Нормирование расхода сварочных материалов при сварке в углекислом газе и его смесях

Обновлено: 03.05.2024

Расчет необходимого количества материалов для сварки ведется на основе существующих норм их потребления при применении того или иного вида сварки. Норма расхода сварочных материалов – это количество, необходимое для полного изготовления сварного изделия с учетом всех потерь и отходов. Данная норма включает в себя расход материалов на всех этапах технологического процесса, связанного со сваркой, а именно – во время проведения сборочных работ (установка и прихватка), ведения самих сварочных работ и возможностей последующей правки конструкции.

3.2.1. Расчет норм расхода покрытых электродов и сварочной проволоки при

дуговой сварке

Норма расхода (Н_э) покрытых электродов и сварочной проволоки на изготовление сварной конструкции определяется исходя из длины сварных швов (L_шва) и удельной нормы расхода электродов (G_э) на 1 м шва данного типа размера.

Норма расхода Н_э (кг) определяется по формуле:

где Н_э – норма расхода покрытых электродов и сварочной проволоки

G_э – удельная норма расхода электродов на 1 м шва

L_ш – длина сварных швов, м

Удельную норму расхода G_э (кг/м) в общем виде рассчитывают по формуле:

где k_p - коэффициент расхода, учитывающий неизбежные потери покрытых электродов и сварочной проволоки;

m_н - расчетная масса наплавленного металла, кг/м.

Массу наплавленного металла m_н (кг/м) рассчитывают по формуле:

где ρ - удельная плотность наплавленного металла, (ρ = 7,8г/см 3 для углерод.сталей);

F_н - площадь поперечного сечения наплавленного металла шва.

Коэффициент расхода k_p, учитывающий неизбежные потери покрытых электродов, определен для электродов длиной 450 мм. При применении электродов другой длины необходимо в технологических расчетах использовать поправочный коэффициент k_п, который составляет 1,02 для длины электрода 400 мм, 1,04 для длины электрода 350 мм, 1,07 для длины электрода 300 мм, 1,12 для длины электрода 250 мм.

При ручной дуговой сварке коэффициент расхода k_p, учитывающий неизбежные потери покрытых электродов, определяется для каждой конкретной марки электрода по таблице 1.

Таблица 1 Коэффициенты расхода электродов для сварки сталей k_р

Группа электродов	Коэффициент расхода k_р	Марки электродов
I	1,4	ЛБ-52А «Гарант»; ОЗШ-1; ВСЦ-4А; ОЗЛ-25Б
II	1,5	УОНИ-13/45; АНО-11; ОЗС-18; ОЗС-6; ОЗС-17Н; ВСЦ-4; ОЗЛ-5; ОЗЛ-29; ОЗЛ-25; ОЗЛ-36; АНВ-20;
III	1,6	ОЗЛ-8; ОЗЛ-7; ОЗЛ-14А; ОЗЛ-3; ОЗЛ-21; УОНИ-13/55К; ЦУ-5;; ОЗС-25; СК2-50; УОНИ-13/55У; АНП-2; УОНИ-13/85; АНО-5; ОЗС-23; АНО-4; АНО-14; ОЗС-4; ОЗС-22Н; ОЗС-22Р; ЦЛ-39; ОЗЛ-6; ОЗЛ-2; АНЖР-2, ЛБ-52У; УОНИ-13/65
IV	1,7	ОЗЛ-37-1; ОЗС-24; АНО-6; АНО-18; ОЗС12; ОЗС-21; ОМА-2; ОЗЛ-9А; ГС-1; АНЖР-1; УОНИ-13/НЖ; ЦЛ11; ЦТ-15;ЦЛ-9; ОЗЛ-17У, УОНИ-13/55; МР-3;МР-3С; ОК-46.00; ОК-53.70;

При автоматической сварке под флюсом коэффициент расхода k_pучитывает потери электродного материала (проволоки, пластин, плавящихся мундштуков) на угар, концевые отходы при заправке в автоматы. При автоматической сварке под флюсом потери электродного материала минимальны, поэтому при расчетах коэффициент k_p принимается равным 1,02.

При дуговой сварке в защитных газах коэффициент расхода k_p, учитывающий неизбежные потери сварочной проволоки, определяется в зависимости от способа сварки и состава защитной среды по таблице 2.

Таблица 2 Коэффициенты расхода сварочной проволоки k_р

Способ сварки, состав защитной среды	Коэффициент расхода k_р
Автоматическая и полуавтоматическая сварка в среде CO₂	1,15
Сварка толстолистовых сталей в углекислом газе	1,05
Автоматическая и полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в среде инертных газов; в смеси инертных и защитных газов (75% Ar + 25% CO₂)	1,05
Автоматическая и полуавтоматическая сварка самозащитной порошковой проволокой	1,7
Автоматическая сварка в смеси (50% Ar + 50% CO₂).	1,15
Сварка тонколистовых нержавеющих сталей в смеси (50% Ar + 50% CO₂)	1,05
Ручная сварка неплавящимся электродом в среде инертных газов с присадкой	1,1

Удельная норма расхода покрытых электродов и сварочной проволоки при дуговой сварке должна быть увеличена при сварке вертикальных или горизонтальных швов на 5%, при сварке потолочных швов на 10%, при сварке прерывистыми швами на 15%.

