Коэффициент наплавки сварочной проволоки

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:

Толщина листа, мм	1- 2	3-6	6-24 и более
Диаметр электродной проволоки d Э, мм	0,8-1,0	1,2-1,6	2,0

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

(6.9)

где а – плотность тока в электродной проволоке, А/мм 2 (при сварке в СО₂ 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.

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	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 СО₂ 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).

Расход электродной проволоки, г , рассчитывается по формуле

(6.14)

где G _H – масса наплавленного металла, г; Ψ – коэффициент потерь, ( Ψ = 0,1 – 0,15).

Расход электроэнергии, кВт· ч , определяется по формуле

где U _Д– напряжение дуги, В; η – КПД источника питания: при постоянном токе 0,6 ÷ 0,7 , при переменном ,8 ÷ 0,9; W _O– мощность источника питания, работающего на холостом ходе, кВт. На постоянном токе Wо = 2,0 ÷ 3,0 кВт, на переменном – Wо= 0,2 ÷ 0,4 кВт.

Справочные сведения по оборудованию для сварки в СО₂ приведены в табл. 4,5,7
приложения.

+7 4832 32-04-53
+7 930 820-14-20

Содержание:

Электроды, применяемые в ручной дуговой сварке – это стержни, длина которых может достигать 450 мм. Изготавливаются электроды из сварочной проволоки, а сверху на них наносится специальное покрытие, которое выполняет следующие задачи:

• увеличивает образование ионов
• защищает электрод от воздействия окружающей среды
• создает специальные условия в сварочной ванне.

Одной из основных характеристик этого сварочного материала является коэффициент расплавления и коэффициент наплавки электродов.

Что такое коэффициент расплавления электродов?

Во время проведения сварочных работ методом ручной дуговой сварки электрод расплавляется – именно это и помогает в образовании сварного шва. У каждого типа электродов имеется свой коэффициент расплавления, который высчитывается в зависимости от того, какая масса расплавленного электрода приходится на один ампер силы тока за промежуток времени горения дуги, равный одному рабочему часу.

При проведении сварочных работ следует учитывать, что не вся масса расплавленного электрода переносится в сварной шов, так как в данном случае присутствуют, кроме того, такие явления, как разбрызгивание расплавленного металла, его испарение, а также угар, вызываемый горением сварочной дуги. При этом уровень потерь металла электрода при сварке зависит от нескольких факторов:

• от состава проволоки, используемой для изготовления электрода
• от типа покрытия, применяемого при изготовлении электрода
• от режима сварки
• от типа сварного соединения.

Надо учитывать, кроме того, что потери металла электрода будут тем больше, чем выше плотность тока и длина сварной дуги.

Что такое коэффициент наплавки электрода?

Коэффициент наплавки электродов зависит от того, какого рода ток используется при проведении сварки (постоянный или переменный), какова его полярность (прямая или обратная). Также большое значение при определении коэффициента наплавки имеет то, какая именно проволока использовалась при изготовлении электрода и каков тип его покрытия. Кроме того, коэффициент наплавки зависит и от того, в каком пространственном положении выполняются сварочные работы.

Для определения коэффициента наплавки применяется следующая формула:

_Gн – масса наплавленного металла за определенный промежуток времени (t), измеряется в граммах

I – сварочный ток, измеряется в амперах.

По своим значениям коэффициент наплавки, как правило, меньше, чем коэффициент расплавления из-за потерь металла в процессе сварки. Если коэффициент расплавления электродов, в зависимости от их типов, может составлять от 7 до 22 г/А-ч, то коэффициент наплавки при этом на 1-3 г/А-ч меньше. Но у некоторых типов электродов коэффициент наплавки может быть абсолютно равным коэффициенту расплавления, а если в составе покрытия электрода имеется порошок железа, то в этом случае коэффициент наплавки будет даже выше, чем коэффициент расплавления.

Вообще, номинальный коэффициент потерь во многом зависит от типа самого электрода и может колебаться от 3 до 30 процентов. А коэффициенты расплавления и наплавки для всех типов электродов определяется каждый раз экспериментальным образом.

Знание этих величин очень важно и для самого сварщика, который на их основе, определяет, сколько времени ему потребуется для образования качественного сварного соединения, и для сметчика, который с помощью этих коэффициентов определяет, сколько электродов потребуется при проведении сварочных работ.

Зависимость положения при сварке от толщины покрытия электрода и от коэффициента наплавки.

Толщина покрытия электрода может быть средней, большой и повышенной.

• Если для сварки применяется электрод со средней толщиной покрытия, коэффициент наплавки которой составляет 8-9 г/А-ч, то сварку такими электродами можно производить абсолютно в любом пространственном положении.
• Электроды с покрытием большой толщины отличаются высокой производительностью – коэффициент наплавки у них составляет до 12г/А-ч. Они также могут, по большому счету, применяться в любом пространственном положении, но наибольшую эффективность они покажут при сварке в нижнем положении, а шов при этом должен иметь достаточно большую протяженность.
• Электроды с покрытием повышенной толщины относятся к классу высокопроизводительных – в них коэффициент наплавки достигает 18 г/ А-ч. Такой тип электродов может применяться исключительно при сварке в нижнем положении, а сварные швы при этом должны иметь большую протяженность – в этом случае использование электрода будет отличаться максимальной эффективностью.

Итак, знание коэффициента наплавки электрода довольно важно при проведении сварочных работ. Именно от коэффициента наплавки зависит и качество подготовки к проведению сварочных работ – а именно, подготовка нужного количества электродов, что обеспечивает непрерывность работ, и качество выполнения самого сварного соединения, так как на основе знания коэффициента наплавки сварщик может определить, в каком положении ему лучше всего производить работы и сколько времени для этого потребуется.

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.

Код строки	Толщина деталей, мм.	Газ углекислый, кг.	Проволока сварочная, кг.
01	1,0	0,027	0,05
02	2,0	0,049	0,091
03	3,0	0,052	0,099
04	4,0	0,056	0,105
05	5,0	0,085	0,161
06	6,0	0,09	0,17

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.