Таблица 18 - Конструктивные элементы шва ГОСТ14771 - 76
Основными параметрами режима механизированной сварки, оказывающими существенное влияние на размеры и форму швов являются:
Диаметр электродной проволоки, мм;
Значение силы тока, А;
Напряжение дуги, В;
Скорость сварки, м/ч;
Скорость подачи проволоки, м/ч;
Погонная энергия сварки, Дж/мм;
Обеспечение термического цикла, обеспечивающего оптимальные свойства зоны термического влияния и металла шва.
При определении режима сварки необходимо выбрать такие его параметры, которые обеспечат получение швов заданных размеров, формы и качества.
Для расчёта режима сварки будет взят один основной шов. Режим остальных швов выбирается по таблицам. В качестве основного, берётся шов №4 ГОСТ 14771?76 - С15 ? УП.
При сварке проволокой диаметром 1,6…2.0мм площадь первого прохода 20…40мм 2 , площадь второго прохода 40…60мм 2 , площадь последующих проходов составляет 40…100мм 2 согласно .
Определим силу сварочного тока.
где диаметр электродной проволоки, 1,6мм;
Плотность тока (160А/мм 2).
Сила сварочного тока для первого прохода
I св = 270 А.
Для принятого диаметра электрода и силы сварочного тока определим оптимальное напряжение на дуге:
Зная сварочный ток, диаметр электрода и напряжение на дуге, определим коэффициент формы провара по формуле:
где - коэффициент, величина которого зависит от рода и полярности тока. =0,92 при плотности тока 160А/мм 2 при сварке постоянным током обратной полярности.
Ш П = - 4,72+17,6 ?10 -2 ?ј - 4,48 ?10 -4 ?ј 2 (15)
Ш П = - 4,72+17,6 ?10 -2 ?160 - 4,48 ?10 -4 ?160 2 = 12,4%
Определим скорость сварки для первого прохода. F = 30мм 2
V cв = 0,1956 см/с = 7,04 м/ч
F n =F 0 n - F н, (18)
F н - площадь первого прохода.
Режим сварки для второго прохода.
Напряжение на дуге;
Коэффициент расплавления;
бр = 9,4г/Ач
Коэффициент наплавки;
б н = 8,23г/Ач
Скорость сварки второго прохода F = 40мм 2 ;
V св = 0,2344см/с = 8,44м/ч
Скорость сварки, напряжение на дуге, коэффициент расплавления будут такиеже, как для второго прохода. Площадь сечения шва F = 90мм 2;
V св = 0,0869см/с = 3,13м/ч
V св = 0,1186см/с = 4,27м/ч
Расчет режимов сварки в смеси газов Ar + СО2
Таблица 19 - Оптимальные режимы ИДС в смеси газов Ar+25СО 2 с использованием проволоки Св-08Г2С диаметром 1.6мм согласно
При сварке проволокой диаметром 1.6…2.0мм площадь первого прохода 20…40мм 2 , площадь второго прохода 40…60мм 2 , площадь последующих проходов составляет 40…100мм 2 согласно .
Определим коэффициент формы провара по формуле:
где - коэффициент, величина которого зависит от рода и полярности тока. = 0,92 при плотности тока 160 А/мм 2 при сварке постоянным током обратной полярности.
Для определения скорости сварки необходимо найти значение коэффициента наплавки б Н по формуле:
где ш П - коэффициент потерь, зависящий от плотности тока в электроде.
ш П = 2,9%[таб.10].
Величину коэффициента расплавления рассчитываем по формуле:
где l - вылет электрода, составляющий 10…20мм. Приняв l = 15мм, получим;
Определим скорость сварки для первого прохода. F = 30мм 2 ;
V cв = 0,3015 см/с = 10,85 м/ч
При определении количества проходов, требуемых для заполнения разделки, необходимо иметь в виду, что максимальное сечение одного прохода обычно не превышает 100мм 2 .
F n =F 0 n - F н,
где F 0 n - площадь поперечного сечения наплавленного металла;
F н - площадь первого прохода;
Режим сварки последующих проходов и их число выбирают из условий заполнения разделки и плавного спряжения шва с основным металлом.