3.2.2. Расчет норм расхода сварочных флюсов при дуговой сварке

Норма расхода (Н_ф) сварочного флюса на изготовление сварной конструкции определяется по расходу сварочной проволоки на изделие с учетом типа и конструктивных элементов сварного соединения.

Норма расхода Н_ф (кг) определяется по формуле:

где Н_э - норма расхода покрытых электродов и сварочной проволоки

k_ф - коэффициент расхода флюса, учитывающий отношение массы израсходо-ванного флюса к массе сварочной проволоки и зависящий от типа сварочного соединения.

Флюс, подаваемый в зону сварки из бункера сварочного автомата, расплавляется теплотой дуги и превращается в шлаковую корку. При этом часть флюса (10 – 20 %) остается в исходном состоянии. Остатки нерасплавленного флюса собирают вручную или специальными устройствами – флюсоотсосами. При ручной уборке флюса потери достигают 20 %. При уборке флюса с помощью флюсоотсосов потери нерасплавленного флюса составляют от 5 до 10 %.

Коэффициент расхода k_ф, учитывает неизбежные потери сварочного флюса, при автоматической дуговой сварке. Он определяется в зависимости от типа сварного соединения и конструктивных элементов свариваемых кромок по таблице 3.

Таблица 3 Коэффициенты расхода сварочного флюса k_ф

Швы стыковых и угловых соединений

3.2.3. Расчет норм расхода защитных газов при дуговой сварке

Норма расхода (Н_г) защитного газа на изготовление сварной конструкции определяется исходя из длины сварных швов L_ш (м), с учетом типа и конструктивных элементов сварного соединения, а также дополнительного расход газа на подготовительно-заключительные операции.

Норма расхода Н_г (л) определяется по формуле:

где Q_г - удельная норма расхода газа на 1 м шва, л;

Q_пз - дополнительный расход газа на подготовительно-заключительные операции: настройку режимов сварки, продувку газовых коммуникаций перед началом сварки; защиту сварочной ванны от окисления после окончания сварки (заварку кратера).

Удельная норма расхода газа Q_г (л) определяется по формуле:

где q_г - оптимальный расход защитного газа по ротаметру, л/мин;

t_o - основное (машинное) время сварки 1 м шва, мин.

Для расчета величина t_o может быть взята из нормативов времени на сварку в среде защитных газов.

Дополнительный расход газа Q_пз (л) на подготовительные и заключительные операции не зависит от скорости сварки и определяется по формуле:

t_пз - время на подготовительно-заключительные операции, мин.

При сварке неплавящимся электродом t_пз ≈ 0,2 мин.

При сварке плавящимся электродом t_пз ≈ 0,05 мин.

Норма расхода защитного газа при сварке коротких швов (менее 50 мм) и при сварке мелкой арматуры диаметром менее 20 мм должна быть увеличена на 20%. Расход газа на прихватку составляет примерно 20% общего расхода газа на узел (сварную конструкцию). При сварке с применением газовой защиты обратной стороны шва дополнительный расход газа определяется умножением оптимального расхода газа q_г в формуле на коэффициент k_обр = 1,3 - 1,5.

Таблица 4 Содержание защитного газа в баллонах в состоянии поставки

В баллон объемом 40 литров заправляется 25 кг жидкой углекислоты.

При испарении 1 кг жидкой углекислоты образуется 506,8 литров углекислого газа

3.2.4. Расход электроэнергии

Расход электроэнергии важная технико-экономическая характеристика процесса сварки. Обыкновенно расход электроэнергии выражается в кВт/ч на 1 кг наплавленного металла и определяется по формуле:

где, А – расход электроэнергии на 1 кг наплавленного металла в кВт/ч

G_н – масса наплавленного металла за время Т, кг

U_д – напряжение на дуге, В;

I_св – сила сварочного тока, А;

W₀ – мощность источника питания, работающего на холостом ходе, кВт/ч

T – полное время сварки, ч;

t₀ – время горения дуги, ч;

Значения мощности холостого хода источника питания (W₀) и КПД сварочного поста (η) приведены в таблице 6.

Мазур А.А., Гнедаш А.Н., Илюшенко В.М., Римский С.Т. Нормирование расхода сварочных материалов при сварке в углекислом газе и его смесях - файл n1.docx

Настоящее пособие содержит методику расчета норм расхода сварочной проволоки и газов при механизированной сварке в защитных газах. Приведены рассчитанные по предложенной методике нормативы расхода проволоки и газов (С02 или Аг + С02) на 1 м сварного шва для соединений по ГОСТ 14771-76 и на 1000 электрозаклепок по ГОСТ 14776-79 в широком диапазоне толщин свариваемых деталей из углеродистых и низколегированных сталей. Методики определения расходов сварочных материалов также применимы и к соединениям по ISO 9692-1.

Рассчитана на специалистов сварочного производства, а также преподавателей и студентов сварочных факультетов.

Разработчик — отдел экономических исследований

Института электросварки им. Е. О. Патона.

Научный руководитель — канд. экон. наук А. А. Мазур.

Ответственный исполнитель — канд. техн. наук А. Н. Гчедаш.

Научные консультанты — канд. техн. наук В. М. Илюшенко,

канд. техн. наук С. Т. Римский.

Рекомендовано к изданию решением Совета Общества сварщиков Украины (протокол №6 от 18.10.07).

