Расход газа на сварку

Расход газа на сварку. Расчёт защитного газа

Содержание:

В настоящее время сварочный процесс получил свое заслуженное почетное место, так как без металлических конструкций, которые создаются благодаря сварке, нашу жизнь тяжело представить. Автомобили, здания и даже кровати, и стулья, которые созданы из металла — все это произведено с помощью сварки. Сварочные работы смогли существенно облегчить производство множество сложных механизмов и массивных деталей, а автоматизация производства и вовсе создала максимально эффективные условия для развития сварочного производства. Но в данной статье мы будем говорить не о преимуществах и недостатках различных сварочных приборов, а скорее обсудим актуальную проблему, а именно расчёт расхода защитного газа при сварке. Множество сварщиков имеют свои формулы, для того чтобы определить расход газа на сварку, но большинство из них неточны, а неточности, как известно, могут сильно отразиться на производстве в целом. В данной статье предоставим вам основные формулы для расчётов и постараемся максимально объяснить трудно воспринимаемые данные.

Общие характеристики защитных газов при сварке.

Особенность сварки в среде защитного газа заключается в том, что сварочная дуга горит в среде защитных газов, которые оттесняют окружающий воздух от свариваемой детали, защищая расплавленный металл от контакта с кислородом и азотом.

На сегодняшний день широко используется сварка именно в среде углекислого газа, а также в смеси аргона с углекислым газом. Данные защитные газы применяются для производства изделий из высокоуглеродистых, конструкционных и легированных сталей и в большинстве случаев для работы с перлитной, теплоустойчивой и высоколегированой сталью.

Аргон является весьма эффективным защитным газом, так как по своей природе он инертный и препятствует попаданию в шов расплавленного металла окисляющих газов, таких как кислород и азот.

Важное качество сварки в защитной среде из углекислого газа – это быстрое выгорание всех газов, которые имеют сходство с кислородом. Окисление происходит при контакте с углекислым газом, но также и при дислокации защитного газа под действием высоких температур.

Расчёт расхода защитных газов при сварке.

Существует множество методов расчёта используемого при сварке защитного газа, но необходимо учитывать вид производства – серийное, массовое, единичное, а также номенклатуры. При производстве металлоконструкций на мелкосерийном производстве для составления сертификаций на материалы можно воспользоваться следующей формулой, которая, напомним, применима лишь к мелкосерийному производству:

В данном уравнении N_п представляется собой норму расхода проволоки на изделие, определяемое в килограммах, а R_г – это коэффициент, который учитывает затраты защитного газа на один килограмм проволоки. Для обобщающих отчётов под величиной данного коэффициента можно использовать значение 1.15. Но при производстве на предприятиях опытных образцов или выставочных серий изделий нормативы расхода материалов на сварку рекомендуем применять с коэффициентов не более 1.3.

Можно применять метод расчёта защитного газа под величиной Н_г в кубометрах и литрах на один метр шва, и данная формула применима в основном для многосерийного производства однотипных конструкций и деталей, либо же для малого производства. Формула представляет собой:

В данном случае Н_г представляет собой условное обозначение удельного расхода защитного газа, которое приведено в таблице ниже. Величина Т – это основное время, которое необходимо для сваривания определённого прохода, измеряется в секундах или минутах. Н_дг – это дополнительное количество расхода защитного газа, который был затрачен на подготовительные, финишные операции прохода. N – это количество проходов, которое может равняться любому числу.

Чтобы определить расчёт расхода углекислого газа на сварку в килограммах, важно учитывать, что при испарении 1 килограмма жидкой углекислоты выделяется около 509 литров углекислого газа. Дополнительный расчет расхода защитного газа при сварке в литрах или кубических метрах производится по следующей формуле:

Здесь Т_пз представляет собой условное обозначение времени, затраченного на выполнение заключительных – подготовительных операций (продувка горелки до сварки, настройку сварочного аппарата, обдув места сварки по окончанию работ), измеряется в секундах, минутах. Последний метод расчёта для определения, какой расход газа на сварку является наиболее точным и экономичным. Для того чтобы проконтролировать расход газа в баллоны рекомендуем ставить расходомеры и редуктора.

