки и типа сварного соединения, используя таблицы и номограммы, либо расчетные формулы.

Сварочное оборудование выбирается из условия обеспечения режимов сварки, применяемогоспособа сварки и свойств свариваемого материала, апри ручной сварке штучными электродами в зависимостиот химического состава покрытия и режимов сварки.

Для приварки люка выбран полуавтоматический метод сварки сплошной проволокой. Это связано с тем, что в монтажных условиях не всегда возможно устранить фактор нарушения газовой защиты от ветровых нагрузок. Диаметр электрода выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла.

Исходя из конструкции базовая толщина свариваемых изделий 5...8 мм, поэтому за основу принимаем катет 6 мм. Руководствуясь данными приведёнными в таблице 2, выбираем диаметр электродной проволоки равным 1,6 мм.

Данные по выбору диаметра электродной проволоки

Таблица 2

Характер расчета зависит от вида соединения, типа разделки, количества наплавленного металла.

Произведем расчет режимов сварки углового однопроходного шва с катетом 6.

Ширина шва Е ш зависит от катета, который для различных толщин задан ГОСТ 14771-76 применительно к угловым, тавровым соединениям.

Еш= 1,41 * k , (1)

где k – катет шва.

В данном расчете катет шва равен k = 6 мм

Еш = 1,4 *6 = 8,4 мм (2)

Для получения качественного сварного шва расчетное значение увеличиваем на 2…3 мм, т. е. Е=12 мм

Глубина проплавления рассчитывается из условия

h пр = (0,85 … 1) * k - 0,035 * k 2 , (3)

где k- катет шва.

Значение в скобках принимаем равное 0,85

h пр = 1*6 – 0,035 * 36 мм = 4.74 мм

По диаметру электродной проволоки определяем значение сварочного тока.

I св = 200 * d эл * (d эл – 0,5) + 50 , (4)

где d эл - диаметр электродной проволоки.

Для сварки данного изделия будет использоваться сварочная проволока диаметром равный 1,6 мм.

I св = 100 * 1,6 * (1,6 – 0,5) + 50 = 226 А.

Напряжение на дуге рассчитывается по формуле

U g = 20 + 0,05 * I св * d эл -0,5 (5)

где I св – значение сварочного тока, А;

d эл – диаметр электродной проволоки, мм.

U g = 20 + 0,05 * 226 * 1,6 -0,5 = 48.25 В.

Площадь сечения наплавленного металла F н определяется из соотношения

F н = 0,5 * k 2 * k у, (6)

где k – катет шва;

k у – коэффициент, учитывающий выпуклость шва.

Для катета 6 этот коэффициент равен 1,45

Подставляя данные в формулу (6) получим

F н = 0,5 * 36 * 1,45 = 26 мм 2

Скорость сварки определяется по формуле:

V св = α н * I св */ р * F н (7)

где р - плотность свариваемого металла (7,8 г/см 3);

α н -коэффициент наплавки.

Для механизированной сварки в защитных газах α н составляет 15 – 18 г/А*ч.

Коэффициент наплавки принимаем равный 15 г/А*ч.

V св = 15 *226 / 7,8 * 26 = 113 м/ч

Скорость подачи электродной проволоки равна,

V пп = 4 * V св * F н / *П * d эл 2 (8)

где V св – скорость сварки;

F н – площадь сечения наплавленного металла шва;

d эл – диаметр электродной проволоки.

V пп = 4 * 113 * 24/ 3,14 * 1.6 = 552 м/ч.

Значение расхода защитного газа принимаем в соответствие с таблицей 3

В рассматриваемом случае расход газа составит 10л/мин.

Зависимость напряжения и расхода углекислого газа от силы тока

Таблица 3

Таблица режимов сварки в среде защитных газов

Таблица 4

I с	U д	V св	V пп	F	К	Е ш	h пр
А	В	м/ч	м/ч	мм 2	Мм	мм	мм
Расчётные значения
	27.5						4,1
Справочные значения
120…250	25…28	12…15	250…280	-	4…7	8...12	4…6
Заданные значения
130…150	25…27	15…20	280…300	18…20		10…12	4…5

Таким образом, сварку предлагается выполнять методом механизированной сварки цельной проволокой. Применяемая проволока СВ08Г2С относится к разряду омедненных. Характеристики проволоки сварочной СВ08Г2С соответствуют ГОСТ 2246-70. СВ08Г2С обеспечивает надежность соединений благодаря ее высоким сварочно-технологическим свойствам. Диаметр стальной сварочной проволоки СВ08Г2С варьируется от 0,8 до 4,0 мм, она поставляется в мотках и на кассетах. Проволока СВ08Г2С применяется для сварочных работ малоуглеродистых и низколегированных сталей. Сварка проводится и в смеси аргона AR и углекислого газа СО2 (соотношение рабочих газов в смеси 80/20) и в среде чистого углекислого газа.
В процессе сварки сварочная проволока расплавляется и сваривает раскаленным металлом свариваемые поверхности. Проволока омедненная для сварки соответствует ГОСТу 2246-70.