Механизированная сварка легированной проволокой сплошного сечения в углекислом газе получила широкое распространение в различных отраслях промышленности и строительстве. Это обусловлено ее технико-экономическими преимуществами по сравнению, прежде всего, с ручной сваркой покрытыми электродами, а также в ряде случаев сваркой под флюсом (для коротких швов). Расходы легированной проволоки Св-08Г2С и газа для сварки достигли больших объемов и имеют устойчивую тенденцию к росту. В последнее время широкое распространение получило применение смеси углекислого газа с аргоном (Аг + 20-25% С02). Сварка в газовой смеси обеспечивает лучшие технологические характеристики процесса сварки. Рациональное использование сварочных материалов — важная задача развития сварочного производства. Одним из резервов экономии является разработка и внедрение прогрессивных нормативов расхода сварочной проволоки, защитного газа. Реализация этого обеспечит экономию затрат на производство продукции, а следовательно, будет способствовать повышению ее конкурентоспособности.

3
Настоящая инструкция является типовым рекомендуемым материалом для использования в качестве основы при разработке заводских инструкций по нормированию расхода материалов в промышленности и строительстве.

Общие положения, термины и определения

Нормирование расхода сварочных материалов — это определение плановой меры их производственного потребления в условиях рационального использования. Система нормирования включает подготовку организационно-методического обеспечения, разработку, утверждение и контроль норм расхода материалов.

Основной задачей нормирования является обеспечение применения в производстве технически обоснованных и экономически целесообразных норм расхода сварочных материалов для соблюдения режима ресурсосбережения, повышения рентабельности сварки.

Норма расхода — это плановый расход материалов на производство единицы продукции установленного качества в планируемых условиях производства.

Нормативы — поэлементные составляющие норм, которые характеризуют плановый расход сварочной проволоки и газа на 1 м сварного шва. Плановые величины технологических отходов и потерь на конструкцию (изделие) определяются на каждом предприятии с учетом особенностей сварки конкретных конструкций.

Основным методом формирования норм и нормативов является расчетно-аналитический, основанный на выполнении поэлементных расчетов по данным проектно-конструкторской, технологической и другой документации. Этот метод сочетает технико-эконо- мические расчеты с анализом технологии и условий организации производства, технического уровня и качества продукции. Норма, определенная таким путем, является технически обоснованной.

Не допускается определение нормативов только из сложившейся практики. В нормах расхода материалов на конструкцию (изделие) должен быть учтен эффект от внедрения организационно- технических мероприятий по экономии материалов за счет улучшения качества, совершенствования технологии и организации сварочных работ.

В настоящей инструкции приняты следующие положения:

площадь поперечного сечения шва рассчитывается по номинальным значениям конструктивных элементов ГОСТ 14771-76 без учета предельных отклонений, обусловленным тем, что сварной шов, имеющий номинальные размеры, является технически оптимальным и определяет полезную массу наплавленного металла;

коэффициенты перехода электродного металла в сварной шов дифференцированы по режиму сварки;

расход защитного газа вычисляется с учетом времени как собственно сварки, так и подготовительно-заключительных операций, связанных с технологическим процессом;

при разработке нормативов использованы рекомендуемые режимы сварки, обеспечивающие удовлетворительные формирование и качество сварных швов, минимальное разбрызгивание электродного металла.

Методика расчета норм расхода сварочных материалов

Нормы расхода сварочных материалов разрабатываются на основании нормативов расхода материалов на 1 м шва, которые рассчитываются применительно к соответствующим типам сварных швов, толщине свариваемого металла, режимам сварки, диаметру сварочной проволоки.

Для нормирования расхода сварочных материалов используются:

чертежи свариваемых деталей и узлов, определяющих типы и размеры швов, их положение в пространстве и протяженность, а также марки свариваемых металлов;

конструкторская спецификация изделия;

карта технологического процесса на сборочно-сварочные работы;

документация, регламентирующая требования к применяемым сварочным проволокам, защитным газам (государственный стандарт, техническое условие);

действующий государственный стандарт на сварные соединения (ГОСТ 14771-76);

планы организационно-технических мероприятий по экономии материальных ресурсов;

отчетные данные о фактическом расходе материалов на изделие и рекомендации по их уменьшению;

номенклатура планируемых сварочных работ;

планы производства основной продукции.

5
В нормах расхода сварочной проволоки, углекислого газа, смеси на сварку изделия учитываются полезный расход материалов, входящих в состав данной продукции, а также отходы и потери, обусловленные технологией сварки.

В состав норм расхода не включаются технологические отходы и потери, возникающие из-за нарушения технологической дисциплины и требований ГОСТ 14771-76, а также неисправности оборудования, применение неэкономичных материалов (расход которых больше, чем предусмотрено технической документацией); использование некачественной сварочной проволоки и газа, не удовлетворяющих требованиям государственных стандартов и технических условий, а также брак при сварке и др.

В состав норм расхода сварочной проволоки, газа не включаются потери, входящие в норму естественной убыли (например, при транспортировке и хранении), а также расход материалов, связанный с испытанием образцов, ремонтом металлоконструкций, изготовлением оснастки, и другие его виды, не относящиеся к изготовлению продукции основного производства.