Режим сварки для второго прохода;
Напряжение на дуге;
Коэффициент расплавления;
бр = 9,37г/Ач
Коэффициент наплавки;
б н = 9,1г/Ач
Скорость сварки;
V св = 0,2448см/с = 8,8м/ч
Режим сварки для третьего прохода;
Скорость сварки, напряжение на дуге, коэффициент расплавления будут такиеже, как для второго прохода. Площадь сечения шва F = 90мм 2 ;
V св = 0,1116см/с = 4,018м/ч
Для последнего прохода F = 66мм 2 , тогда;
V св = 0,1522см/с = 5,48м/ч
Исходя из того, что в конструкции рама линейная достаточно много сварных швов, выполненных в среде защитного газа, расчет параметров режима сварки производится для шва № 4, дляприхваток и остальных швов расчёты сведены в таблицы 3.2.1, 3.2.2.
Шов № 4 выполняется полуавтоматической сваркой и соответствует ГОСТ 14771-Т3-?10, конструктивные элементы которого представлены на рисунке 3.2.1.
Расчет режимов сварки и прихватки, выполненных в среде защитных газов сводится к определению следующих параметров:
1. Марка проволоки Св-08Г2С по ГОСТ 2246-70;
2. Диаметр проволоки 1,6 мм;
3. Род тока - постоянный;
4. Полярность тока - обратная;
5. Сила сварочного тока:
Рисунок 3.2.1. - Конструктивные элементы сварного шва № 4, Т3-?10
I св.min = 100·d, (3.84)
I св.min = 100·1.6 = 160 A;
I св.max = 200·d, (3.85)
I св.max = 200·1.6 = 320 A;
UДMIN=15+4 dЭ, (3.87)
UДMIN=15+4 1,6=21,4, (В)
UДMAX=15+10 dЭ, (В) (3.89)
UД. MAX=15+10 1,6=31, (В)
7. Вылет электродной проволоки:
LЭMIN=5+5 dЭ, (3.91)
LЭMIN=5+5 1,6=13, (мм)
LЭMAX=10+10 dЭ, (3.92)
LЭMAX=10+10 1,6=26, (мм)
8. Расстояние от среза сопла до изделия:
lMIN=4+17 dЭ/3, (3.94)
lMIN=4+17 1,6/3=13,07, (мм)
lMAX=6+26 dЭ/3, (3.95)
lMAX=6+26 1,6/3=19,87, (мм)
9. Расход защитного газа:
RСО2=1,125, (л/мин) (3.97)
RСО2=1,125=17,43, (л/мин)
10. Скорость подачи электродной проволоки:
гдебн - коэффициент наплавки, зависящий от силы сварочного тока,
бн = 11,6 г/А·ч;
г - плотность металла, г = 7,85
11. Общая площадь поперечного сечения наплавленного металла:
FН=, (мм2) (3.100)
гдеК - катет шва, К=10мм
КY - коэффициент увеличения, учитывающий наличие зазора и выпуклости шва, КY=1,25
В связи с тем, что шов №4Т3-?10 является двусторонним формула примет вид:
Fп=, (мм2) (3.101)
Fп==125, (мм2)
12. Количество проходов:
где - максимальная площадь за 1 проход, = 40 мм2;
Принимается сварка в 4 прохода.
13. Скорость сварки:
Таблица 3.2.1
Режимы прихваток при сварке в защитных газах
Таблица 3.2.2
Режимы полуавтоматической сварки в среде защитных газов
|
Параметры режима |
Катет 10 мм |
Катет 12 мм |
Катет 16 мм |
Нестанд. №12 |
Нестанд. №13 |
Нестанд. №14 |
Нестанд. №16 |
|
|
Марка проволоки |
||||||||
|
Диаметр проволоки, мм |
||||||||
|
постоянный |
||||||||
|
Полярность тока |
обратная |
|||||||
|
RСО2, л/мин |
||||||||
|
Площадь шва, мм2 |
||||||||
|
Количество проходов |
||||||||
Параметрами режима сварки в углекислом газе являются диаметр используемой проволоки, величина сварочного тока, скорость подачи электродной проволоки, напряжение дуги, скорость сварки, расход углекислого газа, вылет электрода.
В настоящее время сварка в углекислом газе выполняется постоянным током обратной полярности (плюс на электроде). Переменный и постоянный ток прямой полярности пока еще не применяется из-за недостаточной устойчивости процесса и неудовлетворительного формирования и качества сварного шва.
Режим сварки в углекислом газе выбирают в зависимости от толщины и марки свариваемой стали, типа соединения и формы разделки кромок, положения шва в пространстве, а также с учетом обеспечения стабильного горения дуги, которое ухудшается с понижением сварочного тока.
Следует также помнить, что с увеличением напряжения дуги при неизменном токе возрастает ширина шва и несколько уменьшается величина его усиления, повышается разбрызгивание жидкого металла. Чрезмерное увеличение напряжения дуги может привести к образованию пор в шве.