Рис.8 Сварочная проволока

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

Зависимость напряжения и расхода углекислого газа от силы сварочного тока

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).

Лабораторная работа № 23

Расчет и проверка режимов для полуавтоматической сварки в углекислом газе (СО2).

ПМ.01 Подготовка и осуществление технологических процессов изготовления сварных конструкций

МДК 01.01. Технология сварочных работ

Цель работы: освоить методику выбора режима сварки сталей в среде углекислого газа.

Материалы:

1. Сварочная проволока Св-08Г2С, Св-08 (d = 1,2…2,0 мм).

2. Пластины из низкоуглеродистой стали(100x100x10 мм).

3. Углекислота сварочная.

Оборудование, приспособления, инструмент

1.Пост для механизированной сварки в среде С02.

Краткие сведения из теории.

В основу выбора диаметра электродной проволоки положены те же принципы,

что и при выборе диаметра электрода при ручной дуговой сварке:

Толщина листа, мм

1- 2

3-6

6-24 и более

э d , мм

0,8-1,0

1,2-1,6

2,0

1. Расчет сварочного тока, А, при сварке проволокой сплошного сечения производится по формуле:

I св = (1)

где j – плотность тока в электродной проволоке, А/ мм 2 (при сварке в CO 2 j=110 ÷130 А/мм 2 ;

d э – диаметр электродной проволоки, мм .

Напряжение дуги и расход углекислого газа выбираются в зависимости от силы сварочного тока по табл. 1.

Таблица 1

Зависимость напряжения и расхода углекислого газа от силы сварочного тока.

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 СО2, л/мин

8-10

9-10

15-16

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).

2. Скорость подачи электродной проволоки, м/мин , рассчитывается по формуле:

V пп = (2)

где α р – коэффициент расплавления проволоки, г/Ач

γ – плотность металла электродной проволоки, г / см 3 (плотность стали 7,8 г/см3)

Значение α р рассчитывается по формуле:

а р = 3,0+ 0,08 (3)

3. Скорость сварки (наплавки), м/мин , рассчитывается по формуле:

Vсв =

где α н – коэффициент наплавки, г/А ч , он рассчитывается по формуле:

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 шв – площадь поперечного сечения шва при однопроходной сварке (или одного слоя валика при многослойном шве), см 2;

γ – плотность металла электрода, г/ см 3 .

4. Масса наплавленного металла, г, при сварке рассчитывается по следующей формуле:

G = F шв ⋅ l ⋅ γ , (5)

где l – длина шва, см .

5. Время горения дуги , мин, (основное время) определяется по формуле:

t 0 = (6)

6. Полное время сварки (наплавки), мин, приближенно определяется по формуле:

T= (7)

где k п – коэффициент использования сварочного поста, (kп = 0,6 ÷ 0,57).

7. Расход электродной проволоки, г, рассчитывается по формуле:

G пр = Gн (1 +ψ ), (8)

где Gн – масса наплавленного металла , г; ψ – коэффициент потерь, (ψ = 0,1 -0,15).

Порядок выполнения работы.

Задание: в соответствии со своим вариантом найдите:

Диаметр электродной проволоки

Сварочный ток.

Напряжение дуги.

Расход СО2.

Скорость подачи электродной проволоки.

Скорость сварки (наплавки).

Массу наплавленного металла.

Время горения дуги.

Полное время сварки (наплавки).

Расход электродной проволоки.

Выполнить сварку при заданном режиме и оценить качество выполненного шва.

Исходные данные вариантов:

Тип сварного соединения

Толщина св.

металла (б ), мм

Длина сварного

шва, см

Чертеж, вид разделки

кромок

Формула

Стыковой С15

С К-образной разделкой

кромок

F н1=0,0028· б ,см

F н2=0,0026· б ,см

F н= F н1+ F н2

б - толщина св.металла,

мм

Стыковой С8

С односторонней разделкой

кромок

F н=0,01· б , см

б - толщина св.металл

мм

Стыковой С23

С U -образной разделкой

кромок

F н=0,012· б ,см

б -толщина

свар.металла, мм

Стыковой С2

Без разделки кромок

F н=0,013 ·б ,см

б -толщина св.металла,

мм

Стыковой С25

С Х-образной разделкой кро-

мок

F н1=0,003· б , см

F н2=0,0028· б ,см

F н= F н1+ F н2

б - толщина св.металла

Мм

Стыковой С7

Двухсторонний без разделки

кромок

F н1=0,0034· б ,см

F н2=0,0032· б ,см

F н= F н1+ F н2

б - толщина св.металла,

мм

Стыковой С23

С U -образной разделкой

кромок

F н=0,012· б ,см

б -толщина

свар.металла, мм

Стыковой С2

Без разделки кромок

F н=0,013 ·б ,см

б -толщина св.металла,

мм

Стыковой С25

С Х-образной разделкой кро-

мок

F н1=0,003· б , см

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.