Норма расхода сварочных материалов на изделие в общем виде определяется по формуле:

Ч = Ј нр, Ц К k2i k3i, (1)

где Hp — норматив расхода материала на 1 м i-го типа шва при данной толщине, кг; Ц — длина г-го типа шва, м; &1f. — поправочный коэффициент, учитывающий технологические отходы и потери, связанные с заваркой кратера, выведением (при необходимости) начала и конца шва на технологические планки, подбором режима перед началом сварки, а также остатки проволоки в шланговых каналах, кассетах и др.; k2i — поправочный коэффициент, учитывающий пространственное положение i-ro шва; k3i — поправочный коэффициент, учитывающий расход материалов на прихватку, если прихватка выполняется сваркой в С02; i — количество швов, г = 1,2,3. п.

В норме расхода сварочной проволоки на конструкцию (изделие) принимаются во внимание технологические отходы и потери, связанные с очисткой проволоки, перемоткой в кассеты, а также остатки ее в шланговых каналах от каждой кассеты на заварку кратера, выведение начала и конца шва на технологические планки, подбор режима перед началом сварки. Отходы на каждом предприятии определяются в зависимости от специфики свариваемых конструкций (изделий).

При расчете норм расхода сварочных материалов на изделие применяются поправочные коэффициенты на различные условия:

технологические потери и отходы сварочной проволоки, связанные с выведением (при необходимости) начала и конца шва на технологические планки, подбором режима перед началом сварки, заваркой кратера, а также остатки проволоки в шланговых каналах, кассетах и другие — ^ = 1,05. 1,06;

положение шва в пространстве: полувертикальное (наклонное) k2 = 1,05, вертикальное и горизонтальное k2 = 1,1, потолочное ^2 = 1,2;

прихватка деталей при сборке — k3 = 1,06. 1,15 (для проволоки Св-08Г2С диаметром 1,2. 1,4 мм составляет 1,06, диаметром 1,6. 2,0 мм — 1,15).

Норму расхода защитного газа на изделие ЛГиг, кг, можно также определить по формуле:

где Мир — норма расхода проволоки на изделие, определяемая по

(1), кг; k\ коэффициент, учитывающий затраты защитного газа на

1 кг расходуемой проволоки, кг/кг. Для укрупненных расчетов kv можно брать равным 1,15.

При изготовлении на предприятиях опытных образцов или установочных серий изделий нормативы расхода сварочных материалов рекомендуется применять с коэффициентом 1,3.

Методика расчета норматива расхода сварочной проволоки

Норматив расхода сварочной проволоки Нр, кг, в общем виде определяется по формуле:

где М — масса наплавленного металла, дифференцированная по типу сварного соединения и толщине свариваемого металла, кг; kp — коэффициент расхода проволоки, учитывающий неизбежные ее потери, дифференцированный по диаметру применяемой проволоки и виду применяемого защитного газа (табл. 1).

Масса наплавленного металла М в килограммах на 1 м шва определяется по формуле:

кромок свариваемых деталей и шва сварного соединения по ГОСТ 14771-76, см2; р — плотность металла, принятая для углеродистых и низколегированных сталей равной 7,85 г/см3; L — длина шва, составляющая 100 см.

Основные типы сварных соединений и формулы для вычисления приведены в прил. 1.

При сварке сталей прерывистыми швами (Т2, Т4, Т5, Н1, НЗ) расход сварочной проволоки вычисляется исходя из соответствующих нормативов с учетом корректировки на модуль шва, определяемого отношением /п/Ј, где /п — длина провара, мм; t — шаг шва, мм.

Методика расчета норматива расхода защитного газа

Нормированию подлежит расход углекислого газа (диоксида углерода) или смеси, содержащей 75. 80% Аг и 20. 25% С02.

Нормативы рассчитаны для углекислого газа высшего и первого сорта, выпускаемого в соответствии с ГОСТ 8050-87. При использовании углекислого газа второго сорта норматив увеличивается в 1,2 раза. При использовании в качестве защитного газа смеси Аг+С02 применяется аргон высшего или первого сорта по

ГОСТ 10157-79. Смеси приготавливают непосредственно на рабочих местах сварки с помощью однопостовых смесителей или используют в готовом виде в баллонах.

Норматив расхода защитного газа Нг в литрах или кубических метрах на 1 м шва определяется по формуле:

Нг =2 (Нуг • Tqi + Нт), (5)

где Нуг — удельный расход защитного газа, приведенный в табл. 2, м3/с (л/мин); T0i — основное время сварки i-ro прохода, с (мин); Ндп — дополнительный расход защитного газа на выполнение подготовительно-заключительных операций при сварке г-го прохода, м3 (л); п — количество проходов, 1=1, 2, 3, . п (величина сечения каждого прохода для сварки стыковых соединений проволоками диаметром 1,4. 1,6 мм не должна превышать 30. 40 мм2, а диаметром 2 мм — 40. 60 мм2).

Определяя расход углекислого газа в килограммах, необходимо иметь в виду, что при испарении 1 кг жидкой углекислоты его образуется 0,509 м3, или 509 л.

Дополнительный расход защитного газа Ндг в литрах или кубических метрах на каждый проход рассчитывается по формуле:

Ндг = Гпз * Нуг» (6)

Расход С02 определяется с учетом нормального вылета электрода:

диаметр проволоки, мм: 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0;

длина вылета соответственно, мм: 6. 10, 10. 12, 12. 16, 16. 20, 18. 22, 22. 25.

