Формулы для расчета скорости сварки при помощи полуавтомата

Сварка полуавтоматом — один из самых востребованных типов сварки. С помощью полуавтомата можно варить даже разнородные металлы, не говоря уже о работе со сложными сплавами, вроде алюминия или меди. По этой причине на производствах любого масштаба всегда нужны сварщики, которые будут владеть навыками сварки полуавтоматом.

Однако, помимо технологии мастер также должен знать, как рассчитать оптимальный режим сварки, в частности ее скорость. В этой статье мы кратко расскажем, как рассчитать не только скорость сварки, но и силу тока или напряжение дуги в зависимости от толщины металла и прочих показателей. Вы узнаете несколько полезных формул, а для новичков мы составили небольшую таблицу-подсказку.

Как осуществляется расчет скорости сварки

Скорость сварки находится в прямой зависимости от размера тока, поэтому вначале следует разобраться с ним. Расчет сварочного тока производится с помощью формул.

Существуют формулы, по которым скорость сварки рассчитывается в зависимости от значения силы тока. Она в свою очередь может быть рассчитана по формуле сварочного тока. Грамотно применив формулу расчета сварочного тока, можно найти его значение и выбрать оптимальную величину скорости сварки, которая зависит от различных характеристик.

Так, например, зная параметры наплавляемого металла и значение тока, можно применить такую формулу:

αн — это коэффициент наплавки, γ — плотность металла электрода в г/см3, Fн — площадь металла в см2.

Коэффициент наплавки αн зависит от характеристик электрода. Под площадью металла понимается площадь поперечного сечения свариваемого шва при условии однопроходного варианта или одного слоя, если осуществляется многослойное покрытие.

Для расчета этой характеристики необязательно применять формулу скорости сварки. Помочь могут нормативные документы, в которых содержатся рекомендации по выбору для каждого типа металла. При задаче как рассчитать скорость сварки можно ориентироваться не только на формулы, но и на указанные в них значения.

Режимы автоматической сварки и основные параметры

Технические условия (ТУ) для сварки различных изделий содержат всю информацию, необходимую для работы мастера. При отсутствии таких данных специалист подбирает нужный режим сварки, проводя эксперименты на заготовках, выполненных из аналогичного сплава.

Используется несколько различных методов создания соединений. Однако при применении автоматизированного процесса отдают предпочтение электродуговой сварке с защитой флюсом. Специалисты называют ее самой эффективной. В данной статье мы затронем режимы автоматической сварки и расчет основных параметров их проведения.

Примечание. Сварка под флюсом в автоматическом режиме целесообразна, если толщина обрабатываемого изделия (мм) в пределах 5–50.

Основные особенности процесса:

• Необходимо аккуратно и скрупулезно проводить обработку краев шва. Причина заключается в пористой структуре разъема, из-за чего часто образуются трещины, причем это относится ко всему шву.
• Проводить сварку следует сразу после обработки краев.
• Требования к материалам заготовки и электродов достаточно высоки.

Важными параметрами сварки являются:

1. Сварочный ток (I).
   Глубина провара во многом зависит от величины тока, проходящего через дугу. На нее оказывает влияние состав сплава, толщина заготовки, а также рисунок предстоящей сварки.

   VT-metall предлагает услуги:

   Для перераспределения тепла между заготовкой и электродом (плавящимся) чрезвычайно важна полярность электрического тока: прямая используется специалистами для того, чтобы повысить количество наплавляемого материала в шве. Однако она приводит к разбрызгиванию металла из сварочной ванны и снижает стойкость горения дуги.

   Но чаще используют обратную полярность. Ее предпочитают для работы под защитой флюсом с большинством металлов, исключение составляет только алюминий.

   

   Читайте также: Основные неисправности сварочных инверторов и методы их устранения

2. Скорость сварки (V).
   Правильность формы сечения соединения во многом зависит от того, насколько оптимальным был выбор скорости сварки. Она оказывает прямое влияние на время прохождения сварочных процессов (металлургических и тепловых), а также на срок жидкого состояния ванны. Обратное влияние скорость оказывает на погонную энергию и расход тепла.

   С изменением показателя скорости соединения меняются коэффициент формы сечения, ширина и глубина шва.

3. Напряжение сварочного тока (U).
   Напряжение влияет на размер контактного пятна дуги при ее соприкосновении с металлом. Увеличение приводит к его возрастанию. Низкое напряжение приводит к созданию вогнутого валика шва, не имеющего усиления. Кроме того происходит появление подрезов по линии шва. Высокое напряжение способствует узкой зоне проплавки и создает усиление шва.
4. Диаметр электрода (проволоки), (∅).
   Плотность тока обратно пропорциональна диаметру электродной проволоки при определенном токе.