Расход углекислоты при сварке полуавтоматом

Содержание:

Использовать защитный газ входе проведения сварочных работ — значит обеспечивать улучшение качества сваренных соединений, ускорять рабочий процесс и давать кислороду возможность попадать внутрь сварочной зоны.

Помимо этого, стоимость такого газового баллона отличается доступностью. С его помощью обеспечивается домашняя сварка. Поэтому возникает потребность выпускать разновидности компактных баллонов, легко транспортируемых внутри автомобильного багажника. Все больше потребителей интересует вопрос о расходе углекислоты в процессе сварке полуавтоматом.

Домашнему сварщику не приходится задаваться таким вопросом, так как он просто покупает такой баллон компактных размеров в магазине и не беспокоится, какой его. В случае использования одного баллона можно воспользоваться вторым. Но иногда в производственных условиях к сварщикам выдвигаются требования относительно расхода газа при сварке полуавтоматом. В такой ситуации важно знать правила вычисления оптимального расхода углекислоты, когда приходится использовать полуавтомат.

Что влияет на показатели расхода

Прежде чем определить, какой расход углекислоты при сварке полуавтоматом, важно разобраться, что влияет на такой расход. В первую очередь учитывается характеристика металла, который используется для работы. Также важны показатели, какая в диаметре присадочная проволока и какой силы сварочный ток. Именно сочетание таких компонентов и влияет на показатели расхода углекислоты в процессе сварки.

Усредненные показатели

Показатели, сколько газа расходуется, могут быть следующими:

Измерение расхода защитного газа

Чем измеряют расход защитного газа при сварке? Для ответа на этот вопрос можно взять конкретный пример на емкости стандартного баллона объемом в 40 л. Такие баллоны используются на большинстве современных предприятий.

В одном таком баллоне чистая углекислота содержится в количестве примерно 24 кг. В процессе испарения происходит её преобразование в 12 000 ДЦ. газовой фазы. Для примерного понимания расхода это вполне исчерпывающий ответ.

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.

Влияние условий

Показатели расход газа при сварке полуавтоматом в смеси зависят от того, какие условия обеспечены для проведения работ по сварке. Это может быть открытое пространство. Если вокруг сквозняки, то возможно увеличение расхода. Так как оптимальные факторы защитного плана работают только при условии, что защитный слой имеется в большом количестве. В такой ситуации заправку баллона можно будет производить чаще.

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.

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.

Интересное видео

Расход газа на сварку

Расход газа на сварку определяется продолжительностью работ, которая, в свою очередь, зависит от объема наплавки и скорости процесса образования шва. Причем защитные газы должны обдувать зону стыка даже после завершения процесса сварки – пока не остынет свежий шов. Иначе прочность соединения не выйдет на расчетные значения.

В итоге, качество соединения зависит от того, насколько точно был подсчитан расход газа при сварке. И в этой статье мы приведем оптимальные способы вычисления объемов газообразного флюса.

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.

Сварочная проволока: расход, заправка, подача

Проволока ESAB OK AristoRod 12.50. Фото 220Вольт

Для выполнения разовой сварочной работы в домашних условиях необходимо определиться с количеством расходного материала, который потребуется закупить в магазине. В промышленных условиях величина расхода сварочной проволоки скажется на окончательной цене производимого продукта и в конечном итоге на спрос покупателя.

Особенности проволоки

На расход проволоки оказывает влияние множество причин, включая человеческий фактор в контексте наличия у сварщика требуемой квалификации. Однако наиболее объективным является значение коэффициента наплавки.

Нержавеющая сварочная проволока Alfa Global ER 347Si. Фото Сварочные Технологии

Этот показатель определяет количество наплавленного металла за единицу времени при силе тока один ампер. На величину коэффициента влияют состав материала проволоки, организация защиты зоны сварки (газы, флюс), а также вид тока (переменный, постоянный) и его полярность. Значение коэффициента наплавки в зависимости от типа проволоки и способа ведения технологического процесса могут колебаться от 5-7 до 18-20 г/А*ч. Выделяют несколько видов проволок: титановая, медная, легированная, полированная, нержавеющая, стальная, алюминиевая, омедненная, порошковая. Определяется коэффициент в основном экспериментальным путем.