При сварке швов длиной менее 50 мм или арматуры диаметром менее 20 мм норматив расхода защитного газа устанавливается с коэффициентом 1,2.

Расход газа на прихватки составляет до 15% общего расхода газа на узел (изделие). При сварке с применением газовой защиты обратной стороны шва дополнительный расход газа находится умножением оптимального расхода газа Hyp по (5) на коэффициент 1,3. 1,5.

В прил. 2 приведены нормативы расхода сварочной проволоки Св-08Г2С и углекислого газа на сварку углеродистых и низколегированных сталей в С02 для наиболее часто применяемых сварных соединений в соответствии с ГОСТ 14771-76.

В случае выполнения швов при режиме сварки, отличающемся от указанного в прил. 2, следует установить другой норматив расхода защитного газа Нр по формуле:

Нр = Hr Vc/ Vc , (7)

где Нг — норматив расхода защитного газа, соответствующий режиму сварки, указанному в карте технологического процесса, кг; Н|— норматив расхода защитного газа, установленный в прил. 2\ Vc — скорость сварки, указанная в прил. 2\ Vc — скорость сварки согласно карте технологического процесса, м/ч.

Примечание. Применение форсированных режимов сварки ведет к увеличению расхода защитного газа и сварочной проволоки.

Пример расчета нормативов расхода сварочной проволоки и защитного газа

Исходные данные следующие:

лист толщиной 4 мм, положение нижнее, сварное соединение С2, сварочная проволока Св-08Г2С диаметром 1,4 мм;

режим сварки: сила тока 180. 220 А, напряжение 23. 24 В, средняя скорость сварки Vc = 35 м/ч, количество проходов — 1.

Расчет нормативов расхода материалов. По данным о номинальных значениях конструктивных элементов шва сварного соединения по ГОСТ 14771-76 и формуле определяем площадь поперечного сечения наплавленного металла шва, которая составляет 9 мм2.

По формуле (4) находим массу наплавленного металла:

Коэффициент расхода сварочной проволоки kp по табл. 1:

Норматив расхода сварочной проволоки на 1 м шва, рассчитанный по формуле (3), составляет, кг:

Нр = Mkp = 0,071 • 1,08 = 0,076.

Определяем основное время сварки Т0 1 м шва:

Г0 = Z / Vc = (1 м ■ 60 мин/ч): 35 м/ч = 1,7 мин.

Время на подготовительно-заключительные операции 7пз находим по формуле (6):

Норматив расхода газа Нг вычисляем по формуле (5) и табл. 2:

Нр = Hyp • Т0 + Нуг • Гпз = Нур • (Г0 + Гпз) = (1,7 + 0,2) -15 = 28,7 л/м.

Норматив расхода С02 в килограммах рассчитываем согласно соотношению — из 1 кг испаряется 509 л:

Нг = 28,7 л/м : 509 л/кг = 0,06 кг/м.

Методика определения расхода материалов при точечной дуговой сварке

При точечной дуговой сварке в углекислом газе норматив расхода сварочной проволоки и углекислого газа устанавливается в килограммах на 1000 электрозаклепок. Масса наплавленного металла М3, кг, рассчитывается по формуле:

•ОДз = Р ^нмз' 10-6» (8)

11
где FHM3 — объем наплавленного металла на 1 электрозаклепку, мм3.

Объем наплавленного металла вычисляется исходя из номинальных размеров конструктивных элементов электрозаклепочного соединения по ГОСТ 14776-79.

Коэффициент технических потерь и отходов сварочной проволоки составляет 1,1.

Норматив расхода углекислого газа рассчитывается по формуле (5), а удельный расход С02 дан в табл. 2.

При укрупненных расчетах расход углекислого газа Нгз, кг, на 1000 электрозаклепок может определяться по формуле:

НГЗ = НРЗ 1,15-1,2, (9)

где НРЗ — норматив расхода сварочной проволоки на 1000 электрозаклепок, кг; 1,15 — укрупненный коэффициент расхода С02 на 1 кг расходуемой проволоки; 1,2 — коэффициент увеличения расхода С02 при сварке короткими швами.

Типы сварных соединений, выполненных точечной дуговой сваркой, и нормативы расхода сварочной проволоки и углекислого газа при данном виде сварки приведены в прил. 3, 4.

Основные направления экономии сварочных материалов при сварке в защитном газе

Экономия сварочной проволоки достигается в результате осуществления мероприятий, основные из которых направлены на уменьшение массы наплавленного металла, необходимого для формирования шва, снижение непроизводительных расходов на потери, отходы, разбрызгивание и т. д.

В структуре себестоимости наплавленного металла при производстве сварных конструкций на долю сварочных материалов при механизированной сварке приходится 55. 60% затрат. Рациональное и экономное их применение позволяет уменьшить потребность в материалах на равный объем выпуска, а также служит источником дополнительного выпуска сварных конструкций.

Одним из резервов является разработка и внедрение прогрессивных нормативов расхода легированной сварочной проволоки и газа на основании действующих стандартов на сварные соединения и использование современных технологии сварки и производства материалов. При этом в сварочном производстве необходимо совершенствовать систему нормирования расхода сварочных материалов. Одновременно достигается экономия материальных, сырьевых, топливно-энергетических, трудовых и финансовых ресурсов в производстве.