   Плотность тока увеличивается с уменьшением диаметра электрода. Возрастая, плотность тока уменьшает коэффициент формы соединения.

Влияние величины скорости на конфигурацию шва

С увеличением величины скорости сварки происходит уменьшение ширины шва. Глубина провара сначала имеет тенденцию увеличиваться, а потом начинается ее снижение.

Компенсация осуществляется увеличением значения силы тока. При высоком значении скорости сварки возможно образование подрезов свариваемого шва, причем с обеих сторон. Это объясняется прогревом, недостаточным для получения качественного шва.

При большой толщине металла имеет смысл сваривать его неширокими швами, обеспечив при этом высокую скорость. Медленная сварка может способствовать появлению в металле дефектов в виде пор.

Ручная сварка

Скорость ручной дуговой сварки выбирает сам сварщик, поэтому многое зависит от его квалификации. На его выбор влияют:

• свойства основного металла,
• характеристики используемого электрода,
• положение шва в пространстве.

Требование, которое предъявляется к результату выбора, — он должен гарантировать небольшое возвышение расплавленного металла, находящегося в сварочной ванне, над кромками основного. Также должен быть обеспечен плавный переход жидкого металла к основному без возникновения дефектов в виде наплывов и подрезов. Когда происходит сваривание высоколегированных сталей, то с целью недопущения перегрева сварку осуществляют с большой скоростью.

Этот параметр находится в зависимости от покрытия применяемых электродов. При использовании электродов, имеющих рутиловое покрытие, выбирается скорость сварки, находящаяся в диапазоне 6-12 м/ч, при электродах с целлюлозным покрытием — 14-22 м/ч.

Из таблицы скорости сварки при ручной дуговой сварке можно найти величину этого параметра в зависимости от толщины металлического материала.

Критерии выбора режима автоматической сварки под флюсом

К основным параметрам выбора различных режимов сварки автоматом с защитой флюсом относятся: толщина кромок соединяемых изделий, требования, предъявляемые к геометрии (размерам и формам) швов (они зависят от глубины, на которую проплавляется металл), и ширина соединения.

Рекомендуем статьи по металлообработке

• Марки сталей: классификация и расшифровка
• Марки алюминия и области их применения
• Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска

В ходе выбора режима работы, опираясь на толщину деталей, определяют диаметр проволоки. После чего рассчитывают сварочный ток, исходя уже из диаметра электрода. Затем высчитывается, с какими скоростями следует подавать проволоку в сварную ванну и производить сварку.

Электродная проволока, используемая для сварки автоматом, должна иметь сплошное сечение, а диаметр может колебаться от 1 до 6 мм. И это при силе тока от 150 до 2000 А. Напряжение дуги – от 22 до 55 В. Данные таблицы, которая приводится ниже, позволяют приблизительно определять режимы автоматической сварки под флюсом:

Свариваемый материал	Толщина металла, мм	Вид шва	Форма кромок	Зазор, мм	Диаметр электрода, мм	Сила тока, А	Напряжение, В при токе:	Скорость сварки, м/ч
							переменном	постоянном (обратной полярности)
	3	Односторонний	Без разделки	0–1,5	2	250–500	28–30	26–28	48–50
	5	Односторонний	Без разделки	0–2	2	400–450	28–30	26–28	38–40
	10	Односторонний	Без разделки	2–4	5	700–750	34–38	30–34	28–30
	10	Двусторонний	Без разделки	1–3	5	650–700	34–38	30–34	32–34
	20	Односторонний	Без разделки	5–7	5	950–1000	40–44	32–36	18–20
	20	Двусторонний	Без разделки	2–4	5	750–800	38–42	32–36	22–24
	30	Двусторонний	Без разделки	6–8	5	950–1000	40–44	–	16–18
	6	Односторонний	V-образная, 60°	–	3	250–280	–	30–32	25–28
	10	Двусторонний	V-образная, 60°	–	3	350–380	–	30–32	17–20
	12	Двусторонний	V-образная, 60°	–	5	500–550	–	30–32	30–36
Сварка титана и его сплавов	4	Односторонний	–	–	3	340–360	–	32–34	45–55
	8	Двусторонний	–	–	3	350–380	–	32–34	45–55
	16	Двусторонний	–	–	4	590–600	–	32–34	40–50
	6	Односторонний	Без разделки	–	4	520–540	–	40–42	40
	12	Односторонний	Без разделки	–	5	800–820	–	42–44	16

Сварка полуавтоматом

Аппарат для сварки полуавтоматическим методом представляет собой устройство, в котором роль электрода выполняет проволока, подающаяся на место сварки автоматическим способом. При сварке полуавтоматом необходимо выставлять две скорости. Обе устанавливает сварщик. Первая из них — это скорость, с которой подается проволока. Правильный выбор обеспечит стабильное горение сварочной дуги.

