Диаметр электрода стандартной длины, мм

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1

Расчет расхода электродов при ручной дуговой сварке

           ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:

1. Ознакомиться с конструкцией электродов для ручной дуговой сварки, типами и параметрами сварных соединений;

2. Получить практические навыки расчета объема наплавленного металла и расхода электродов.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

При ручной дуговой сварке плавящимся электродом размеры сварного шва в большинстве случаев определяются параметрами разделки кромок, подготовленных под сварку. Зазор в стыках и притупление кромок в соответствии с ГОСТ 5264–80 «Ручная дуговая сварка. Соединения сварные», ГОСТ 16037–80 «Швы сварных соединений стальных трубопроводов» и др.  гарантируют провар корневого шва без дефектов, а форма разделки - требуемые размеры шва в целом. От толщины свариваемого металла, типа соединения зависят параметры электродов, количество наплавляемого металла, трудоемкость сварки [1,2].

Практические рекомендации по выбору диаметра электродов для заполнения разделки шва в зависимости от толщины свариваемого материала при сварке встык S (величины катета шва при сварке угловых и тавровых соединений k) приведены в табл. 1.1, 1.2.

Таблица 1.1. Зависимость диаметра электрода от толщины металла

Таблица 1.2. Зависимость диаметра электрода от катета углового шва

Конструкция электрода для ручной дуговой сварки представлена на рис. 1.1.

Рисунок 1.1. Конструкция электрода для ручной дуговой сварки

      1- стержень; 2- участок перехода; 3-покрытие; 4- контактный торец без покрытия;

      D – диаметр покрытия; d – номинальный диаметр стержня; l – длина зачищенного от 

      покрытия конца (l = 25±5 мм)

Электроды для ручной дуговой сварки (РДС) классифицируются в соответствии с ГОСТ 9466. Технические характеристики распространенных электродов приведены в табл. 1.1 [3].

Таблица 1.3. Характеристики электродов для РДС

* - для электродов марки  УОНИ 13/55

Расплавляемый при сварке электродный металл формирует шов с определенной геометрией, задаваемой чертежом сварной конструкции. Масса наплавленного в шов металла G_н (кг) равна:

,                                                                                       (1.1)

где  F_н - - площадь наплавленного металла, м²; L – общая длина швов, м; ρ – плотность металла шва, кг/м³.

Площадь наплавленного металла F_н определяется как сумма площадей геометрических фигур, образующих сечение шва (рис. 1.2):

Рисунок 1.2 – Форма поперечного сечения наплавленного

металла (стыковой шов с V-образной разделкой)

Так, для приведенного стыкового шва с V образной разделкой кромок площадь наплавленного металла будет равна:

                                                                             (1.2)

или

                                                   (1.3)

где b, c, e, g, h и α - размеры разделки кромок и шва.

Площадь сечения сварного шва в зависимости от его типа и формы можно также вычислить по данным [].

Для оценки расхода электродов вводится понятие норма расхода электрода на погонный метр шва. Существуют узловая, операционная и детальная нормы расхода электродов. Все они связаны между собой и вычисляются исходя из расчета затрат на электроды для сварки 1 м сварного шва. Норма расхода электродов может регламентироваться СНиП, определяться практическими испытаниями, а также расчетными методами [4].

В зависимости от условий РДС на конкретную норму расхода влияет технология сварки - метод и режим сварки, тип сварочных материалов, сложность условий проведения работ. Весовой расход электродов превышает вес наплавленного металла вследствие потерь расплавляемого электрода на угар, разбрызгивание и образования огарка по окончании сварки. Указанный расход электродов G_э  (кг)  для выполнения конкретного сварного соединения определяется по выражению:

                              G_э = G_н K_р k_п                                  (1.4) 

где  K_р - коэффициент расхода электродов  учитывает потери на угар, разбрызгивание и огарки; k_п – поправочный коэффициент, учитывающий положение шва в пространстве при сварке (k_п = 1 – нижнее положение).

Значения коэффициента К_р рекомендуется выбирать из табл. 1.4 [4].

В случаях, если выполнение шва отличается от нижнего положения, то для шва,  расположенного в наклонной плоскости  k_п = 1,05; для расположенного в вертикальной плоскости k_п = 1,10; для потолочного k_p = 1,20., 

Количество электродов для выполнения шва N_э (шт) рассчитывается по выражению:

N_э = G_э / m                                                                (1.5) 

где   m – масса расплав 1 электрода в зависимости от марки  и диаметра электрода, кг (табл.1.5)

Для нормирования трудоемкости выполнения швов следует определить количество проходов n (шт). При сварке многопроходных швов стыковых соединений первый проход должен выполняться электродами диаметром не более 4 мм, чаще всего диаметром 3 мм, так как применение электродов большего диаметра не позволяет в необходимой степени проникнуть в глубину разделки для провара корня шва. Угловые и тавровые соединения за один проход,  как правило, выполняются швом с катетом не более 8–9 мм. Площадь поперечного сечения наплавленного металла в этом случае может быть вычислена по формуле:

                                                                                     (1.6)

Таблица 1.4. Средние значения коэффициента расхода материалов

  Таблица 1.5. Масса металлического расплава одного электрода в граммах

Марка электрода