ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ И МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Сварочное оборудование должно удовлетворять всем требованиям технологического процесса, а также отвечать требованиям техники безопасности при изготовлении изделий. В промышленности используют различные типы полуавтоматов ПДГ 200, ПДГ 500 и другие.

При проведении данной лабораторной работы используется однопостовой сварочный инверторный полуавтомат Форсаж – 315 gaz произведенный Рязанским приборным заводом.

Инверторные источники питания имеют высокий КПД, обеспечивают легкое зажигание дуги, мелкокапельный и струйный перенос металла, экономию электроэнергии на 30 – 40%.

Данный сварочный полуавтомат обеспечивает сварку плавящейся электродной проволокой (сплошной или порошковой) в среде защитных газов деталей из обычных и нержавеющих сталей, меди, латуни, алюминия на постоянном токе.

Сварочный полуавтомат выпускается вместе с механизмом подачи проволоки Форсаж – 315 МП. Механизм подачи проволоки предназначен для своевременного поступления сварочной проволоки, двух пар роликов подающих и направляющих. К задней панели прикреплена бухта с проволокой. В механизме предусмотрена регулировка скорости подачи проволоки.

Газоэлектрическая горелка является одним из важнейших узлов для сварки в защитных газах. От совершенства конструкции горелки зависит ряд технологических факторов процесса и качество выполнения сварки. Сварочная горелка предназначена для подведения к плавящемуся или неплавящемуся электроду сварочного тока и защитной струи газа. В зависимости от габаритов, массы, силы тока горелки делятся на малые, средние, большие, а также на горелки с водяным, газовым охлаждением и без охлаждения.

Выбор типа горелки должен производиться в зависимости от ряда условий:

1. От требуемой силы тока, определяемой толщиной и свойствами основного металла;

2. От удобства выполнения швов в конструкции (возможности подвода горелки в неудобных или труднодоступных местах, глубоких разделках и.т.п.);

3. От продолжительности процесса сварки.



 

ГАЗОВАЯ МАГИСТРАЛЬ

Подогреватель служит для подогрева углекислого газа так как при выпуске СО2 из баллона температура значительно меньше то есть возможно замерзание редуктора, вследствие этого углекислый газ не будет поступать в сварочную ванну. Для разрабатываемого участка используется подогреватель У-30-2.

Осушитель предназначен для поглощения влаги, содержащийся в углекислом газе. При попадании влаги в зону сварки ухудшается качество сварного соединения.

Газоэлектрический клапан служит для экономии расхода газа.

Редукторы рассчитаны для понижения высокого давления газа выходящего из баллона до рабочего и автоматического поддержания заданного давления. В основном при сварке применяют кислородные редукторы типа РК обратного действия, а также специальный дюзовый редуктор типа ДЗР-1-59.

Расходомеры предназначены для измерения расхода газа. При сварке в защитных газах применяются расходомеры поплавкового типа (РС-3, РС-5), дроссельного, калиброванного, редукторного типа с блокировкой и без блокировки сварочного тока по воде, и газу.

Газовый баллон предназначен для хранения и транспортировки защитного газа под высоким давлением. При сварке в среде защитных газов в основном применяются баллоны объемом в 40 л. Газовые баллоны регламентированы по ГОСТ 949 – 73.

 

  Рис. 39   1. Опорный башмак 2. Корпус баллона 3. Кольцо горловины 4. Вентиль баллонный 5. Предохранительный колпак  

 

 

Окраска и нанесение надписей на баллоны для газов

 

ГАЗОВАЯ СВАРКА

 

Оборудование и аппаратура для газовой сварки

 

Газовой сваркой называется сварка плавлением, при которой нагрев кромок соединяемых частей и присадочно­го материала производится теплотой сгорания горючих га­зов в кислороде.

Газовая сварка классифицируется по виду применяемо­го горючего газа (ацетиленокислородная, керосинокислородная, бензинокислородная, пропанобутанокислородная и др.). Широкое применение получили газовые сварки ацетиленокислородная и пропанобутанокислородная. Для про­изводства работ сварочные посты должны иметь следую­щее оборудование и инвентарь (рис. 39): ацетиленовый ге­нератор или баллон с горючим газом, кислородный бал­лон, редукторы (кислородный и для горючего газа), сва­рочную горелку с набором сменных наконечников, шланги для подачи горючего газа и кислорода в горелку, свароч­ный стол, приспособления для сборки изделий под сварку, комплект инструментов. для подачи горючего газа и кислорода в горелку, свароч­ный стол, приспособления для сборки изделий под сварку, комплект инструментов.