Вторая — скорость сварки зависит от скорости, с которой перемещается горелка. Толстостенные соединения сваривают на высокой скорости с формированием узких швов. При высокой скорости необходимо следить, чтобы при выходе из зоны защиты газом не происходило окисления конца проволоки и поверхности металла. Так же, как и при ручной дуговой сварке, силу тока и скорость подачи электрода, в данном случае проволоки, сварщик должен выставить сам, руководствуясь своим опытом и квалификацией. Отталкиваться приходится в частности от типа сплавляемых металлов.

С помощью сварочного полуавтомата можно соединить две металлические детали быстро и качественно. Таким аппаратом имеется возможность сваривать металлы различной ширины. По сравнению с ручной сваркой полуавтомат имеет значительные преимущества.

Перед началом процесса необходимо рассчитать основные характеристики — ток, напряжение дуги и скорость сварки. Последний параметр можно рассчитать, зная выбранные силу тока и напряжение, поскольку скорость сварки полуавтоматом находится в зависимости от них.

Ток и напряжение, в свою очередь, выбирают в соответствии с толщиной металла. Получается, что скорость сварки полуавтоматом находится в зависимости от толщины металла.

Сначала по формуле рассчитывается сила тока. Ее вычисляют в зависимости от диаметра электрода и плотности тока. Зная вычисленную силу тока и диаметр электрода по формуле можно определить значение напряжения сварочной дуги. После этого можно выбрать оптимальную скорость сварки.

Выпуск электрода

Расстояние от сопла горелки до торца сварочной проволоки. С увеличением выпуска ухудшается газовая зашита зоны сварки. При малом выпуске усложняется техника сварки, особенно угловых и тавровых соединений.

Вылет и выпуск зависят от диаметра электродной проволоки:

Диаметр проволоки, мм	0,5-0,8	1-1,4	1,6-2	2,5-3
Вылет электрода, мм	7-10	8-15	15-25	18-30
Выпуск электрода, мм	7-10	7-14	14-20	16-20
Расход газа, л/мин	5-8	8-16	15-20	20-30

Оптимальная совокупность параметров режима делает процесс стабильным на трех стадиях:

1 — при зажигании дуги и установлении рабочего режима сварки, 2 — в широком диапазоне рабочих режимов, 3 — в период окончания сварки.

Процесс сварки считается стабильным, если электрические и тепловые характеристики его не изменяются во времени или изменяются по определенной программе. В связи с этим механизированную сварку в защитных газах ведут стационарной дугой, импульсно-дуговым способом, с синергетической системой управления.

Преимущества правильного выбора

Правильно выбранные параметры обеспечат получение качественного соединения металлов, которое может прослужить долгие годы. Применение готовых формул облегчает выбор параметров. Но это не освобождает от изучения ГОСТов и других нормативных материалов.

Опытный сварщик должен справиться при наличии нестандартной ситуации и внести свои коррективы. Правильный выбор характеристик при сварке, в частности, ее скорость, с которой ее будут осуществлять, позволит получить качественные и долговечные швы.

Основы расчета

Оценивая норму временные затраты, следует учитывать все виды деятельности сварщика. Можно условно разделить работу на несколько этапов:

• 
  к основным процедурам следует отнести заготовку, предварительную обработку, сборку, непосредственно сварку и заключительную отделку, необходимую для получения полноценной продукции,

• вспомогательные операции состоят из контроля состояния полученного изделия и доставка его на предназначенное место,
• на обслуживание сварки, организацию условий для правильного хранения материалов и устройств требуется дополнительное время.

Нормы времени на проведение основного комплекса сварочных работ учитывают временные затраты на подготовку всех необходимых материалов, деталей, приведение оборудования и вспомогательных средств в рабочее состояние.

Важный фактор для расчета норм времени – промежуток, в течение которого инициирована рабочая зона. Примером может служить время горения дуги.

Основные виды сварочных работ сопровождаются обязательной вспомогательной деятельностью. Нужно сменить электрод, осмотреть внимательно шов, при необходимости подготовить кромку.

Все основные и вспомогательные процедуры составляют оперативное время сварки. Откладывать их без ущерба для результата невозможно.