При увеличении сварочного тока и уменьшении напряжения дуги резко увеличивается глубина провара, уменьшается ширина и увеличивается высота усиления шва. Если сварочный ток и напряжение дуги чрезмерно увеличены, то шов получается очень выпуклым.
При сварке на одном и том же токе более тонкой проволокой повышается устойчивость горения дуги, уменьшается разбрызгивание жидкого металла, увеличивается глубина проплавления основного металла, повышается производительность сварки.
Чтобы получить качественные плотные швы, необходимо не только использовать проволоку соответствующей марки с чистой поверхностью, но и обеспечить хорошую защиту сварочной ванны от соприкосновения с воздухом.
Для этого расход углекислого газа должен составлять 5-12 л/мин при сварке проволокой диаметром 0,5-1,2 мм и 14-25 л/мин при сварке проволокой диаметром 1,6-3,0 мм. С повышением сварочного тока, напряжения дуги и вылета электрода расход углекислого газа соответственно увеличивается.
В табл. 68 приведены рекомендуемые в зависимости от толщины свариваемого металла диаметры электродной проволоки, а в табл. 69 - пределы сварочного тока, напряжения дуги, величины вылета электрода и расход углекислого газа в зависимости от диаметра электродной проволоки.
При сварке соединений с зазором без подкладок сварочный ток устанавливают по нижнему пределу, а при сварке соединений без зазора либо с зазором, но на подкладке - по верхнему пределу. При полуавтоматической сварке величина сварочного тока может быть несколько большей, чем при автоматической.
Таблица 69. Ориентировочные режимы сварки в углекислом газе в нижнем положении низколегированной проволокой различного диаметра.| Диаметр электродной проволоки, мм | |||||||||
| Сварочный ток, А. | |||||||||
| Напряжение дуги, В | |||||||||
| Вылет электрода | |||||||||
| Расход углекислого газа, л/мин |
При сварке в горизонтальном, вертикальном и потолочном положениях сварочных ток должен быть на 10-20% меньше, чем при сварке в нижнем положении. Ток также уменьшают при сварке легированных и высоколегированных сталей.
Скорость сварки стыковых соединений принимают в зависимости от толщины свариваемого металла, а тавровых соединений - также и от катета шва.
Скорость полуавтоматической сварки обычно меньше, чем автоматической. При полуавтоматической сварке скорость перемещения электрода неравномерна, что приводит к неравномерной глубине провара по длине соединения, а при сварке тонкого металла - к прожогам.
Стыковые соединения на металле толщиной до 2 мм лучше сваривать в вертикальном положении сверху вниз. Угловые вертикальные швы катетом до 5 мм также выполняют сверху вниз. Соединения на металле толщиной до 1 мм с отбортовкой кромок более рационально сваривать неплавящимся угольным электродом в углекислом газе.
Режим сварки как совокупность характеристик (параметров) сварочного процесса, определяющих свойства получаемых сварных соединений, является компонентом технологии сварки. Для каждого способа и разновидности сварки применяют определенный набор параметров режима и их значений.
В специализированной литературе приводится множество рекомендаций по режимам сварки преимущественно в виде таблиц, данные которых составлены на основе результатов производственного опыта. Большинство приводимых данных относится к сварке углеродистых и низколегированных сталей, показывает числовые значения основных (обязательных) параметров для соединений разных типов и толщине металла в нижнем положении. Сведения об остальных параметрах режима и других условиях сварки приводятся эпизодически, не всегда, иногда в виде кратких записей в тексте. Но фактически их влияние тоже учитывается при отработке режимов сварки.
Специалисты Пермского нацио-нального исследовательского политехнического университета провели работу по изучению методики определения одного из «неосновных» параметров режима - числа проходов при многопроходной дуговой сварке.
В литературе имеется мало сведений об этом параметре режима. Известно, что металл повышенных толщин можно сварить с разным числом проходов. По экономическим соображениям предпочтительным представляется сварка с минимальным числом проходов, так как при этом будут меньше трудозатраты на зачистку швов от шлака после каждого прохода. Но должны учитываться и другие факторы.
Впервые вопрос о расчете числа проходов был изучен В. П. Демянцевичем, применительно к ручной дуговой сварке покрытыми электродами. Была показана связь оптимального числа проходов с необходимостью получения слоя наплавленного за один проход металла, имеющего определенную площадь поперечного сечения. Это положение связывается со скоростью перемещения электрода вдоль стыка. Как при слишком малой, так и при слишком большой скорости сварки возможно образование дефектов - непроваров и неудовлетворительное формирование шва.