 

 

Ацетиленовый генератор — аппарат, предназначенный для получения ацетилена при взаимодействии карбида каль­ция с водой.

Ацетиленовые генераторы (рис.46) различают по сле­дующим признакам:

• по давлению получаемого ацетилена — генераторы низкого давления (до 0,02 МПа) и среднего давле­ния (0,01-0,15 МПа);

• по производительности — генераторы дают 0,3—640 м3/ч ацетилена (чаще применяют генераторы производи­тельностью 1,25 м3/ч);

• по способу установки — передвижные и стационар­ные;

• по принципу взаимодействия карбида кальция с во­дой — работающие по принципу «карбид в воду» (KB), «вода в карбид» (ВК), «вытеснение воды» (ВВ), ком­бинированные.

 

Рис. 40. Схемы ацетиленовых генераторов: а — «карбид в воду»; 6 — «вода в карбид»;в — «вытеснение»; г,д — комбинированные системы;1 —бункер или барабан с карбидом кальция;2 — реторта; 3 — система подачи воды; 4 — газосборник; 5 — спуск ила; 6 — отбор газа

 

Принцип KB предусматривает периодическую подачу в воду карбида кальция. При этом достигается наибольший выход ацетилена — до 95 %.

Принцип ВК осуществляется периодической подачей порций воды в загрузочное устройство, куда заранее насы­пается карбид кальция.

Комбинированный принцип предусматривает периоди­ческое соприкосновение и взаимодействие карбида кальция с водой. Применяют два варианта: «вытеснение воды» (для разобщения воды и карбида кальция) и «погружение карби­да» (для получения контакта воды с карбидом кальция). Этот принцип осуществляется автоматически и широко используется в передвижных генераторах, но по сравнению с другими дает наименьший выход ацетилена.

Принцип ВВ предусматривает разложение карбида каль­ция при соприкосновении его с водой в зависимости от уров­ня воды, находящейся в реакционном пространстве и вы­тесняемой образующимся газом.

Все ацетиленовые генераторы независимо от их систе­мы имеют следующие основные части: газообразователь, газосборник, предохранительный затвор, автоматическую регулировку вырабатываемого ацетилена в зависимости от его потребления.

Рассмотрим принцип работы однопостового передвиж­ного морозоустойчивого ацетиленового генератора низко­го давления типа АНВ-1,25, работающего по принципу «вода в карбид» в сочетании с процессом «вытеснения воды». Про­изводительность этого генератора составляет 1,25 м3/ч, максимальное давление равно 0,01 МПа.

Цилиндрический корпус генератора разделен горизон­тальной перегородкой на две части: водосборник и газо­сборник. В нижнюю часть газосборника вварена реторта, в которую вставляется загрузочная корзина с карбидом. Ре­торта плотно закрывается крышкой на резиновой проклад­ке. Через верхнюю открытую часть корпуса генератор за­полняется водой до отметки уровня. При открывании кра­на вода из корпуса поступает в реторту и взаимодействует с карбидом. Выделяющийся ацетилен собирается под пере­городкой в газосборнике и затем через осушитель и водя­ной затвор поступает в сварочную горелку или резак.

При установившемся режиме давление ацетилена со­храняется почти постоянным. При уменьшении расхода газа давление в газосборнике повышается, и часть воды вытес­няется из реторты в конусообразный сосуд-вытеснитель. Уровень воды в корпусе опускается ниже уровня крана для подачи воды, и ее поступление в реторту прекращается, га­зовыделение замедляется. По мере расходования ацетиле­на давление понижается, уровень воды в корпусе повыша­ется и вода снова поступает в реторту. Так автоматически регулируется процесс взаимодействия карбида с водой и выделение ацетилена в зависимости от его расхода.

В зимних условиях при температуре до -25° С генера­тор работает нормально, так как его водоподающая систе­ма расположена внутри корпуса, где вода нагревается теп­лотой реакции взаимодействия воды с карбидом кальций. Водяной затвор устанавливается также внутри корпуса в циркуляционной трубе. Летом водяной затвор монтирует­ся на корпусе генератора снаружи. Осушитель на зиму за­правляется в нижней половине, как обычно, коксом, а в верхней — карбидом. Генераторы типов АНВ-1,25—68 и АНВ-1,25—73 отличаются конструкцией загрузочной кор­зины и расположением крана подачи воды.

