Что показывает коэффициент расплавления наплавки потерь
Коэффициент наплавки электродов – в чем его значение
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:
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:
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.
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.
Вы здесь
Основные показатели процесса дуговой сварки
Коэффициент расплавления
При сварке метала шов образуется вследствие расплавления присадочного и проплавления основного металла. Расплавление присадочного металла характеризуется коэффициентом расплавления
где αр, — коэффициент расплавления; Gр — масса расплавленного за время t электродного металла, г; t — время горения дуги, ч; I — сварочный ток, А.
Коэффициент расплавления зависит от состава проволоки и покрытия электрода, веса покрытия, а также рода и полярности тока.
Коэффициент потерь
Коэффициент характеризует потери металла электрода на разбрызгивание, испарение и окисление.
Ψ = (Gр — Gн / Gр) ּ 100%,
где ψ — коэффициент потерь; Gн — масса наплавленного металла, г; Gp — масса расплавленного металла, г.
Коэффициент потерь зависит не только от состава проволоки и ее покрытия, но также и от режима сварки и типа сварного соединения. Коэффициент потерь возрастает при увеличении плотности тока и длины дуги. Он несколько меньше при сварке втавр, с разделкой кромок, чем при наплавке.
Коэффициент наплавки
Для оценки процесса наплавки вводят понятие коэффициента наплавки:
где αн — коэффициент наплавки; Gн — масса наплавленного за время t металла, г (с учетом потерь).
Коэффициент наплавки зависит от рода и полярности тока, типа покрытия и состава проволоки, а также от пространственного положения, в котором выполняют сварку.
Зависимость величины сварочного тока от диаметра электрода
При ручной дуговой сварке сварочный ток и диаметр электрода связаны следующей зависимостью:
I = K ּ d,
где I— величина сварочного тока, А; К— коэффициент,зависящий от марки электрода (K = 40 ÷ 60; 40 — для легированных электродов, 60 — для углеродистых); d— диаметр электрода, мм.
Приведенная формула применима для электродов, имеющих диаметр 3—6 мм.
Зависимость между диаметром и величиной сварочного тока выражают так же следующей опытной формулой:
I = (m + n ּ d) ּ d,
где m=20; n = 6 (для ручной сварки стальными электродами).
Производительность процесса дуговой сварки
Производительность сварки определяется количеством наплавленного металла
G = αн ּ I ּ t,
где G — масса наплавленного металла, г.
Чем больше ток, тем выше производительность. Однако при значительном увеличении сварочного тока для применяемого диаметра электрода — последний может быстро нагреваться теплом Ленца — Джоуля, что резко понизит качество сварного шва, так как металл шва и зона сплавления основного металла будут перегреты. Необходимо отметить, что перегрев электрода увеличивает разбрызгивание металла.
Погонная энергия
Отношение эффективной тепловой мощности дуги (источника) qи к скорости перемещения дуги υ называется погонной энергией.
где υ — скорость перемещения дуги (скорость сварки ), см/с.
Погонная энергия — это количество тепла в калориях, введенное на единицу длины однопроходного шва или валика.
Полную тепловую мощность сварочной дуги приближенно считают равной тепловому эквиваленту ее электрической мощности
Q = 0,24Uд ּ I, кал/с,
где Uд — падение напряжения на дуге, В; I — величина сварочного тока, A; Q — тепловой эквивалент электрической мощности сварочной дуги, кал/с.
Количество тепла, введенное сварочной дугой в изделие в процессе его нагрева за единицу времени, называется эффективной тепловой мощностью сварочной дуги, которая является суммой тепловой энергии, выделяющейся в пятне дуги на изделии, вводимой в изделие при теплообмене со столбом дути и пятном на изделии и поступающей с каплями расплавленного флюса, электродного металла и покрытия:
qи = 0,24Uд ּ I ּ hи кал/с,
где qи — эффективная тепловая мощность сварочной дуги, кал/с; hи — эффективный к. п. д. процесса нагрева металла сварочной дугой.
hи = qи/0,24 ּ Uд ּ I.
Эффективным к. п. д. процесса нагрева металла сварочной дугой называется отношение количества введенного в металл тепла к тепловому эквиваленту электрической мощности дуги. Этот коэффициент характеризует эффективность процессов выделения тепла и теплообмена в дуговом промежутке по отношению к нагреву металла изделия и зависит в основном от способа сварки.
На рисунке приведен тепловой баланс тепла, выделяемый дугой, из которого видно, что более полно используется тепло дуги при автоматической сварке под флюсом. При увеличении длины дуги эффективный к. п. д. падает и возрастает с углублением дуги в ванну. При сварке металлическими электродами этот коэффициент мало зависит от рода, полярности и величины сварочного тока.
Тепловой баланс сварочной дуги при среднем для данного способа сварки режиме: а — ручная сварка покрытым электродом, б — автоматическая сварка под флюсом
Коэффициент наплавки электродов
При сварочных работах одним из основных показателей, который учитывается при разработке технологического процесса, является коэффициент наплавки электродов. Это величина расплавленного металла электрода, которая пошла непосредственно на формирования шва, без потерь, в зависимости от пропущенного через дугу тока за единицу времени. Фактически, это величина производительности, или эффективности сварных работ. Она позволяет сварщику определить потребное количество электродов, для обеспечения непрерывности работ.
Также выбрать лучшее положение для сварки и заранее знать приблизительное время выполнения назначенного объема работ. Ведь для некоторых видов электродов количество положений при сварке ограничено, и это напрямую влияет на скорость формирования шва. А также подбирать оптимальную разновидность электродов для данного вида работ.
Коэффициент выражается формулой:
α=Gh/I где α – коэффициент наплавки электрода, Gh – масса наплавленного на шов металла за отрезок времени, I – сварочный ток в амперах. Также коэффициент наплавки зависит от типа используемого тока – постоянного или переменного, использует он прямую или обратную полярность.
Если рассматривать состав электродов, то это по сути металлический стержень, со специальным покрытием. Назначение покрытия – это выделение дополнительных ионов, изоляция сварочной ванны для создания в ней определенных условий и защиты электрода от воздействия внешней среды.
Это необходимое условие, ведь в зоне сварной ванны температуры крайне высокие, и если рассмотреть частный случай, при прямом контакте с кислородом многие металлы окисляются, что приведет к излишней трате сварного материала и разупрочнению сварного шва за счет большого количества неметаллических вкраплений. За счет варьирования толщины покрытия электродов производители также регулируют величину наплавки. Их выпускают средней, большой и повышенной толщины.
При использовании электродов со средней толщиной покрытия, они выдают коэффициент наплавки 7-8 г/А-ч. И сварочные работы можно проводить практически в любом пространственном положении. Если брать электроды с большой толщиной дают лучшие показатели производительность – до 12 г/А-ч. При этом допускается проведение работ во всех допустимых положениях, но наибольшую эффективность они покажут в нижнем положении при большей протяженности шва. А в случае использования покрытия повышенной толщины на электродах, они относятся к классу высокопроизводительных. И способны выдать показатель до 18 г/А-ч, но при этом их можно использовать только при сварке в нижнем положении. А если требуется большая длина сварного шва, то они являются самым эффективным выбором для данного варианта сварных работ.
Говоря о коэффициенте наплавки электродов, нельзя не упомянуть о таком важном индивидуальном параметре электрода, как коэффициент расплавления. Это та часть собственной массы электрода, которая переходит в расплавленный металл под воздействием электрического тока за интервал горения дуги в один час. При этом очевидно, что не вся масса этого металла идет на формирование самого шва. Ведь в процессе сварки металл разбрызгивается, испаряется и выгорает под воздействием сварной дуги. Это зависит от типа сварного соединения, режима сварки, типа покрытия самого электрода и конечно от типа проволоки стержня электрода.
Как правило, потери металла возрастают прямо пропорционально в зависимости от плотности тока и длины электрической дуги. В большинстве случаев, коэффициент наплавки электродов на 7-15% меньше, чем коэффициент расплавления электродов. Но иногда эти величины практически равны. А в частных случаях, например при наличии порошка железа в покрытии электрода, коэффициент наплавки может быть даже больше второго.
В целом в каждом отдельном случае сварочных работ слишком много факторов, и табличные данные всегда дают лишь приблизительные данные. А для определения боле точных показателей, всегда лучше определять конкретные коэффициенты экспериментальным путем.
Рекомендуем вам так же ознакомится ознакомится с материалом расчет расходов сварочных электродов
Коэффициент наплавки электродов
Перед проведением сварочных работ необходимо рассчитать коэффициент наплавки электродов. Данным термином обозначается важная величина, характеризующая продуктивность процесса сварки. КН позволяет определить, какое количество электрода идет на формирование шва, без учета связанных с этим процессом потерь материала.
Сколько наплавки электрода необходимо для шва?
Электроды для сварки 
Электроды (стержни, применяемые в процессе сварки) изготавливаются с применением специальной проволоки. На нее наносится особое покрытие. Оно должно:
Наличие покрытия обязательно. Для зоны сварной ванны характерны очень высокие температуры. Вследствие контактов с кислородом металл может окислиться. Из-за этого будет наблюдаться повышенный расход сварного материала. Окисление также повлияет на качество будущего шва вследствие наличия в нем большого количества вкраплений неметаллического характера. Наличие покрытия позволяет избежать подобных результатов. Коэффициент наплавки электродов Э42, к примеру, составляет 10 г/А-ч, именно благодаря толщине покрытия.
