Расход газа при сварке полуавтоматом

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.

В среде защитных газов, сварка углекислым газом очень распространена. Для общего понимания картины, предлагаю получше изучить данный способ сваривания.

Что такое полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа

Принцип действия этого метода заключается в следующем: в зону сварки поступает углекислый газ, который под действием высокой температуры сварочной дуги распадается на две составляющие – окись углерода (СО) и кислород (О2).

Химическая формула процесса 2СО2=2СО+О2.

Данная реакция является окислительной. Угарный газ(СО) отлично защищает сварочную зону от воздействия окружающего воздуха, однако действие углекислого газа и кислорода приводит к выгоранию углерода и легирующих компонентов из металла, что в свою очередь приводит к появлению пор в шве.

Для нейтрализации углекислого газа применяется особая сварочная проволока типа Св–08ГС, Св–08Г2С, содержащая марганец и кремний. Они активнее железа, и вступают в реакцию окисления первыми, не допуская окисления углерода и железа. В процессе сварки в защитном газе марганец и кремний образуют легкоплавкое соединение и в виде шлака выводятся на поверхность.

Особенности сварки в углекислом газе

Если сравнивать с другими способами сварки, то механизированная сварка в среде углекислого газа очень проста и подходит даже новичкам, она имеет следующие особенности:

• Сварка в углекислом газе металлических изделий производится на обратной полярности постоянного тока. Это позволяет добиться улучшения стабильности сварочной дуги, снижая возможность различных деформаций. Электрод в виде проволоки не расходуется на разбрызгивание.
• Прямую полярность используют при наплавке металла. Коэффициент наплавки в данном случае для полуавтоматической сварки значительно больше (в 1.6-1.8 раз), чем при токе с обратной полярностью.
• Сварка на переменном токе возможна с использованием осциллятора.

Режимы полуавтоматической сварки в среде защитных газов

В зависимости от толщины свариваемых металлов подбираются оптимальные режимы сварки в углекислом газе, настраивается сварочное оборудование. В таблице 1 приведены параметры ,влияющие на выбор режимов сварки.

Анализируя данные таблицы, следует отметить важные моменты:

• Глубина провара будет увеличиваться при увеличении сварочного тока.
• Напряжение дуги находится в прямой зависимости от длины дуги. При ее увеличении увеличивается и напряжение, а следовательно, ширина и глубина провара;
• Скорость подачи проволоки должна обеспечивать стабильное горение дуги при заданных параметрах напряжения;
• Вылет электрода обеспечивает устойчивость процесса горения дуги, при его увеличении ухудшаются свойства дуги и ,соответственно, качество сварного шва. На малом вылете процесс сварки плохо наблюдаем через сварочную маску, при этом контактный наконечник часто подгорает.
• Вылет подбирается в зависимости от диаметра используемой электродной проволоки.

Теперь, когда мы разобрались с режимами сварки полуавтоматом, приступим к подготовке и дальнейшей работе

Подготовка к работе

Перед началом работы, следует ознакомиться с элементами управления, которые находятся на лицевой панели:

1. Переключатель сварочного тока – позволяет установить слабую силу тока , который подойдет для тонких металлов и до более сильного (зачастую-6), который подойдет лишь для толстых металлов.
2. Скорость подачи проволоки регулируется отдельным переключателем
3. Некоторые полуавтоматы оснащены таймерами включения, для более удобного проведения точечной сварки.
4. Отверстие под сварочный пистолет

Перед тем как подключать аппарат к питанию, убедитесь, что сеть имеет подходящие напряжение и мощность для полуавтомата.

Настройка и подключение сварочного оборудования

1. Вставьте сварочную проволоку, механизм её подачи находится под крышкой. Проверьте ролики которые подают проволоку в автомат, направляющий шланг и электрод сварочного пистолета. Они должны быть идентичны типу и размеру проволоки. Чтобы использовать проволоку другого размера, надо поменять или перевернуть ведущий ролик. Маркировка размера вырезана на ролике сбоку. Катушки могут иметь разный посадочный размер. Для этого используйте специальные адаптеры. Прежде, чем начать регулировку, нужно поставить проволоку в соответствующую борозду, затем зацепить регулировочный валик. Поджимая валик, помните, что не следует поджимать слишком слабо (проволока будет немного выскальзывать) и слишком сильно (проволока будет деформироваться).
2. Разложите подающий рукав во всю длину, снимите сопла и наконечник, после чего нажмите и удерживайте кнопку на горелке до автоматического выхода проволоки на 10-15 см. После этого можно поставить наконечник и сопло на место.
3. Присоедините баллон с защитным газом к аппарату с помощью шланга через редуктор и зафиксируйте хомутами.

Теперь аппарат готов к работе.

Подготовка металлов для сварки в CO2

При сваривании очень тонких пластин низколегированной или углеродистой стали (0.5мм-1мм) стоит делать отбортовку кромок. Без отбортовки пространство между листами во время сварки не должно быть более 0.5мм. Если же толщина листов превышает 1мм, то отбортовку делать не нужно, но расстояние между листами не должно превышать 1мм.

Перед тем как сваривать металлы стоит удалить с них лишние элементы, такие как: масло, краска, грязь и тд. Так же, желательно удалить и ржавчину.

Как же правильно сваривать полуавтоматом

После того, как вы выбрали нужную скорость подачи и силу тока, подготовили изделия нужно отрегулировать расход углекислого газа и только спустя 30 с возбудить дугу и приступить к сварке, чтобы газ выдавил воздух из шлангов и каналов сварочной горелки.

Главное не торопиться и перед сваркой обязательно потренироваться на ненужном куске металла, таким образом сварка будет более качественна. И только после всего этого нужно приступать к основной работе.