Основные пути экономии сварочной проволоки заключаются в экономизации конструктивных решений при отработке сварных конструкций на технологичность в таких направлениях:

внедрение прогрессивных видов проката (высокопрочные низколегированные, термически упрочненные, дифференцированные по группам прочности стали, гнутые профили проката), позволяющих уменьшить толщину свариваемых деталей, массу конструкций и катет швов;

применение заменителей проката черных металлов (пластмассы, алюминия и его сплавов и др.);

широкое использование других, более экономичных видов сварки (контактной, в защитной среде, под флюсом);

снижение сечения сварного шва (в частности, катета);

сокращение протяженности сварных швов;

применение экономичных видов разделок кромок под сварку;

подготовка кромок толстолистового металла под сварку с Х-образной разделкой;

применение двухсторонней симметричной разделки кромок вместо односторонней;

использование щелевой разделки кромок.

Кроме того, целесообразно осуществлять следующие организационно-технологические мероприятия, способствующие экономии материалов:

совершенствование стандартов на сварные соединения;

выбор проволоки оптимальной марки и диаметра для данной операции,изделия;

применение кондукторов (поворотных, кантующих и др.) для сварки конструкций в нижнем положении, а также универсальных сборочно-сварочных приспособлений (УССП);

соблюдение технологической дисциплины подготовки кромок под сварку и заданных размеров шва;

использование проволоки повышенной прочности;

увеличение точности подготовки кромок и сборки;

применение более рациональных видов сварки и оптимальных режимов сварки;

использование прогрессивных нормативов расхода материалов;

стимулирование сварщиков к экономии материалов;

рациональная организация рабочего места сварщика.

Рекомендации по выбору минимального катета углового шва в зависимости от предела текучести свариваемой стали приведены в прил. 5.

Рекомендации по уменьшению катета расчетного углового шва при замене ручной дуговой сварки механизированной в углекислом газе даны в прил. 6.

Меры по экономии газа совпадают с основными направлениями экономии сварочной проволоки. Кроме того, необходимо обязательное применение отсекателей газа.

Важным организационным фактором по снижению расхода сварочных материалов при сварке металлоконструкций является проведение экономического анализа их фактического расхода по сравнению с планируемым в количественном и стоимостном выражении. При перерасходе материалов целесообразно установить его причины и разработать мероприятия по его снижению. При хозрасчете такой анализ становится необходимым условием повышения прибыли производства.

2 ос UliS От* t $ Ф И т * О 5 S

|8| >.-0 о

шва сварного соединения

подготовленных кромок свариваемых деталей

Формула для расчета площади поперечного сечения наплавленного металла шва

+ 0,5S 2 tga + + 0,75eg

C11

F = Sb +

F = Sb + 0.785R2 + + R(S—с—R) +

шва сварного соединения

Формула для расчета площади поперечного сечения наплавленного металла шва

Расход углекислоты при сварке полуавтоматом

Показатели, сколько газа расходуется, могут быть следующими:

Диаметр проволоки (см)	Сила тока (Ампер)	Средние показатели расхода (литров в минуту)
0,8 — 1	60 — 160	8
1,2	100 — 250	9 — 12
1,4	120 — 320	12 — 15
1,6	240 — 130	15 — 18
2 см	280 — 450	18 — 20

На сколько хватает баллонов углекислоты разного объема

Как известно, стандартный 40-литровый баллон содержит 24 кг СО2, который при испарении образует около 12 000 дм³ газовой фазы. Учитывая приведенные выше данные, можно определить, на сколько хватает баллона углекислоты при непрерывном рабочем процессе.

Вот обычный 40 литровый баллон, заполненный углекислотой

Так, например, при использовании 1-миллиметровой проволоки и средней силе тока в 100 А, 40 литров газа хватит приблизительно на 24 часа. Соответственно, баллона объемом 10 л должно хватить на 6 часов непрерывной эксплуатации.

Согласно справочным материалам, на 1 кг наплавленного металла расходуется 1,1 кг СО2 и 1,35 кг сварочной проволоки. Благодаря этим данным определяется следующая пропорция: СО2/проволока = 1:1,2 кг. То есть, на 1,2 кг проволочного материала приходится 1 кг углекислоты в жидкой фазе.

Опираясь на полученный коэффициент, можно легко посчитать потребление: 24 кг углекислого газа (емкость 40 литров) хватит на 29 кг сварочного металла. Как показывает практика, данные расчеты в большинстве случаев соответствуют действительности.

Причины расхода защитного газа

В процессе выполнения сварочных работ можно выделить несколько основных показателей, влияющих на то, сколько сварочной смеси расходуется:

какой силы ток;
проволоку какого диаметра используют;
какой толщины будет металл, который сваривают.

Найти показатели этих значений можно у многих производителей, если изучить паспортные данные о конкретно взятом сварочном газе. Это позволит в значительной степени упростить процесс выполнения расчетов.

К примеру, показатели среднего значения, сколько смеси аргона используется в процессе сварочных работ, выполняемых методом TIG, составляют 6 литров в минуту при использовании силы тока в 100 А. Если силу тока увеличивают до показателей в 300 А, то и нормы потребления будут расти до 10 литров в минуту.

Соблюдение такой тенденции происходит и в случае с методом MIG — если диаметр проволоки увеличить с 1 до 1,6 мм, это приведет тому, что количество потребляемого газа вырастет от 9 до 18 литров за минуту.