Справка. Коэффициент наплавки, а также другие технические характеристики популярных марок: ПАНЧ-11, СВ08Г2С, ER70S-6, ВТ1-ооСв представлены в соответствующих статьях.

Нормы расхода проволоки

Наличие норм расхода проволоки, которые представляются в виде количества расходного материала в единицах массы на один погонный метр шва, позволяет сориентироваться в количестве проволоки для выполнения конкретного вида сварочных работ. При механизированном способе сварки (автоматическая, полуавтоматическая, распространенной технологии аргонодуговой сварки) нормы расхода значительно меньше, чем при ручном.

Таблица расхода материалов на метр шва при сварке полуавтоматом

Варианты разделки кромок

При разработке технологического процесса сварки даются рекомендации по разделке кромок и зазорам в сварном соединении. Они основываются на базе конструкторской документации, где определены размеры заготовок и тип сварного соединения (нахлесточное, стыковое, угловое и так далее).

Далее в государственных, отраслевых стандартах и технических условиях на сварные соединения находятся требуемые размеры сварного шва. Просчитать теоретическую площадь его сечения при наличии современной компьютерной техники не представляет трудностей.

Такие расчеты особенно востребованы в строительной отрасли, где сварочные работы выполняются в большом количестве и требуется хорошо ориентироваться в разнообразном количестве и номенклатуре расходных материалов. В документе ВСН 416-81 «Общие производственные нормы расхода материалов в строительстве» в разделе «Сварочные работы» даются нормы расхода сварочных материалов. Эти нормы в зависимости от видов работ представлены в таблицах по типам соединений.

Пример одной из таблиц для механизированной стыковой сварки в углекислом газе для одностороннего стыкового соединения без скоса кромок:

Таблица. Нормы на 1 метр шва.

Здесь следует учитывать, что нормы расхода даются для шва, расположенного в нижнем положении. При других положения, согласно документу ВСН 416-81, применяется коррекция в виде следующих коэффициентов:

• вертикальное положение – 1,12;
• горизонтальное положение – 1,13;
• потолочное – 1,26.

Нормы расхода газа рассчитываются в таблице при его подаче с удельным расходом 6 л/мин. Если подачу увеличивают, то соответственно вводятся корректирующие коэффициенты:

• для 8 л/мин — 1,3;
• для 10 л/мин — 1,6;
• для 12 л/мин -2,0.

Расход углекислоты на 1 кг материала

Сварка нержавейки полуавтоматом в закрытом помещении

Расход углекислого газа не должен быть меньше определенного уровня, после которого начнет понижаться качество сварного шва. Но и большой расход экономически нецелесообразен. Выбор оптимальной величины зависит от толщины свариваемых заготовок, диаметра проволоки и величины сварочного тока.

Учитывается также фактор места, где производится сварка. При сварке на открытом воздухе газ быстрее улетучивается и расход следует увеличивать. Особенно сильно это сказывается при сильном движении воздушных масс (ветер).

Необходимо следить за чистотой газа. На расход газа оказывает влияние качество газовой смеси.

Сильно влияет на расход газа квалификация сварщика.

Расчет: формула

При выполнении разовой работы можно самостоятельно посчитать примерный расход проволоки. Увеличив получившийся результат на обязательные в работе технологические потери, получите гарантированный задел сварочной проволоки для выполнения сварочных работ.

Расчет ведется по формуле N=G*K,

• где N – норма расхода проволоки;
• G – масса наплавленного металла в сварочном шве;
• К – коэффициент, учитывающий повышенный расхода материала для создания имеющейся наплавки.

Для расчета массы наплавленного металла, самым трудным будет точно определить площадь (F) поперечного сечения наплавки. Здесь потребуется воспользоваться формулами из геометрии для расчета площадей различных фигур.

Плотность (γ) наплавки зависит от вида материала сварочной проволоки. По формуле F*γ находится масса (G) наплавки 1 метра шва. Коэффициент К зависит от пространственного положения сварочного шва, применяемого защитного газа и других особенностей деталей. Этот расчет даст возможность избежать непроизводительных расходов времени при проведении сварочных работ.