Также впервые указано на необходимость сварки на разных режимах первого (корневого) и последующих проходов. Площадь наплавки за один проход связывается с диаметром электрода. Для ручной дуговой сварки рекомендованы следующие зависимости:
- для первого прохода F1 = (6/8) dэ,
- для последующих проходов
Fп = (8/12)dэ.
В этих формулах dэ - диаметр электрода в мм; F1 и Fп - площади поперечного сечения соответственно первого и каждого последующего прохода в мм2.
Общее число проходов n может быть определено по формуле:
n = (Fн. м. - F1)/Fп + 1,
где Fнм - общая площадь поперечного сечения наплавленного металла всего шва в мм2.
В настоящее время значения площадей поперечного сечения наплавленного металла для стандартных сварных соединений можно найти в изданных еще в советское время Общемашиностроительных укрупненных нормативах времени (ОУНВ) на разные способы сварки. Разработчики этих документов проводили расчеты в помощь нормировщикам сварочных работ, но они могут использоваться для решения других технических задач.
В ОУНВ на ручную дуговую сварку в Приложении 10 приведены формулы для расчета площади поперечного сечения наплавленного металла всех сварных соединений из ГОСТ 5264-80, а в Приложениях 2-7 - рассчитанные по этим формулам значения площадей для разных толщин металла или катетов угловых швов.
Аналогичные, но еще более обширные сведения имеются в ОУНВ на дуговую сварку в среде инертных газов. Там так же в приложении приведены расчетные формулы, а сами рассчитанные по ним значения площадей в карты неполного штучного времени для каждого типа соединения по ГОСТ 14771-76 (для сталей) и ГОСТ 14806-80 (для алюминия и алюминиевых сплавов). Особенно важно, что в тех же картах неполного штучного времени имеются данные о количестве проходов.
К достоинствам ОУНВ следует отнести большую дифференциацию интересующих нас данных по способам сварки (ручная, полуавтоматическая, автоматическая), типам электродов (плавящийся, неплавящийся), группам свариваемых материалов (углеродистые и низколегированные стали, высоколегированные и легированные, алюминий и алюминиевые сплавы, медь и медно-никелевые сплавы).
К сожалению, в специализированной литературе нет аналогичных данных для сварки под флюсом. В принципе их можно получить расчетами, учитывая, что основные виды разделки кромок по ГОСТ 8713-79 аналогичны таковым для сварки в защитных газах и значит можно использовать те же формулы для расчета площадей поперечного сечения наплавленного металла, а конкретные значения конструктивных элементов подготовки кромок и размеров швов имеются в ГОСТе. На данный момент такие расчеты не проводились.
Современные методы и средства статистической обработки данных позволяют значительно упростить работу пользователей. В частности табличное представление данных во многих случаях можно заменить аналитическими моделями. Такую свертку таблиц провели в отношении данных о площадях наплавленного металла для разных типов соединений из ГОСТ 5264-80 и 14771-86. Расчеты показали, что значения площадей Fнм достаточно точно описываются формулами вида полинома второй степени.
Fнм = b1 + b1S + b2S2,
где S - толщина свариваемых деталей (или катет шва для соединений с угловыми швами); b0, b1, b2 - коэффициенты уравнения.
Для каждого типа сварного соединения коэффициенты индивидуальны. Чтобы рассчитать требуемую площадь, достаточно найти соответствующую формулу и подставить в нее значения толщины металла S (или катет шва). Этим полиноминальные модели выгодно отличаются от приводимых в литературе общих формул для расчета площадей.
В качестве примера приведены две формулы для расчета площади Fнм в соединении С17 - одну из ОУНВ, другую - полученную статистической обработкой данных:
Fнм = Sb + (S - c)2 tgα + 0,75eg,
Fнм = -9,36 + 3,26S + 0,33S2.
Видно, что для расчетов по первой формуле необходимо для каждой толщины металла брать из ГОСТа еще пять значений конструктивных элементов подготовки кромок и размеров швов, тогда как во втором выражении присутствует только одна переменная - толщина металла S.
Таким образом, в рассмотренных источниках информации есть данные об общих площадях поперечных сечений наплавленного металла для стандартных сварных соединений. К сожалению, ОУНВ были изданы более 20 лет тому назад, с тех пор не пересматривались и не переиздавались, поэтому в настоящее время они малодоступны для широкого круга специалистов.
Еще большую проблему создает неопределенность рекомендаций о расчетных значениях площадей F1 и Fп для первых и последующих проходов (см. таблицы 1 и 2).
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!
Загрузка...