Стационарные ацетиленовые генераторы типа ГРК-10—68 Производительностью 10 м3/ч и рабочим давлением 0,07 МПа, а также генераторы АСК-1—67, АСК-3—74 и АСК-4—74 служат для питания ацетиленом несколь­ких сварочных постов. Каждый пост должен быть обяза­тельно оборудован предохранительным затвором. Ацетилен поставляется к сварочному посту либо по тру­бопроводу, либо в ацетиленовых баллонах вместимостью 40 л, в которых при максимальном давлении 1,9 МПа со­держится около 5,5 м3 ацетилена. Для обеспечения безо­пасного хранения и транспортирования ацетилена баллон заполняют пористым активированным углем, а для увели­чения количества ацетилена в баллоне активированную по­ристую массу пропитывают растворителем — ацетоном (один объем ацетона растворяет 23 объема ацетилена). Бал­лон окрашен в белый цвет и на нем сделана надпись «Аце­тилен».

Предохранительные затворы — это устройства, предо­храняющие ацетиленовые генераторы и газопроводы от по­падания в них взрывной волны при обратных ударах пла­мени из сварочной горелки или резака. Обратным ударом называют воспламенение горючей смеси в каналах горелки или резака и распространение пламени по шлангу горюче­го газа. При отсутствии предохранительного затвора пла­мя может попасть в ацетиленовый генератор и вызвать его взрыв. Обратный удар бывает, если скорость истечения горючей смеси станет меньше ее сгорания, а также от пере­грева и засорения мундштука горелки.

Предохранительные затворы бывают жидкостные и су­хие. Жидкостные заливают водой, сухие заполняют мел­копористой металлокерамической массой. Затворы класси­фицируют:

• по пропускной способности —0,8; 1,25; 2,0; 3,2 м3/ч;

• по предельному давлению — низкого давления, в ко­торых предельное давление ацетилена не превышает 10 кПа, среднего давления — 70 и высокого давле­ния — 150 кПа.

Предохранительные затворы устанавливают между аце­тиленовым генератором или ацетиленопроводом при мно­гопостовом питании от стационарных генераторов и горел­кой или резаком.

Принцип действия водяного затвора (рис.41) следую­щий.

 

Рис. 41. Схема водяного затвора: а — при нормальной работе; б — при обратном ударе

 

Корпус 3 затвора заполняется водой до уровня конт­рольного крана КК. Ацетилен поступает по трубке 1, про­ходит через обратный клапан 2 в нижней части корпуса. В верхнюю часть корпуса газ поступает через отражатель 4. Ацетилен отводится к месту потребления через расходный кран РК. В верхней части корпуса есть трубка, закрытая . мембраной5 из алюминиевой фольги. При обратном ударе мембрана разрывается, и взрывная смесь выходит наружу. Давление взрыва через воду 6 передается на клапан 2, ко­торый закрывает подвод газа от генератора. После выхода взрывной смеси мембрану надо заменить.

Сухие предохранительные затворы (ЗСУ-1) обладают рядом преимуществ: имеют меньшие размеры, массу, прак­тически не требуют ежедневного ухода и контроля, не увлажняют газ и позволяют работать при отрицательных температурах окружающего воздуха. Их можно устанавли­вать в любом положении.

Кислород подается к посту сварки либо от кислородной рампы, либо от кислородного баллона вместимостью 40 л, в котором при максимальном давлении 15,15 МПа содер­жится 6 м3 кислорода. Баллон окрашен в голубой цвет и имеет черную надпись «Кислород».

Баллон для газов (горючего и кислорода) изготовляют из стальных бесшовных труб. Он представляет собой ци­линдрический сосуд с выпуклым днищем и узкой горлови­ной. Для придания баллону устойчивости в рабочем (вер­тикальном) положении на его нижнюю часть напрессован башмак с квадратным основанием. Горловина баллона имеет конусное отверстие с резьбой, куда ввертывается за­порный вентиль — устройство, позволяющее наполнять бал­лон газом и регулировать его расход.

Для различных газов принята определенная конструк­ция вентиля. Различная резьба хвостовика исключает воз­можность установки на баллон не соответствующего ему вентиля. Вентиль кислородного баллона изготовляют из латуни, так как она обладает высокой коррозионной стой­костью в среде кислорода. Вентиль ацетиленового баллона изготовляют из стали, так как сплавы меди, содержащие более 70% меди, при контакте с ацетиленом образуют взры­воопасную ацетиленовую медь. На горловину баллона плот­но насажено кольцо с наружной резьбой для навинчивания предохранительного колпака. Вентиль кислородного бал­лона используется также для баллонов с азотом, аргоном и углекислым газом.