Коэффициенты наплавки/расплавления – важные величины, характеризующие производительность стержней в конкретных условиях. КН позволяет рассчитать потери материала при проведении работ, КР дает возможность оценить эффективность работы стержней. Использование данных характеристик позволяет рассчитать производительность сварочных работ. Классификация электродов осуществляется с учетом данных параметров.
Коэффициент наплавки
Значение КН в большинстве случаев ниже коэффициента расплавления. Причина – потери металла в процессе проведения сварочных работ. Иногда КН ровняется КР, если покрытие электрода содержит в себе железный порошок. Наличие последнего может привести к превалированию коэффициента наплавки над КР. На КН влияет:
Выделяют три типа покрытия сварочных стержней:
Формула расчета коэффициента наплавки
Для определения КН необходимо массу металла, наплавленного на шов за определенный промежуток времени, поделить на ток, используемый для сварки (измеряется в амперах). Масса указывается в граммах. Значение коэффициента указывается в граммах на ампер-час. К примеру, коэффициент наплавки электродов УОНИ 13 55 – 9,5 г/А-ч.
Знание КН важно для предварительной подготовки необходимого для проведения процедуры количества электродов. Это позволяет обеспечить непрерывную сварку, увеличивая производительность труда. От КН зависит качество будущего шва. Зная этот параметр, сварщик имеет возможность применить оптимальное положение для проведения сварочной работы. Регулирует коэффициент наплавки электродов ГОСТ 9466-75.
Коэффициент расплавки
Приспособление для сварки в процессе ее проведения расплавляется. Благодаря этому возможно образование швов. Каждое изделие расплавляется в зависимости от ряда параметров. На этот процесс влияет:
Не весь материал изделия идет на образование шва. Значительная его часть не переносится в шов. Это связано с:
Данный показатель рассчитывается за следующей формулой – Мрм/(Ст*Вр).»
В данной формуле: Мрм – масса металла, расплавленного за определенный промежуток времени (в граммах); Ст – сварочный ток (в амперах); Вр – промежуток времени, в течение которого происходило горение дуги (в часах).
Существуют специальные таблицы, в которых указываются описанные выше параметры для каждого изделия. Подобная таблица будет приведена ниже. Однако специалисты редко прибегают к их использованию. В большинстве случаев КР и КН устанавливаются экспериментально, путем предварительной апробации изделий.
Конкретные показатели
Показатели КР и КН, как уже было указано ранее, различны для каждого изделия и зависят от многих параметров. Так, коэффициент наплавки электродов МР-3, отличается от такового у УОНИ 13/55. Производитель стержней, используемых для сварки, указывает данные параметры. Ознакомиться со значениями для отдельных изделий можно с помощью следующей таблицы:
Дуговая сварка и резка металлов
Свойства сварочной дуги
рис.1. Характер распределения магнитных силовых линий вокруг сварочной дуги.
Электрическая дуга — это мощный источник тепла и света. Тепловая мощность дуги определяется уравнением
Доля основного металла в металле шва. Погонная энергия.
Независимо от типа и способа выполнения, сварной шов состоит из определенной доли основного и электродного металла. Количественное содержание того или иного металла в шве будет зависеть от вида сварки, величины сварочного тока, напряжения на сва. Подробнее
Ионизирующее действие материалов электродных покрытий, покрытий разных марок и флюсов.
Газы даже при температурах, намного превышающих комнатную, состоят из недиссоциированных молекул, т. е. являются изоляторами. Наличие в газе положительно и отрицательно заряженных ионов и электронов делает его проводником электрического тока.
Коэффициент плавления, наплавки, потери на угар и разбрызгивание, производительность сварки
На производительность процесса электрической дуговой сварки влияют следующие факторы: сварочный ток; коэффициент плавления ап, который указывает, сколько электродного металла плавится под действием сварочного тока в 1 а за единицу вр. Подробнее
КПД сварочной дуги
Электрическая энергия, потребляемая дугой, в основном превращается в тепло. Тепловую мощность электрической дуги можно принять равной тепловому эквиваленту q0 электрической энергии
q0 = 0,24·Iсв·Uд кал/сек,
Методы изготовления электродов для ручной дуговой сварки.
При массовом производстве электродов сухие смеси приготовляются заранее и хранятся в специальных закрытых емкостях.
Приготовление замеса (обмазочной массы) производят смешиванием готовой сухой смеси с определенным количеством раствора жи. Подробнее
Дуговая сварка лежачим электродом
В некоторых случаях может использоваться сварка лежачим электродом, заключающаяся в том, что в разделку стыкового соединения или в угол тавровых соединений укладывается толстопокрытый электрод, прижимаеиый к изделею медной накладкой сп. Подробнее