Расход электродов при сварных работах – делаем расчет

Электросварочные работы делятся на автоматические, полуавтоматические, а также ручные, и как раз для последних всегда необходимо рассчитывать расход электродов.

1 Какие факторы влияют на расход электродов?

Ручная электросварка выполняется покрытыми электродами, которые имеют обыкновение очень быстро заканчиваться при сплавлении металла электрической дугой. При этом некоторое количество присадочного материала сгорает, а часть сплавляется со свариваемым металлом в шве. Насколько быстро укоротится стальной стержень в обмазке, зависит от многих факторов. В частности, должен быть правильно выбран диаметр электрода, исходя из толщины свариваемого металла.

Какие факторы влияют на расход электродов?

В свою очередь, сила тока выбирается в зависимости от диаметра стержня присадочного материала. Если диаметр электрода не соответствует толщине и степени тугоплавкости металла, и стержень слишком тонок, присадочный материал будет сгорать быстрее при меньшей производительности. Чрезмерно толстый стержень будет поставлять большие наплывы металла при малой глубине провара, и, чтобы сделать шов качественным, придется выполнять широкие колебательные движения, без которых может случиться прожог.

Силу тока тоже нужно выбирать правильно, поскольку превышение необходимого порога может привести к разбрызгиванию металла при плавлении электрода. Помимо всего вышеперечисленного, следует очень точно соблюдать нюансы технологии сварочного процесса. Не следует делать зазор между заготовками шире необходимого, поскольку, чем больше отдалены друг от друга свариваемые листы металла, тем значительнее будет затрата электрода на заданный отрезок шва – увеличится размах поперечных движений.

Расчет расхода электродов
 
 

Точно также количество затрачиваемого присадочного материала зависит от толщины металла заготовок, поскольку увеличится время проваривания на нужную глубину. Для конструкций повышенной прочности необходимы швы большого диаметра, что требует нескольких проходов, а значит и значительные траты электродов, которые нужно правильно рассчитывать.

2 Как определить затраты электродов в килограммах?

В сварочных работах существует такое понятие, как нормы расхода присадочного материала, придерживаться которых необходимо, хотя и сложно, ввиду специфики плавления металла, зависящего от многих факторов. В целом, определение данной нормы выглядит следующим образом: H = M + MО, где M соответствует массе наваренного металла, а MО – массе отходов, на которую приходится сгорание стержня, его разбрызгивание, а также огарки.

Как определить затраты электродов в килограммах?

Однако эта формула слишком приблизительная, в ней не учтены многие факторы, влияющие на затраты электродов. Поэтому рассмотрим более подробное вычисление. Когда предстоит сваривание деталей и конструкций в больших масштабах, присадочный материал закупается не штучно, а килограммами, с учетом уменьшения веса электродов в процессе сушки. В этом случае целесообразно выполнять расчет расхода сварочных электродов на 1 метр шва при сварке для вычисления их массы.

При этом нам понадобятся такие значения, как вес наплавленного металла и площадь его сечения при заданной толщине листа. Общий расчет затрат электродов на 1 кг расплава выглядит, как H = MKP, где KP – коэффициент потерь присадочного материала определенной марки с учетом сгорания стержня, брызг и остающихся огарков. Данный коэффициент берется из следующей таблицы:

Коэффициент затрат электродов

Группа марок

Марка покрытого электрода для сварки сталей

Углеродистых и низколегированных

Теплоустойчивых и высоколегированных

1,5

І

АНО-1, АНГ-1К, ОЗС-17Н, АНО-19М, ДСК-50, АНП-6П, НИАТ-3М ТМЛ-1У,ТМЛ-3У, ОЗЛ-25, ЦТ-28,АНВ-17, АНЖР-1, АНЖР-2

1,6

ІІ

ОЗС-23, ВН-48, УП-1/45, АНО-5, АНО-13, АНО-19, АНО-20, ОЗС-6, АНО-10, АНО-11, АНО-30, АНО-ТМ, ВСО-50СК, ОЗС-18, ОЗС-25, УОНИ-13/55У, АНО-ТМ60, ВСФ-65, АНО-ТМ70, АНП-2, УОНИ-13/65, УОНИ-13/85 ЦЛ-20, КТИ-7А,ОЗЛ-6, ЗиО-8, ОЗЛ-8, АНВ-13,  АНВ-34, НИАТ-4, НИАТ-5, НИИ-48Г

1,7

ІІІ

АНО-4, АНО-6, АНО-6У,АНО-21, АНО-24, АНО-29М,АНО-32, МР-3, ОЗС-4,ОЗС-12, ОЗС-21, СМ-11, УОНИ-13/45, УОНИ-13/45, УОНИ-13/45СМ, АНО-27, АНО-25, УОНИ-13/55,УОНИ-13/55СМ, ИТС-4С, ОЗС-24 ЦУ-5, ТМУ-21У,ЦЛ-51, УОНИ-13/НЖ, ОЗЛ-9А, ЦТ-15,ОЗЛ-17У, ЦЛ-11