Редукторы служат для понижения давления газа, по­ступающего из баллона, до рабочего давления газа (пода­ваемого через шланг в горелку) и для поддержания давле­ния постоянным в процессе сварки.

Применяются различные типы редукторов. Рассмотрим принцип действия однокамерного редуктора. Газ из балло­на проходит в камеру высокого давления. При нерабочем положении частей редуктора проход газа из камеры высо­кого давления в камеру низкого давления закрыт клапа­ном. При ввертывании регулировочного винта в крышку корпуса пружина-штифт открывает клапан, соединяя ка­меру высокого давления с камерой низкого давления. Газ поступает до тех пор, пока давление его на мембрану не уравновесит усилие нажимной пружины. В этом положе­нии расход и поступление газа будут равны. Если расход газа уменьшается, то давление в камере повышается, кла­пан закроет отверстие, и поступление газа в камеру прекра­тится. При увеличении расхода газа давление в камере по­нижается, мембрана отжимает клапан от седла, и тем са­мым увеличивается поступление газа из баллона. Так ав­томатически поддерживается постоянное давление газа, подаваемого в горелку.

Кислородный баллонный редуктор типа ДКП-1—65 пред­назначен для питания газом одного поста. Наибольшее допу­стимое давление газа на входе в редуктор — 20 МПа, наимень­шее — 3 МПа. Рабочее давление — 0,1—1,5 МПа. При наи­большем рабочем давлении расход газа составляет 60 м3/ч, а при наименьшем — 7,5 м3/ч. Редуктор окрашен в голубой цвет и крепится к баллону с помощью накидной гайки. В настоящее время выпускают более совершенные редукто­ры типа ДКП-2—78 с той же технической характеристи­кой. Ацетиленовый баллонный редуктор типа ДАГ1-1—65 рассчитан на наибольшее давление на входе 3 МПа. Рас­ход газа при наибольшем рабочем давлении 0,12 МПа составляет 5 м3/ч, а при наименьшем рабочем давлении

0,01 МПа — 3 м3/ч. Редуктор окрашен в белый цвет и кре­пится на баллоне с помощью хомутика.

Шланги (рукава) для кислорода и ацетилена стандарти­зованы. Предусмотрено три типа шлангов: для подачи аце­тилена при рабочем давлении не более 0,6 МПа; для жид­кого топлива (бензин, керосин) при рабочем давлении не более 0,6 МПа; для подачи кислорода при рабочем давле­нии не более 1,5 МПа. Рукава состоят из внутреннего рези­нового слоя (камеры), нитяной оплетки и наружного рези­нового слоя.

Наружный слой ацетиленовых рукавов — красного цве­та, рукавов для жидкого топлива — желтого, кислородных — синего. Длина шланга при работе от баллона должна быть не менее 8 м, а при работе от генератора — не менее 10 м; наибольшая допустимая длина — 40 м.

Крепление рукавов на ниппелях горелок и между собой осуществляется специальными хомутиками или мягкой отожженной проволокой.

Сварочная горелка предназначена для смешивания го­рючего газа или паров горючей жидкости с кислородом и получения устойчивого сварочного пламени требуемой мощ­ности.

 

Горелки классифицируются:

• по способу подачи горючего в смесительную каме­ру — инжекторные и безынжекторные (рис. 42);

• по назначению — универсальные (для сварки, наплав­ки, пайки, подогрева и других работ) и специализи­рованные;

• по роду применяемого горючего;

• по числу рабочего пламени — однопламенные и мно­гопламенные;

• по мощности, определяемой расходом ацетилена (л/ч), — микромощности (5—60), малой (25—700),

• средней (50—2500) и большой мощностей (2500 -7000);

• по способу применения — ручные и машинные.

Большое распространение получили ацетиленокислород- ные инжекторные горелки. Они работают по принципу под­соса горючего газа, давление которого может быть ниже 0,01 МПа, г. е. ниже минимальных давлений, установлен­ных для подвижных ацетиленовых генераторов. Давление кислорода должно быть в пределах 0,15—0,5 МПа.

Безынжекторные горелки работают на горючем газе и кислороде, поступающих в смесительную камеру под оди­наковым давлением в пределах 0,01—0,1 МПа, т. е. требу­ют питания горючим среднего давления. Для нормальной работы такой горелки в систему питания включают регуля­тор, обеспечивающий равенство рабочих давлений кисло­рода и горючего газа.

