Электрическая мощность (Вт) для ЭДС плавлением может быть выражена уравнением:
P = Iсв٠Uсв (1)
Iсв – ток, протекающий по сварочной цепи, А;
Uсв – напряжение в дуге или в шлаковой ванне, В.
Электрическая энергия, потребляемая при сварке, в основном превращается в тепловую энергию. Поэтому полную тепловую мощность сварочной дуги или шлаковой ванны в ваттах (не учитывая потери, связанные со световым излучением и химическими реакциями) можно определить по уравнению:
Q = kIсвUсв (2)
k – коэффициент, учитывающий влияние, оказывающее несинусоидальностью кривых напряжения и тока на мощность дуги.
k на постоянном токе принимают равным 1, на переменном принимается равным 0,7 – 0,97.
Характер использования полной тепловой мощности процесса можно установить по тепловому балансу. Из графиков теплового баланса видно, что только часть полной тепловой мощности процесса расходуется на нагрев и плавление основного и электродного металла на сварку, что характеризует эффективную тепловую мощность процесса.
|
|
Эффективная тепловая мощность процесса электрической сварки плавлением есть количество теплоты, введённой источником в изделие в единицу времени. Другая часть это потери теплоты при сварке.
Эффективная тепловая мощность определяется по формуле:
Qэф = Q η = k IсвUсв η (3)
η = Qэф / Q (4)
где η – эффективный к.п.д. нагрева изделия, который представляет отношение эффективной тепловой мощности дуги к полной тепловой мощности.
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПРОЦЕССА
ДУГОВОЙ СВАРКИ
Производительность процесса ЭДС плавлением в единицу времени можно определить следующим образом:
А) при сварке плавящимся электродом по двум признакам: по массе расплавленного металла Gэ или массе наплавленного металла Gн , определяемого как избыток массы изделия после сварки;
Б) при сварке неплавящимся электродом с введением дополнительного металла – по массе дополнительного наплавленного металла Gд;
В) при сварке неплавящимся электродом без ввода дополнительного металла – по массе расплавленного основного металла Gр.
Масса расплавленного электродного металла за время горения дуги может быть определена по формуле:
Gэ = αэ Iсв tо (5)
Где Gэ – масса расплавленного электродного металла, г;
αэ - коэффициент плавления электродного металла, показывающий массу электродного металла в граммах, расплавленного сварочным током 1А в единицу времени (обычно 1ч), измеряется в граммах на 1 А٠ч, г/(А٠ч);
Iсв – сварочный ток;
tо – время горения дуги (основное время сварки),ч.
Так как во время сварки часть электродного металла теряется, то масса наплавленного металла может быть определена по формуле:
|
|
Gн = αн Iсв tо (6)
Откуда αн = Gн / Iсв tо (7)
где Gн - масса наплавленного металла, г;
αн - коэффициент наплавки, показывающий, сколько металла с плавящегося электрода под действием сварочного тока в 1А перейдёт на основной металл в единицу времени.
Но часть электродного металла теряется на испарение, разбрызгивание, огарки и т.п. Поэтому, чтобы правильно определить количество необходимых электродов или электродной проволоки, следует учитывать потери электродного металла.
Потери электродного металла оцениваются коэффициентом потерь - ψ
ψ = [(Gэ - Gн) / Gэ] ٠100 = (8)
=[(αэ Iсв tо – αн Iсв tо) / αэ Iсв tо] ٠100 =
= (1- αн / αэ) 100 %
Откуда αн – коэф. напл. можно выразить через ψ и αэ,
αн = αэ (1 – ψ) (9)
Из этого уравнения следует, что зная коэффициенты плавления и потерь, можно определить коэффициент наплавки.
Коэффициент плавления, как правило, больше коэффициента наплавки.