Механизм подачи материала

За стабильную подачу в зону сварки, в соответствии с заданными параметрами в полуавтомате, отвечает механизм подачи. Он позволяет регулировать скорость подачи проволоки в широком диапазоне значений.

Сварочный полуавтомат Blue Weld MEGAMIG 500S с механизмом подачи проволоки. Фото ВсеИнструменты.ру

В зависимости от конструктивного исполнения полуавтомата механизм может располагаться как в корпусе устройства, так и вне его.

• В случае расположения механизма в корпусе принцип работы основан на выталкивании проволоки в зону сварки. Передача расходного материала к соплу горелки происходит через гибкий металлический канал, вследствие чего имеются ограничения в длине такого направляющего устройства.
• Механизм может располагаться на самой горелке. Тогда он будет выполнять тянущее действие, подтягивая проволоку на себя. Преимущества такого способа заключаются в применении рукавов достаточно большой длины. Однако сварочная головка с увеличенным весом и габаритами создает существенные неудобства в работе сварщика.
• Механизмы подачи с комбинированным исполнением имеют право на существование, но применяются крайне редко.

Принцип работы механизма основан на подаче вращающимися роликами проволоки прижатой между ними. Основные узлы механизма следующие:

• стационарный ролик, который имеет возможность осуществлять только вращающие движения, канавки на ролике выполняются в согласование с диаметром протягиваемой проволоки;
• ролик с подвижной осью, соединенной с прижимным устройством и канавками с зеркальным отображением расположенных на стационарном ролике;
• прижимное устройство, регулирующее давление на проволоку;
• электропривод с червячным редуктором приводит в движение стационарный ролик;
• электронная схема управляющая параметрами (изменение скорости подачи, прерывание на заданный промежуток времени подачи и другие) устройства;
• направляющие втулки с диаметром несколько большим диаметра проволоки, устанавливаемые до и после устройства.

Для создания более равномерного прижима на проволоку применяют механизм с четырьмя роликами, расположенных по принципу 2 х 2.

Катушки и катушкодержатели

Проволока сварочная алюминиевая ER4043 (1.6 мм; катушка 6 кг) ELKRAFT 93614. Фото ВсеИнструменты.ру

На катушки наматывается сварочная проволока, с которых происходит ее съем во время работы. Катушка надежно закрепляется в полуавтоматах с помощью устройств называемых катушкодержателями. Устройства для крепления катушек должно соответствовать аналогичному на катушкодержателе.

При выключении полуавтомата катушка с проволокой стремится продолжить свое движение, что может привести к образованию петель на проволоке. Конструкция катушкодержателя имеет тормозное устройство, например, в виде фрикциона. Регулировка его с помощью гайки не позволяет катушке свободно разматываться и сохраняет правильную намотку проволоки.

Как заправить, установка на автомат и полуавтомат

Как заправить сварочную проволоку на полуавтомат показано в видео. Здесь следует отметить ключевые моменты на которые обращает внимание автор.

• При надевании новой кассеты обязательно придерживать конец проволоки, чтобы не допустить разматывания катушки.
• Проволока должна попасть в канавку ролика.
• Для протягивания использовать холостой ход электропривода (без подачи газа) на режиме самой высокой скорости подачи.
• Не допускать застревание в рукаве или токосъемнике.

Автор видео ничего не упомянул о регулировке прижимного устройства. Использование порошковой проволоки требует к нему особого внимания. Для сварки с меньшим количеством брызг, для порошковой проволоки рекомендуется механизм подачи с четырьмя роликами, для лучшего распределения усилия прижима.

Где купить

Продажей расходных материалов различных типов занимаются компании, собранные в отдельном разделе. Ознакомление с представленной информацией позволит узнать, где купить сварочную проволоку.

Кроме возможности приобретения продукции у поставщиков, рекомендуется также ознакомиться с ассортиментом, предлагаемом производителями. Ведущие мировые предприятия, например, ESAB и DEKA, обладают широкой сетью представительств, что позволяет приобрести расходные материалы и быть полностью уверенным в качестве продукции.