Также важную роль играет тот факт, какие условия созданы для проведения сварочных работ.

Расход углекислоты

Несмотря на то, что количество расходуемого при сварке углекислого газа нормируется с учётом множества различных факторов – все они могут быть сведены к нескольким пунктам.

Эта величина зависит от скорости перемещения проволоки в полуавтомате, которая в свою очередь определяется параметрами самого расходного материала.

На расход оказывает влияние качество используемого флюса и давление, под которым газ подаётся к месту его непосредственного применения. В зависимости от этих факторов величина расхода может варьироваться в пределах от 3-х до 60 литров в минуту.

Приблизительный расчёт расходного показателя может быть проведён самостоятельно с учётом ряда обстоятельств. Во-первых, следует принимать во внимание, что расход углекислоты только на этапе подготовительных работ составит не менее 10% от общего показателя.

Во-вторых, необходимо знать удельное значение расходования для углекислого газа (объём, приходящийся на подготовку одного шва). Помимо этих факторов при расчетах должны быть учтены как толщина плавильной проволоки, так и соответствующий параметр обрабатываемых металлических заготовок.

Добавим к этому, что в стандартный баллон вмещается порядка 25 килограмм, и что из каждого кило газа после химической реакции образуется примерно 500 литров газа (указано в ГОСТ 8050-64).

На основе исходных данных после суммирования получается, что одного баллона с углекислым газом вполне хватает для работы без остановок в течение приблизительно 15-ти часов.

Нередко при работе с полуавтоматом сварщику приходится использовать специальную порошковую проволоку, содержимое которой заменяет углекислый газ. В этом случае соответствующие расчёты проводятся по совсем другим методикам.

Расчетные данные можно посмотреть в таблице.

Формула расчета

Показатели расхода для сварочной смеси при сварке с полуавтоматом можно выполнить с помощью следующей формулы:

P = Py * T;
Py — показатели удельного расхода газа, о которых заявил производитель;
T — количество основного времени, необходимое, чтобы сварить один проход.

В приведенной ниже таблице указаны нормы потребления газа, на которые оказывают влияние такие показатели: какая в диаметре проволока и какие средние показатели имеет силы тока.

Так как 40-литровый баллон содержит сварочную смесь в количестве 6 000 литров, нетрудно произвести вычисления, сколько времени можно пользоваться одним резервуаром, если процесс сварки происходит непрерывно.

К примеру, расход CO2 при полуавтоматической сварке, когда используется проволока 1 мм в диаметре, составляет от 10 до 11 часов при условии, что процесс происходит непрерывно.

Показатели таких расчетов довольно грубые, ведь здесь не учитывают, сколько газа потребляется при выполнении подготовительных и финишных операций за один проход. Это поможет в определении приблизительной картины. Если потребуются более точные показания, для их проведения может потребоваться расходомер.

Характеристики защитных газов

Расход газообразного флюса, в том числе, зависит еще и от его характеристик. Поэтому перед обзором процесса вычисления режима подачи флюса в зону сварки мы рассмотрим физические характеристики составляющих этой защитной среды.

Как правило, газообразный флюс состоит из технического аргона, смеси аргона и гелия или обычной углекислоты. При этом в состав флюса можно добавить кислород – он пригодится для огненной «чистки» поверхности.

Причем основная составляющая флюса – аргон, гелий или углекислота – «работает» совершенно по-разному. Например, инертный аргон просто предотвращает контакт присадочного или основного металла с кислородом, а углекислота – подавляет любые реакции окисления.

Кроме того, нужно учитывать, что флюс подается к месту сварки в баллонах, объемом до 40 литров. Причем с учетом плотности входящих в состав флюса газов вес аргона в баллоне равен 10,85 килограмма (при давлении 6,5 МПа). Вес углекислоты – 24 килограмма (при давлении 2,92 МПа).

И эти параметры нужно учитывать при определении максимального объема газа, пропускаемого сквозь шланги к горелке сварочного аппарата. Проще говоря, от указанных параметров зависит: сколько времени «протянет» функционирующий на максимуме аппарат.

Расчет расхода защитного газа инертного типа

При расчете расхода газов нужно учитывать принадлежность сварочного процесса к оному из видов производства – единичному, серийному и крупносерийному.

Так, для единичного и мелкосерийного производства в основе расчета лежит формула:

N=nR,

Где n – это норма расхода присадочного материала на одно изделие, а R – это расход газа на один килограмм проволоки. В итоге, зная общий вес наплавки (n) и расход газа на один килограмм наплавки (R) можно вычислить расход газа на всю металлоконструкцию. Причем коэффициент «R» обычно равен 1,15-1,3

Для крупносерийного производства или для однотипных операций в мелкосерийном производстве расчет основывается на массе наплавки, которой заполняют шов длинной один метр.

И формула расчета выглядит следующим образом:

Н = (Нуг х Т + Ндг),

Где Нуг – это удельный расход газа, «вытекающего» из форсунки за одну минуту работы аппарата (причем данное значение зависит от диаметра присадочной проволоки и выбирается из специальной таблицы). Т – это время сварки одного погонного метра шва или время формирования одной типовой операции. Ндг – это дополнительное количество газа, расходуемое на понижение температуры шва, или попросту истекающего из форсунки при переходе между стыками или во время поджига дуги.