1,8

ІV

ВСЦ-4, К-5А НЖ-13, ЭА-395/9,ЭА-981/15

Для всех типов сварных соединений ГОСТами 5264-80 и 11534-75 заданы условные обозначения вида С1, С2 и так далее. Масса расплава длиной 1 метр определяется по формуле М = FpL10-3 для соединений типа С1, С3, С26, У1, У2, У4, У5, Т1, Т3, Н1 и Н2. В данном вычислении F – площадь поперечного сечения шва, p – плотность углеродистых и низколегированных сталей (7,85 г/см3), а L – заданный отрезок расплава.

Для прочих типов соединений формула принимает другой вид: М = (0,8F + 0.5S)pL10-3, где S – толщина металлического листа. При этом площадь сечения шва в обеих формулах вычисляется для каждого типа соединения определенным образом, по значениям, взятым из ГОСТа 5264-80. Для С5 это будет выглядеть как F = Sb + 0,75eg, где b – расстояние между пластинами, а e и g – ширина и высота шва соответственно.

Иногда при расчетах площади сечения сварного шва приходится учитывать угол скошенной кромки заготовки, определяя его тангенс для внесения в формулу.

3 Высчитываем расход сварочного присадочного материала в штуках

При небольшом масштабе сварочных работ необходим поштучный расчет присадочного материала. К примеру, может понадобиться 50 сварочных электродов марки УОНИ-13/45 диаметром 3 миллиметра, которых в одном килограмме содержится 40 штук. Тогда покупка полутора кило даст немалые излишки, а взвешивать с точностью до грамма будет слишком сложно.

Высчитываем расход сварочного присадочного материала в штуках

Кстати, именно диаметр нам нужен для вычисления количества присадочных материалов в штуках, поскольку именно от этого значения зависит масса наплавляемого одним электродом металла в граммах, которая понадобится для формулы. Находим количество для сварки за один проход: HОП = 103ML/MЭ, где MЭ – та самая масса расплава одного стержня в граммах, которую можно взять из следующей таблицы.

Марка электрода

Диаметр электрода стандартной длины, мм

3,0

4,0

5,0

6,0

АНО-1

-

71,1

111,7

160,9

АНО-4

15,4

35,2

55,3

79,6

АНО-5

19,0

43,5

68,3

-

АНО-б, АНО-6У

15,4

35,2

54,9

78,9

МР-3

14,7

33,7

54,1

77,4

ОЗС-4

14,9

34,5

54,6

78,6

ОЗС-6

19,0

43,5

68,4

98,5

ОЗС-12

15,3

35,1

55,3

79,6

АНО-12

12,1

27,7

43,5

62,5

АНО-13

14,6

36,5

48,4

-

АНО-29М

15,8

35,7

55,2

-

АНО-27

19,0

43,5

68,3

-

ДСК-50

-

41,2

64,7

-

ТМУ-21У

16,6

38,1

59,8

-

ТМЛ-1У

15,9

36,4

57,1

-

АНО-ТМ

16,6

38,1

59,8

-

АНО-ТМ60

16,6

38,1

59,8

-

АНО-10

-

66,7

104,8

151,1

АНО-11

19,0

43,5

68,3

-

СМ-11

-

44,3

69,6

100,3

УОНИ-13/45

16,6

38,1

59,8

86,2

УОНИ-13/55

15,6

35,7

56,1

80,8

УОНИ-13/55У

16,6

38,1

59,8

86,2

УОНИ-13/65

15,9

36,4

57,1

-

УОНИ-13/85

17,9

41,1

64,5

-

УОНИ-13/85У

16,8

38,5

60,4

-

ОЗЛ-8

14,5

33,2

52,2

-

ОЗЛ-6

14,8

35,3

56,5

-

ЦЛ-11

15,6

35,8

56,3

-

ЭА-395/9

14,5

33,2

52,2

-

ЭА-981/15

16,3

37,3

58,5

84,3

ЦТ-28

15,6

35,8

56,3

81,1

ЦТ-15

14,5

33,2

52,2

-

АНЖР-1

16,3

37,3

58,5

84,3

АНЖР-2

15,6

35,8

56,3

81,1

Однако часто шов приходится варить за несколько проходов, а это значит, что количество израсходованных электродов значительно увеличится. Для таких соединений используем несколько иную формулу, которая выглядит как HМП = (103M - m)L/MЭ, где m – масса металла от плавления одного стержня при формировании корневого шва. Последний показатель определяется отдельно по заданной скорости сварки и силе тока: m = (aHI)/U, где aH – коэффициент наплавления из характеристик электрода, I – сила тока (А), а U – скорость сварки (м/ч).