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 то