 

Рис. 42. Схемы ацетиленовых горелок: а — инжекторная; б — безынжекторная

Принцип действия ацетиленокислородной инжекторной горелки следующий. По шлангу и трубке к вентилю и че­рез него в инжектор поступает кислород. Вытекая с боль­шой скоростью из инжектора в смесительную камеру, струя кислорода создает разрежение, вызывающее подсос ацети­лена. Ацетилен поступает по шлангу к соединительному ниппелю, а затем через корпус горелки и вентиль в смеси­тельную камеру, где образует с кислородом горючую смесь. Полученная смесь по трубке наконечника поступает в мунд­штук и, выходя в атмосферу, при сгорании образует сва­рочное пламя.

Горелка состоит из ствола и комплекта сменных нако­нечников, присоединяемых к стволу накидной гайкой. Каж­дый наконечник обеспечивает соответствующую мощность пламени. Предусмотрены четыре типа горелок. Горелки Г1 микромощности предназначены для сварки металлов тол­щиной 0,1—0,5 мм. Горелки Г2 малой мощности применя­ют для сварки тонкостенных изделий (0,2—7 мм) и комп­лектуются наконечниками № 0—4. Горелки ГЗ средней мощ­ности служат для сварки металла толщиной 0,5—30 мм. В комплект горелки входит ствол и семь наконечников № 1—7. Горелки Г4 большой мощности предназначены для сва­рочных работ и огневой обработки изделий больших тол­щин (наконечники № 8 и № 9). Большое применение по­лучили сварочные инжекторные горелки малой мощнос­ти «Звездочка», ГС-2, «Малютка» и средней мощности «Звезда», ГС-3 и «Москва».

Для использования заменителей ацетилена применяет­ся горелка марки ГС-4А—67П, представляющая собой го­релку ГС-4 с сетчатым наконечником. Сетчатые наконеч­ники позволяют использовать в качестве горючего пропан- бутановые смеси, природный газ и другие заменители аце­тилена. Кроме того, применяются пропан-бутановые горел­ки ГЗУ-2—62—1, односопловые наконечники которых име­ют подогреватели и подогревающие камеры, и горелки мар­ки ГЗУ-2—62-П, имеющие сетчатые наконечники без по­догревающих устройств. Наконечники этих горелок крепят­ся на стволе горелок ГС-3, «Москва» или «Звезда». Для малой мощности используют горелки марки ГЗМ-2—62М с односопловым наконечником меньших размеров и подо­гревающим устройством. Наконечники крепятся на стволе горелок ГС-2 «Малютка» или «Звездочка».

 

ГАЗЫ ДЛЯ СВАРКИ И РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ

 

Кислород при газовой сварке способствует интен­сивному горению горючих газов и получению высокотем­пературного пламени. При горении газов в воздухе темпе­ратура пламени значительно ниже, чем при горении в кис­лороде. При газовой сварке применяют газообразный тех­нический кислород трех сортов. Первый сорт характеризу­ется чистотой не ниже 99,7% по объему, второй сорт — не ниже 99,5%; а третий сорт — не ниже 99,2%.

Технический кислород содержит примеси, состоящие из азота и аргона. Следует учесть важное значение чистоты кислорода при сварке и резке металла. Снижение чистоты кислорода на 1 % не только ухудшает качество сварного шва, но и требует увеличения расхода кислорода на 1,5%.

Кислород при атмосферном давлении и нормальной температуре представляет собой газ без цвета и запаха с плотностью 1,43 кг/м3. Его получают из воздуха методом низкотемпературной ректификации, основанным на раз­ности температур кипения основных составляющих воз­духа — азота (-195,8°С) и кислорода (-182,96°С). Воздух переводят в жидкое состояние и затем постепенным по­вышением температуры испаряют азот (78%). Оставший­ся кислород (21 %) очищают многократным процессом рек­тификации.

Ацетилен в газосварочном производстве получил наибольшее распространение благодаря важным для свар­ки качествам — высокой температуре пламени, большой теплоте сгорания. Он представляет собой химическое со­ единение углерода с водородом (НС2Н2). Это бесцветный газ с характерным запахом, обусловленным наличием при­месей — сероводорода, фтористого водорода и др.

Ацетилен взрывоопасен при следующих условиях: при нагревании до 480—500°С, давлении 0,14—0,16 МПа, при наличии 2,3—80,7% ацетилена в смеси с воздухом, при на­личии 2,8—93% ацетилена в смеси с кислородом.

Ацетилен получают при взаимодействии карбида каль­ция с водой по реакции СаС2 + ЗН20 = С2Н2 + Са(ОН)2. Карбид кальция получают путем сплавления в электропе­чах кокса и обожженной извести: СаО + ЗС = СаС2 + СО. Карбид кальция очень активно вступает в реакцию с водой, реагируя даже с парами воды, насыщающими воздух. По­этому его хранят и транспортируют в герметически закры­тых стальных барабанах, содержащих 50—130 кг карбида.

Из 1 кг карбида кальция в зависимости от сорта и гра­нуляции получают 235—280 л ацетилена. Следует иметь в виду, что мелкий и пылеобразный карбид кальция приме­нять запрещается — он взрывоопасен. Для взаимодействия 1 кг карбида кальция теоретически необходимо 0,56 л воды, практически берут 7—20 л воды для обеспечения охлажде­ния ацетилена и безопасной работы генератора.

Водород — газ без цвета и запаха. В смеси с кисло­родом или воздухом он образует взрывчатую смесь (грему­чий газ), поэтому требует строгого соблюдения правил тех­ники безопасности. Водород хранится и транспортируется в стальных баллонах при максимальном давлении 15 МПа. Получают его электролизом воды или в специальных во­дородных генераторах путем воздействия серной кислотой на железную стружку или цинк.

Пиролизный газ — смесь газообразных продук­тов термического разложения нефти, нефтепродуктов или мазута. Содержит вредные сернистые соединения, вызы­вающие коррозию мундштуков горелок и резаков, поэтому требует тщательной очистки.

Нефтяной газ — смесь горючих газов, являющих­ся побочным продуктом нефтеперерабатывающих заводов. Его применяют для сварки, резки и пайки сталей толщи­ной до 3 мм и сварки цветных металлов.

Природный газ получают из газовых месторож­дений. Он состоит в основном из метана (93—99%).

Пропан-бутановую смесь получают при добыче и переработке естественных нефтяных газов и нефти. Хра­нят и транспортируют в сжиженном состоянии в баллонах вместимостью 40 и 55 л под давлением 1,6—1,7 МПа. Жид­кой смесью заполняют только половину баллона, так как при нагреве значительное повышение давления может при­вести к взрыву.

Бензин и керосин используют при газопламен­ной обработке в виде паров. Для этой цели горелки и реза­ки имеют специальные испарители, которые нагреваются от вспомогательного пламени или электрическим током.

 

СВАРОЧНОЕ ПЛАМЯ

 

Сварочное пламя образуется при сгорании смеси горю­чего газа (или паров горючей жидкости) с кислородом. Свойства сварочного пламени зависят от того, какое горю­чее подается в горелку и при каком соотношении кислоро­да и горючего создается газовая смесь. Изменяя количе­ство подаваемого в горелку кислорода и горючего газа, можно получить нормальное, окислительное или наугле­роживающее сварочное пламя.

Нормальное, или восстановительное, пламя теоретичес­ки должно получаться при объемном отношении количе­ства кислорода к ацетилену 1:1. Практически вследствие загрязненности кислорода нормальное пламя получается при несколько большем количестве кислорода, т.е. при 1,1:1,3. Нормальное пламя способствует раскислению ме­талла сварочной ванны и получению качественного сварно­го шва. Поэтому большинство металлов и сплавов свари­вают нормальным пламенем.

Нормальное ацетиленокислородное пламя (рис. 49) со­стоит из трех зон: ядра восстановительной зоны и факела. Форма ядра — конус с закругленной вершиной, имеющей светящуюся оболочку. Ядро состоит из продуктов распада ацетилена с выделившимися раскаленными частицами уг­лерода, которые сгорают в наружном слое оболочки. Дли­на ядра зависит от скорости истечения горючей смеси из мундштука горелки. Чем больше давление газовой смеси, тем больше скорость истечения, тем длиннее ядро пламе­ни.

 

Рис. 49. Схема нормального ацетилено-кислородного пламени и распределения температур: 1 — ядро; 2 —восстановительная зона; 3 — факел

 

Восстановительная зона по своему темному цвету заметно отличается от ядра. Она состоит в основном из оксида угле­рода и водорода, получающихся в результате частичного сго­рания ацетилена. В этой зоне создается наивысшая темпера­ тура пламени — 3000 °С на расстоянии^—5 мм от конца ядра. Этой частью пламени производят нагревание и расплавле­ние свариваемого металла. Находящиеся в этой зоне час­тицы оксида углерода и водорода могут восстанавливать образующиеся оксиды металлов.

Факел располагается за восстановительной зоной и со­стоит из углекислого газа и паров воды, которые получа­ются в результате сгорания оксида углерода и водорода, поступающих из восстановительной зоны. Сгорание про­исходит за счет кислорода, содержащегося в окружающем воздухе. Зона факела также содержит азот, попадающий из воздуха.

Окислительное пламя получается при избытке кисло­рода. Ядро такого пламени значительно короче по длине с недостаточно резким очертанием и более бледной окрас­кой. Восстановительная зона и факел пламени также со­кращаются по длине. Пламя имеет синевато-фиолетовую окраску. Температура пламени несколько выше нормаль­ной. Однако таким пламенем сваривать стали нельзя, так как наличие в пламени избыточного кислорода приводит к окислению расплавленного металла шва и он получается хрупким и пористым.

Науглероживающее пламя получается при избытке аце­тилена. Ядро такого пламени теряет резкость своего очер­тания, и на его вершине появляется зеленоватый ореол, свидетельствующий о наличии избыточного ацетилена. Восстановительная зона значительно светлеет, а факел по­лучает желтоватую окраску. Очертания зон теряют свою резкость. Избыточный ацетилен разлагается на углерод и водород. Углерод легко поглощается расплавленным ме­таллом шва. Поэтому таким пламенем пользуются для науглероживания металла шва или восполнения выгора­ния углерода.

Регулирование сварочного пламени производится по его форме и окраске. Важное значение имеет правильный вы­бор давления кислорода, его соответствие паспорту горел­ки и номеру наконечника. При высоком давлении кислоро­да смесь вытекает с большой скоростью, пламя отрывается от мундштука, происходит выдувание расплавленного ме­талла из сварочной ванны. При недостаточном давлении кислорода скорость истечения горючей смеси падает, пла­мя укорачивается, и возникает опасность обратных ударов. Нормальное пламя можно получить из окислительного, по­степенно увеличивая поступление ацетилена до образова­ния яркого и четкого ядра пламени. Можно отрегулиро­вать нормальное пламя и из науглероживающего, убавляя подачу ацетилена до исчезновения зеленоватого ореола у вершины ядра пламени. Характер пламени выбирают в за­висимости от свариваемого металла. Например, при свар­ке чугуна и наплавке твердых сплавов применяют наугле­роживающее пламя, а при сварке латуни — окислительное.

Важным показателем сварочного пламени является теп­ловая мощность. Мощность пламени принято определять расходом ацетилена (л/ч), а удельной мощностью пламени называют часовой расход ацетилена в литрах, приходящийся на 1 мм толщины свариваемого металла. Потребная мощ­ность пламени зависит от толщины свариваемого метал­ла и его теплопроводности. Например, при сварке углеро­дистых и низколегированных сталей, чугуна, сплавов меди и алюминия удельная мощность пламени составляет 80— 150 л/(ч мм), а при сварке меди, обладающей высокой теплопроводностью, удельную мощность выбирают в пре­делах 150—220 л/(ч-мм).

ТЕХНИКА ГАЗОВОЙ СВАРКИ

 

Качество сварного соединения зависит от правильного выбора режима и техники выполнения сварки.

При ручной сварке пламя горелки направляют на сва­риваемые кромки так, чтобы они находились в восстанови­тельной зоне на расстоянии 2—6 мм от конца ядра. Конец присадочной проволоки держат в восстановительной зоне или в сварочной ванне.

Положение горелки (рис. 43) — угол наклона мундш­тука к поверхности свариваемого металла — зависит от тол­щины соединяемых кромок изделия и теплопроводности металла. Чем толще металл и чем больше его теплопро­водность, тем угол наклона мундштука горелки должен быть больше. Это способствует более концентрированно­му нагреву металла вследствие подведения большего ко­личества теплоты. При сварке низкоуглеродистой стали вначале для быстрого и лучшего прогрева металла уста­навливают наибольший угол наклона, затем в процессе свар­ки угол уменьшают до нормы, а в конце сварки постепенно уменьшают, чтобы лучше заполнить кратер и предупредить пережог металла.

 

 

Рис. 43. Углы наклона мундштука горелки при сварке различных тол­щин,— о и способы перемещения мундштука горелки — б: 1 — с от­рывом горелки; 2 — спиралеобразный; 3 — полумесяцем; 4 — волнистый

 

Различают два основных способа газовой сварки (рис. 44): правый и левый. При правом способе процесс сварки ведет­ся слева направо. Горелка 3 перемещается впереди приса­дочного прутка 2, а пламя 4 направлено на формирующийся шов. Этим обеспечивается хорошая защита сварочной ван­ны от воздействия атмосферного воздуха и замедленное ох­лаждение сварного шва. Такой способ позволяет получать швы высокого качества. При левом способе процесс сварки производится справа налево. Горелка перемещается за при­садочным прутком, а пламя направляется на несваренные кромки и подогревает их, подготавливая к сварке. Правый способ применяют при сварке металла толщиной более 5 мм. Пламя горелки при этом способе ограничено с двух сторон кромками изделия, а спереди наплавленным валиком, что значительно уменьшает рассеивание теплоты и повышает степень его использования. Однако при левом способе вне­шний вид шва лучше, так как сварщик отчетливо видит шов и поэтому может получить его равномерную высоту и ши­рину. Это особенно важно при сварке тонких листов. Поэто­му тонкий металл сваривают левым способом. Кроме того, при левом способе пламя свободно растекается по поверхно­сти металла, что снижает опасность его пережога.

 

 

Рис. 44. Схема газовой сварки: а — правым способом; б — левым

 

Способ сварки зависит также от пространственного по­ложения шва. Нижние швы выполняют как левым, так и правым способом в зависимости от толщины металла. Вер­тикальные швы при толщине металла до 2 мм рекоменду- 1ется сваривать правым способом сверху вниз и левым спо­собом снизу вверх. При больших толщинах металла сварку следует выполнять способом двойного валика. Горизонталь­ные швы выполняют правым способом: пламя горелки на­правляют на заваренный шов, а присадочный пруток вво­дят сверху в сварочную ванну, расположенную под некото­рым углом к оси шва. Эти меры предупреждают вытека­ние расплавленного металла. Потолочные швы легче сва­ривать правым способом, так как в этом случае газовый поток пламени направлен непосредственно на шов и тем самым препятствует вытеканию металла из сварочной ван­ны.

В процессе сварки мундштук горелки и присадочный пру­ток совершают одновременно два движения: одно — вдоль оси свариваемого шва и второе — колебательные движения поперек оси шва. При этом конец присадочного прутка дви­жется в направлении, обратном движению мундштука.

Для получения сварного шва с высокими механически­ми свойствами необходимо хорошо подготовить сваривае­мые кромки, правильно подобрать мощность горелки, от­регулировать сварочное пламя, выбрать присадочный ма­териал, установить положение горелки и направление пе­ремещения ее по свариваемому шву.

Подготовка кромок заключается в очистке их от масла, окалины и других загрязнений, разделке под сварку и при­хвате короткими швами.

Свариваемые кромки очищают на ширину 20—30 мм с каждой стороны шва. Для этой цели можно использовать пламя сварочной горелки. При нагреве окалина отстает от металла, а краска и масло выгорают. Затем поверхность свариваемых деталей зачищают стальной щеткой до метал­лического блеска. При необходимости (например, при свар­ке алюминия) свариваемые кромки протравливают в кис­лоте, а затем промывают и сушат.

Разделка кромок под сварку зависит от типа сварного соединения, который, в свою очередь, зависит от взаимно­го расположения свариваемых деталей.

Стыковые соединения являются для газовой сварки наиболее распространенным типом соединений. Металлы толщиной до 2 мм сваривают встык с отбортовкой кромок без присадочного материала или встык без разделки и без зазора, но с присадочным материалом. Металл толщиной 2—5 мм сваривают встык без разделки кромок, но с зазо­ром между ними. При сварке металла толщиной более 5 мм применяют V-образную или Х-образную разделку кромок. Угол скоса выбирают в пределах 70—90°, что обеспечивает хороший провар вершины шва.

Угловые соединения также часто применяются при свар­ке металлов малой толщины. Такие соединения сваривают без присадочного металла. Шов выполняется за счет рас­плавления кромок свариваемых деталей.

Нахлесточные и тавровые соединения допустимы толь­ко при сварке металла толщиной менее 3 мм, так как при больших толщинах металла неравномерный местный на­грев вызывает большие внутренние напряжения и дефор­мации и даже трещины в шве и основном металле.

Скос кромок производят ручным или пневматическим зубилом, а также на специальных кромкострогальных или фрезерных станках. Экономичным способом является руч­ная или механизированная кислородная резка. При этом образующиеся шлаки и окалину удаляют зубилом и метал­лической щеткой.

Сборка под сварку производится в специальных при­способлениях или на прихватках, обеспечивающих точность положения свариваемых деталей и зазора между кромка­ми в течение всего процесса сварки. Длина прихваток, их число и расстояние между ними зависят от толщины ме­талла, длины и конфигурации свариваемого шва. При свар­ке тонког<






Дата добавления: 2016-11-04; просмотров: 207;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2017 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.04 сек.