Расход углекислого газа при сварке

При расчете расхода углекислоты необходимо учитывать физическую природу данного вещества, которое при смене агрегатного состояния выделяет более 500 литров газа из одного килограмма жидкости.

В итоге, расход углекислоты считают по следующей формуле:

Н=Тh,

Где h – это удельный расход углекислоты за одну минуту работы горелки, измеряемый в литрах. Эта переменная имеет постоянное значение, указываемое в спецификации к сварочному аппарату. Соответственно, Т – это время формирования сварочного шва.

Следует отметить, что указанная формула, несмотря на ее простоту, гарантирует точный подсчет объемов расходуемого газа.

Сущность сварки в среде защитных газов состоит в том, что дуга горит в среде защитного газа, оттесняющего воздух из зоны сварки и защищающего наплавленный металл от кислорода и азота воздуха. В настоящее время широко применяется сварка в среде углекислого газа и смеси газов аргон и СО2

. Они применяются при изготовлении изделий из углеродистых, легированных конструкционных сталей и в ряде случаев при изготовлении конструкций из перлитных теплоустойчивых и высоколегированных сталей.
Аргон
является инертным газом, что препятствует окислению металла шва и попадания в зону сварки иных газов из воздуха. Особенностью сварки в
углекислом газе
является сравнительно сильное выгорание элементов, обладающих большим сродством к кислороду (С, Al, Ti, Si, Mn и др.). Окисление происходит за счет как углекислого газа, так и атомарного кислорода, который образуется при диссоциации СО2 под действием температуры дуги. Основные физические свойства газов, а так же технические характеристики газа в баллонах представлены в таблице 1.

Советы по сокращению расхода

Расход защитного газа при полуавтоматической сварке можно сократить. В этом помогут следующие советы. Уровень сварочных работ зависит от того, насколько качественным и надежным будет шов. Для этих целей и понадобится использование защитного газа. Поэтому в занижении расхода сварочной смеси искусственным путем нет никакого смысла. Иначе это может вызвать ситуацию, когда образуются поры и возникнут побочные эффекты другого плана.

Для экономии очень важным является качество газовой смеси. Например, если постоянно использовать состав «Микспро 3212», в котором много разных компонентов, можно сократить потребление как минимум вдвое. В сравнении с ситуацией, когда используется бинарный защитный газ. Его основа состоит из аргоновой и углекислотной смесей. Применение смеси «Микспро» приводит к тому, что получается наиболее качественный шов.

Расход газа на сварку. Расчёт защитного газа

В этой статье рассмотрим расход электродов и газов, рекомендуемые нормы расхода и как подсчитать расход самостоятельно. Рассмотрим и некоторые особенности вычисления расхода материалов при сварочных работах, по каким причинам расход может увеличится. Приведем в нашей статье и пару формул, как можно самостоятельно рассчитать рекомендуемый расход сварочных материалов.

Расчет расхода электродов для сварки – один из важных этапов подготовительных работ. Воспользовавшись одной из существующих методик расчета расхода электродов, можно не волноваться, что придется прерывать сварочный процесс из-за нехватки присадочного материала, что, несомненно, скажется на качестве выполненных работ.

В наше время сварка занимает главенствующие позиции в соединение металлоизделий. Сварочные работы составляют основу в машиностроении, в строительстве и пр. Таким образом, приобретают важность знания о сварочных процессах и применении таких материалов, как флюсы. В данной статье вы ознакомитесь с принципом действия флюсов и особенностями их использования во время сварки алюминия.

От чего зависит расход

Для начала разберемся, от чего вообще зависит расход газа или расход сварочной смеси из нескольких газов. Прежде всего, вы должны учесть металл, с которым будете работать, диаметр присадочной проволоки и силу сварочного тока. От сочетания трех этих компонентов как раз и складывается расход.

Далее мы дадим несколько рекомендаций, какой должен быть расход газа при полуавтоматической сварке, учитывая диаметр присадочной проволоки и силу сварочного тока. Учтите, что это довольно усредненные значения, от них можно отступать.

Итак, если вы используете проволоку диаметром от 0,8 до 1 миллиметра и установили силу тока от 60 до 160 Ампер, то средний расход должен быть около 8 литров в минуту.

Если вы используете проволоку диаметром 1,2 миллиметра и установили силу тока от 100 до 250 Ампер, то средний расход должен быть около 9-12 литров в минуту.

Если вы используете проволоку диаметром 1,4 миллиметра и установили силу тока от 120 до 320 Ампер, то средний расход должен быть около 12-15 литров в минуту.

Если вы используете проволоку диаметром 1,6 миллиметра и установили силу тока от 240 до 380 Ампер, то средний расход должен быть около 15-18 литров в минуту.

Это средний расход газа при сварке полуавтоматом. Ведь помимо прямых факторов увеличения расхода (таких как диаметр проволоки и толщина металла), есть еще и косвенные. К примеру, если вы варите на улице или просто не в закрытом боксе, то расход может существенно увеличиться, ведь газ будет быстро улетучиваться. Особенно расход неприятно удивит вас, если на улице дует ветер.

Также важно качество самого газа и то, насколько хорошо он взаимодействует с металлом. Ведь если на производство поставляют некачественный разбавленный газ, вы просто не сможете сохранить показатели расхода в норме. Перерасход будет в любом случае.

Читайте также: