Расчёт материальных и энергетических затрат технологического процесса

В этом разделе необходимо рассчитать расход сварочных материалов  и электроэнергии на единицу изделия

Нормы расхода сварочных материалов определяются в килограммах (литрах) на изделие, и устанавливаются с точностью до двух знаков после запятой с округлением по арифметическим пра-вилам .

Норма расхода сварочных материалов на изделие для всех видов сварки устанавливается как произведение нормативов расхода (удельных расходов) материала на протяжённость швов:

где Н - норма расхода сварочных материалов;

Н1, Н2 ... Hi - соответствующие нормативы расхода кг/мм сварочных материалов на 1 пог. м шва;

ℓ₁, ℓ₂… ℓ_n - протяжённость сварных швов, м.

Площадь сечения шва для расчёта веса наплавленного металла определяется по номинальным конструктивным элементам шва c учётом уменьшения поперечного сечения шва, происходящего в процессе сварки.

Норматив расхода сварочных материалов определяется массой наплавленного металла на 1 пог. метр шва с учётом различных коэффициентов, отражающих условия сварки, свойства сварочных материалов и прочее.

Расчёт норматива расхода сварочной проволоки . Масса наплавленного 1 пог. м шва зависит от конструктивных элементов кромок деталей, марки применяемых электродов и определяется по формуле:

где Q - масса наплавленного металла I пог. м, кг;

F - площадь поперечного сечения шва с учётом его поперечного укорочения, мм2;

 ϒ - плотность металла, принятая в расчетах равной 7,85 г/см - для углеродистых и низколегированных сталей и 7,9 г/см - для высоколегированных.

Норматив расхода сварочной проволоки на 1 пог. м шва определяется по номинальным конструктивным размерам шва, массе наплавленного металла с учетом технологических потерь и отходов и рассчитывается по формуле:

где H_n - норматив расхода сварочной проволоки на 1 пог. м шва, кг;

Q - масса наплавленного металла на I nor. м шва, кг;

К_n - коэффициент перехода от массы наплавленного металла к расходу сварочной проволоки, учитывающий технологические потери и отходы при сварке.

К технологическим потерям и отходам относятся отходы от обрезки конца электродной проволоки перед зажиганием дуги, отхода от вырезки дефектных участков от перегиба проволоки, отходы в виде концевых остатков проволоки в подающих механизмах автоматов.

Сумма всех технологических отходов я потерь сварочной проволоки составляет 5% от массы наплавленного металла. Таким образом, коэффициент перехода К_n= 1,05.

Расчёт норматива расхода флюсов. Норматив расхода флюса для сварки 1 пог. м шва определяется исходя из его расхода на образование шлаковой корки и потерь на распыление при сварке и может быть рассчитан по формуле:

где: Н_ф - норматив расхода флюса на 1 пог. м шва, кг;

   Q   - масса наплавленного металла на 1 пог. м шва, кг;

К_ф - коэффициент потерь и отходов флюса.

На основе опытно-производственных данных коэффициент потерь и отходов флюса при автоматической и полуавтоматической сварке принимается:

К_ф = 1,2 - при сварке без флюсоудерживающих приспособ­лений;

 К_ф = 1,35 - при сварке на флюсовой подушке;

К_ф = 1,3 - при сварке на флюсомедной подкладке

Расчёт норматива расхода углекислого газа

Норматив расхода углекислого газа определяется по формуле:

где q_г - расход газа по ротаметру, л/мин. (табл.6.);

t₀ - основное  время сварки 1 пог. м шва на заданных режимах мин.

Основное время сварки одного метра шва для полуавтоматиче­ской можно определить по формуле:

где α_н - коэффициент наплавки Г/А·ч (см. [19], Приложение 4);

  I _св- сила сварочного тока, А.

Для автоматической сварки, а также для сварки неплавящимся электродом основное время сварки одного метра, шва определяет по формуле

где V_св - скорость сварки, м/ч.

Таблица 6.

Ориентировочный расход углекислого газа

Диаметр проволоки, мм	0,5 - 0,8	1,0 - 1,4	1,6 - 2.0	2.5 - 3.0
Расход газа, л/мин, qr	5-8	8-16	15-20	20-30

 

При расчете нормы расхода углекислого газа необходимо учесть дополнительный расход газа (Н_доп) на подготовительно-заключительные операции: продувку газовых коммуникаций перед началом сварки настройку режимов, защиту неплавящегося элек­трода после окончания сварки.

Этот расход газа (Н_доп) на подготовительные и заключительные операции не зависит от скорости сварки и длины шва и определяется по формуле:

 

где t_пз - время па подготовительно-заключительные операции, мин.

При сварке плавящимся электродом t_пз » 0,05 мин., а при сварке не плавящимся электродом t_пз » 0,02мин.

Норматив расхода при сварке коротких швов (не менее 50 мм) следует умножить на поправочный коэффициент 1,2.

Расход углекислого газа определяется в кг. из следующих данных: при испарении 1 кг жидкой углекислоты образуется 506,8 л углекислого газа.

Расчёт расхода электроэнергии gри дуговой сварке и наплавке. Расход электроэнергии для ручной и полуавтоматической сварки рассчитывается с учётом потерь электроэнергии во время рабoты источника питания на холостом ходу. При автоматической сварке источник питания отключается от сети по окончании сварки, поэтому потери на холостом ходу отсутствуют. Исключение составляют сварочные преобразователи, однако в настоящее время они практически не используются в промышленности.

В общем виде расход технологической анергии можно представить в следующем виде:

,

где Э - расход технологической электроэнергии на сварку (наплавку) всего изделия кВт·ч;     

Э_i - расход электроэнергии на сварку одного шва кВт·ч;

i - порядковый номер сварного шва;

n - количество швов в изделии;

Э₀ – потери электроэнергии при работе источника питания на холостом ходу, кВт. ч.

Расход электроэнергии для сварки шва определяется по формуле:

где U_i, I_i – параметры режима сварки, соответственно – напряжение (В) и ток (А). Для сварки покрытыми электродами U_i=20+0,04 I_i;

t₀ – основное время сварки шва, мин;

h - КПД сварочного источника питания:

для трансформаторов h=0,85-0,9;

    - для выпрямителей h=0,65-0,75;

    - для преобразователей h=0,6-0,65;

    - для многопостовой системы h=0,4.

Расход электроэнергии при работе источника питания на холостом ходу определяется по формуле:

,

где W₀ – мощность, потребляемая источником питания на холостом ходу, кВт (для выпрямителей W₀ составляет 10% номинальной мощности, а для преобразователей – 30%);

- t_шк – штучно-калькуляционное время изготовления изделия, час.

Таблица 7 - Данные для определения значений η и ω_о помещены в таблице:

Род тока	η	ωо, кВт
Переменный	0,8-0,9	0,2-0,4
Постоянный	0,6-0,7	2-3

 

Расчет потребляемой мощности инверторного аппарата ММА . Полная величина электроэнергии, потребляемой инверторным аппаратом ММА от сети 380В:

Р_потр = I_св *(20 + 0,04*I_св)* t_o / Ƞ / Ψ /1.73, (квт-ч);

где I_св – сила используемого сварочного тока;

 (20+0,04*I_св) - требуемое напряжение сварочной дуги по стандарту;

Ƞ - процент эффективного преобразованной энергии, ƞ=0,85;

Ψ - коэффициента мощности, указывающий долю преобразованной энергии от общей потребленной, Ψ =0,98;

1,73 – коэффициент при использовании трехфазных аппаратов, подключаемых к источнику 380В (400В).

t_{o –} время работы источника, Т_оп.

Рекомендуемая литература – [6,7,18,19, 22]

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: