Зварювання серед захисних газів

В даний час зварювальний процес отримав своє заслужене почесне місце, оскільки без металевих конструкцій, що створюються завдяки зварюванню, наше життя важко уявити. Автомобілі, будівлі, і навіть ліжка, та стільці, які створені з металу – все це зроблено за допомогою зварювання. Зварювальні роботи змогли суттєво полегшити виробництво безліч складних механізмів та масивних деталей, а автоматизація виробництва взагалі створила максимально ефективні умови для розвитку зварювального виробництва.

Але в цій статті ми говоритимемо не про переваги та недоліки різних зварювальних приладів, а швидше обговоримо актуальну проблему, а саме розрахунок витрати захисного газу та зварювального дроту при зварюванні. Багато зварювальників мають свої формули для того, щоб визначити витрату газу та дроту на зварювання, але більшість з них неточні, а неточності, як відомо, можуть сильно позначитися на виробництві, в цілому. У цій статті надамо вам основні формули для розрахунків і постараємося максимально пояснити дані, що важко сприймаються.

Особливість зварювання в середовищі захисного газу полягає в тому, що зварювальна дуга горить у середовищі захисних газів, які відтісняють навколишнє повітря від деталі, що зварюється, захищаючи розплавлений метал від контакту з киснем і азотом.

На сьогоднішній день широко використовується зварювання саме в середовищі вуглекислого газу, а також суміші аргону з вуглекислим газом. Дані захисні гази застосовуються для виробництва виробів із високовуглецевих, конструкційних та легованих сталей, і в більшості випадків для роботи з перлітною, теплостійкою та високолегованою сталлю.

Аргон є дуже ефективним захисним газом, тому що за своєю природою він інертний і перешкоджаєпотрапляння в шов розплавленого металу окислювальних газів, таких як кисень та азот.
Важлива якість зварювання у захисному середовищі з вуглекислого газу – це швидке вигоряння всіх газів, які мають схожість із киснем. Окислення відбувається за контакту з вуглекислим газом, але й дислокації захисного газу під впливом високих температур.
Для визначення собівартості зварних виробів дуже важливо правильно розрахувати витрату матеріалів при зварювальних роботах. Крім того, кількість необхідних електродів, зварювального дроту, флюсів, захисних газів та інших витратних матеріалів необхідно знати і для того, щоб забезпечити безперервність робочого процесу, створивши на складі їх достатній запас.
Розрахунок необхідної кількості матеріалів для зварювання ведеться на основі існуючих норм їх споживання при застосуванні того чи іншого методу зварювання.

Існує певна нормативна формула, що допомагає розрахувати витрату матеріалів при зварювальних роботах. Ця формула дозволяє зрозуміти, скільки зварювальних матеріалів потрібно на один метр шва:

N = G * K, де

N – норма витрати зварювальних матеріалів на один метр зварного шва;

G – маса наплавленого металу зварного шва, довжина якого дорівнює 1 метру;

K - коефіцієнт переходу від маси наплавленого металу до витрат матеріалів для зварювання;

А для того, щоб визначити масу наплавленого металу на 1 метр зварного шва (G), можна скористатися такою формулою:

G = F * y * L, де:

F – площа поперечного перерізу зварного шва (мм2);

y – питома маса металу (г/см3);

L - Довжина зварного шва (вона дорівнює 1 метру);

Наведені вище формули дозволяють розрахувати норми витрат матеріалів для зварювального швау найпростішому – нижньому положенні. Якщо ж зварювальні роботи ведуться у вертикальному чи стельовому положенні, то отриманий норматив необхідно помножити на поправочний коефіцієнт, який якраз і враховує особливості витрати матеріалів за різних положень зварного шва:

для нижнього положення шва цей коефіцієнт дорівнює 1,00;
при напіввертикальному положенні шва береться коефіцієнт 1,05;
при вертикальному (горизонтальному) положенні шва коефіцієнт дорівнює 1,10;
при стельовому положенні шва попередньо отримана норма множиться на коефіцієнт 1,20;

Розглянемо, на які особливості слід звертати увагу при визначенні необхідної кількості конкретних зварювальних матеріалів – зварювального дроту та захисного газу.

Якщо застосовується напівавтоматичний метод зварювання, кількість зварювального дроту залежить від наступних факторів:

1. показників піддається зварюванню металу;

2. діаметр зварювального дроту;

3. особливостей та технічних характеристик самого зварювального обладнання;

4. присутності чи відсутності захисного газу;

Розрахунок витрати зварювального дроту можна зробити, виходячи з маси всієї зварної конструкції - як правило, максимальна кількість дроту дорівнює 1,5% маси зварної конструкції.
Також масу дроту можна визначити, виходячи з маси металу, що наплавляється. При цьому методі розрахунку враховується, що необхідна маса дроту перевищує вагу металу, що наплавляється, на 2-6%.

Правильний розрахунок кількості необхідної для ведення зварювальнихробіт захисного газу дає можливість досягти високої якості та безперервності зварних робіт у середовищі захисного газу. Кількість необхідного газу залежить від того, який саме метал піддається зварюванню:

для зварювання конструкції з алюмінію потрібно 15-20 літрів захисного газу (аргону) за хвилину;
зварювання мідної конструкції в середовищі захисних газів вимагатиме 10-12 літрів газу за хвилину;
для магнієвих сплавів потрібно 12-14 літрів аргону за хвилину;
при зварюванні сплавів нікелю «піде» 10-12 літрів газу за хвилину;
титан та його сплави вимагають більшої витрати газу при проведенні зварювальних робіт – 35-50 літрів за хвилину;

А ось для зварювання виробів із сталі захисний газ витрачається економніше. Для того, щоб не витрачати зайву кількість газу при зварюванні, балони з газом мають спеціальний регулятор.

Існує безліч методів розрахунку використовуваного при зварюванні захисного газу, але необхідно враховувати вид виробництва - серійне, масове, одиничне, а також номенклатури. При виробництві металоконструкцій на дрібносерійному виробництві для складання сертифікацій на матеріали можна скористатися наступною формулою, яка, нагадаємо, застосовна лише до дрібносерійного виробництва:

N = Nп х Rг

Можна застосовувати метод розрахунку захисного газу під величиною Нг в кубометрах і літрах на один метр шва, і ця формула застосовується в основному для багатосерійного виробництва однотипних конструкцій і деталей, або для малого виробництва. Формула є:

Нг = (Нуг х Т + Ндг)

В даному випадку Нг є умовним позначенням питомої витрати захисного газу, яке наведено в таблиці нижче. Величина Т - це основний час, якийнеобхідно для зварювання певного проходу, що вимірюється в секундах або хвилинах. НДГ – це додаткова кількість витрати захисного газу, яка була витрачена на підготовчі, фінішні операції проходу. N – це кількість проходів, яка може дорівнювати будь-якому числу.

Визначаючи витрату захисного вуглекислого газу в кілограмах, важливо враховувати, що при випаровуванні 1 кілограма рідкої вуглекислоти виділяється близько 509 літрів вуглекислого газу. Додаткова витрата захисного газу в літрах або кубічних метрах розраховується за такою формулою:

Ндг = Тпз х Нуг