Способы сварки:

1. Углом вперед, перемещение горелки справа налево. Металл плавится меньше, валик шва получается широким. Применяется при сварке тонкого металла:
2. Углом назад, горелку движется слева направо. Глубина проплавления больше, ширина шва уменьшается.

Пошаговый процесс сварки:

1. Наклоните горелку на 5° от вертикальной оси
2. Начните движение электродом по аналогии с ручной сваркой, следите за хорошим проплавлением металла и образованием качественного валика. Чтобы избежать опасность образования трещин рекомендуется сваривать первый слой при малом токе.
3. Завершаем шов заполнением металлом кратера.
4. Останавливаем подачу проволоки и выключаем ток.

Газ продолжают подавать на заваренный кратер до тех пор, пока не затвердеет металл.

В обоснованных случаях, независимо от условий использования сварных соединений можно делать сварку в смеси с аргоном и с содержанием углекислого газа менее 50%, но не менее 15%.

Расход углекислоты при сварке для сварочного полуавтомата

Расход газа может сильно колебаться, но в основном одного баллона хватает на 10-15 часов непрерывной работы.

Стандартный баллон помещает до 25 килограмм углекислоты. За счет химической реакции один килограмм преобразуется в 509 литров газа. А так же расход газа высчитывается за счет качества флюса и погодных условий. По табличным расчетам затраты углекислоты при сварке могут колебаться от 5 до 60 литров в минуту. На расход так же влияют особенности сварки в углекислом газе.

Сварка полуавтоматом с углекислотой плюсы и минусы

Так как есть способы сварки в других защитных газах и сварочных смесях, стоит отметить достоинства и недостатки сварки в среде СО2

К плюсам следующее:

1. Возможность сваривать ультратонкие детали (до 0,5 мм);
2. Более аккуратная сварка;
3. Безопасность;
4. СО2 на порядок легче купить, чем сварочные смеси

На очереди минусы:

1. Очистка происходит дольше
2. Уступает защитным газовым смесям
3. Затраты на присадочные материалы возрастают

Техника безопасности. Опасность угарного газа СО

Для дополнительной безопасности, советую приобрести плотные рукавицы и одежду, а так же специальную маску “Хамелеон”. Требования относительно безопасности и промышленной санитарии во время проведения сварочных работ должно обеспечиваться соблюдением условий ГОСТ 12.1.004-76 и ГОСТ 12.1.005-76.

В процессе сварки углекислотой выделяется угарный газ (СО).

Концентрация более 0,1 % — смертельна.

Опасен он тем, что не имеет запаха и очень токсичен. Токсическое действие заключается в возможной потере сознания сварщиком вследствие блокировки процессов транспортировки кислорода в клетки.

Сварка полуавтоматом в углекислоте относится к качественным и вместе с тем сравнительно недорогим способам соединения металлических заготовок Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа чаще всего используется в тех случаях, когда возникает потребность в надёжном сочленении металлических частей изделий различной толщины.

Кроме того, этот вид сварочных процедур востребован в ситуациях, когда тщательная зачистка соединяемых деталей невозможна по тем или иным причинам.

Преимущества и минусы

Согласно ГОСТ сварка полуавтоматом в углекислоте предполагает использование постоянного тока прямой полярности, поскольку при обратном показателе стабильность дуги получить не удаётся.

Прямой ток подходит и для случая, когда сварка осуществляется методом наплавления металла, обеспечивая при этом большую эффективность процедуры.

Несмотря на то, что по своим защитным свойствам углекислый газ заметно уступает другим газам (аргону, в частности) – он, тем не менее, прекрасно подходит для обработки большинства типовых промышленных металлов.

Объясняется это не только низкой стоимостью углерода, позволяющей рассматривать этот вариант сварки как бюджетный, но и более безопасными условиями хранения и непосредственного использования материала.

К другим преимуществам полуавтоматической сварки в среде углекислого газа следует отнести:

• высокое качество полученных соединений (с минимумом брака), сочетающееся с низкой стоимостью расходного материала и высокой производительностью работ;
• возможность сваривать заготовки в подвешенном состоянии (без подкладки);
• допустимость сплавления изделий небольшой толщины;
• более эффективное в сравнении с аргонодуговой сваркой использование энергии сварочной дуги.

Все перечисленные достоинства углекислого газа должны учитываться наряду с проблемными местами, связанными с послойным способом формирования шва и его пористостью при некачественном сплавлении. У такой сварки низкая оперативность.

У такой сварки низкая оперативность. Она объясняется тем, что работа в среде углекислого газа требует длительной подготовки оборудования к запуску.

Углекислым газом категорически запрещается пользоваться в плохо проветриваемых или замкнутых помещениях, поскольку его пары в воздухе могут привести к асфиксии (удушью).

Области применения

Дуговая обработка металлов в углекислоте и используемый при этом сварочный полуавтомат преимущественно востребованы, когда нужно получить простые соединения заготовок. Технология сварки в углекислом газе находит широкое применение в следующих областях:

• при сооружении капитальных объектов (мостов, эстакад и подобных им сооружений, монтируемых на основе каркасных металлоконструкций);
• в заводских условиях и в цехах, профиль работы которых связан с изготовлением металлических изделий или их ремонтом (на станциях техобслуживания, в частности);
• при строительстве сварных ферменных сооружений сельхоз назначения;
• в дачном и частном хозяйствах (при изготовлении заборов, ворот, калиток, капитальных теплиц).

Иными словами, сравнительно простой и надёжный метод сварки в газе, а также сам углекислотный полуавтомат востребованы везде, где нужно качественно и быстро обработать металлические изделия самого различного профиля.

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.