Сварка в настоящее время является одним из основных высокопроизводительных технологических процессов, применяемых в промышленности и строительстве. При использовании достижений современной науки сварка позволяет успешно решать многие вопросы развития техники. Развитие сварки оказывает непосредственное влияние на технический уровень важнейших отраслей народного хозяйства.
За 50 лет Советской власти сварочное производство развивалось у нас в крупную самостоятельную отрасль техники. Сварка применяется во всех отраслях народного хозяйства, а в ряде производств она стала основным технологическим процессом. Многие важные технические проблемы сейчас не могут быть решены без применения газовой сварки.
Достигнутые в нашей стране успехи в области автоматизации и механизации сварочных процессов позволили осуществить коренные изменения в технологии строительства и изготовления таких важнейших объектов, как металлургические агрегаты, мосты, мощные прессы, гидротурбины и трубы из цветных металлов.
В промышленности используются различные способы сварки, позволяющие соединить металлы как очень большой (1000 мм и более), так и очень малой (5 мк и менее) толщины. Создано много новых видов высокопроизводительного сварочного оборудования, автоматических линий для сварки труб различных диаметров автомобильных колёс и кузовов, деталей электроприборов, арматуры для железобетонных конструкций и др. Широко применяются поточные линии по сварке корпусов судов, железнодорожных цистерн, цилиндрических обечаек и многих других изделий массового и крупносерийного производства. Быстро расширяется сварка специальных сталей и сплавов, в том числе таких, которые прежде считались трудносвариваемыми.
Несмотря на относительную простоту оборудования и технология газовой сварки и резки, применение их требует от рабочего усвоения специальных знаний. Поэтому рабочий, готовящийся стать газосварщиком или резчиком, должен хорошо изучить процессы газовой сварки и резки, свойства свариваемых металлов и применяемых при сварке материалов и газов, устройство и правила обращения со сварочной аппаратурой, овладеть техникой сварки различных металлов. Он должен освоить методы работы передовых рабочих — новаторов производства, непрерывно повышать свою квалификацию, стремиться рационализировать процессы сварки и резки, проявляя инициативу и изобретательность, искать новые пути повышения производительности труда, увеличения выпуска продукции, улучшения качества изделий и экономии. сварка газовый кислородный метал
Подводная сварка и резка
... радио, хотя контрольно-измерительные приборы позволяют достаточно точно регулировать процесс сварки. Оборудование для полуавтоматической подводной сварки с непрерывной подачей проволоки схематически изображено на рис.2. Рис.2 . ... окружающей водой (рис 4.1). Газовый пузырь образуется за счёт испарения и разложения воды, паров и газов расплавленного металла и обмазки электрода. Вокруг горящей ...
1. 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, керосинокисло-родная, бензинокислородная, пропанобутанокислородная и др.).
Широкое применение получили газовые сварки ацетиленокислородная и пропанобутанокислородная. Для производства работ сварочные посты должны иметь следующее оборудование и инвентарь: 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.
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.
Ацетиленовый генератор — аппарат, предназначенный для получения ацетилена при взаимодействии карбида кальция с водой. Ацетиленовые генераторы 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);
- 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.
Дефекты сварных соединений. Ацетиленовые генераторы
Только в XIX веке возник новый способ - сварка «литьем», которая по существу являлась одной из разновидностей технологического процесса литья. Следующим по времени возникновения был способ электрической дуговой сварки, изобретенный в России и получивший широкое распространение в наши дни. В 1802 г. профессором физики Петербургской медико-хирургической академии Василием Владимировичем Петровым ...
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 кальция. 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.
Устройство сварочной горелки
... 0,15 -0,5 МПа, а давление ацетилена значительно ниже – 0,001-0,12 МПа. Схема инжекторной горелки представлена на рис.1,а. кислород из баллона под рабочим давлением через ниппель, трубку и ... Сварочные горелки должны быть просты и удобны в эксплуатации, обеспечивать безопасность в работе и устойчивое горение сварочного пламени. Инжекторная горелка – это такая горелка, в которой подача горючего газа ...
Принцип действия водяного затвора следующий.
Корпус затвора заполняется водой до уровня контрольного крана КК.
Ацетилен поступает по трубке, проходит через обратный клапан в нижней части корпуса. В верхнюю часть корпуса газ поступает через отражатель. Ацетилен отводится к месту потребления через расходный кран РК. В верхней части корпуса есть трубка, закрытая мембраной из алюминиевой фольги. При обратном ударе мембрана разрывается, и взрывная смесь выходит наружу. Давление взрыва через воду 6 передается на клапан, 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.
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 — 21 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 ДАП-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 (Приложение 1):
- по способу подачи горючего в смесительную камеру — инжекторные и безинжекторные;
- 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—250О) и большой мощностей (2500 -7000);
- по способу применения — ручные и машинные.
Большое распространение получили ацетиленокислородные инжекторные горелки (Приложение 2).
Они работают по принципу подсоса горючего газа, давление которого может быть ниже 0,01 МПа, т. е. ниже минимальных давлений, установленных для подвижных ацетиленовых генераторов. Давление кислорода должно быть в пределах 0,15—0,5 МПа.
Безинжекторные 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.
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 односоплрвым наконечником меньших размеров и подогревающим устройством. Наконечники крепятся на стволе горелок ГС-2 «Малютка» или «Звездочка».
2. Материалы для газовой сварки и резки
Сваркой называется процесс получения неразъемных со единений за счет сил взаимодействия атомов.
Многочисленные способы сварки разделяются на две группы:
- сварка плавлением (сварка в жидкой фазе);
- сварка давлением (сварка в твердой фазе).
При сварке плавлением жидкий металл сое диняемых частей самопроизвольно сливается в одно целое, образуя после охлаждения и затвердевания свар ное соединение.
Сварка давлением производится без нагрева или с нагревом металла до пластичного состояния с последующим сжатием соединяемых частей.
Сварка в настоящее время является одним из основ ных технологических процессов во всех отраслях про мышленности. Без сварки невозможно производство со временных машин. В практике ремонтного дела сварке принадлежит ведущее место. Самое широкое примене ние в промышленности и практике ремонта машин имеет сварка плавлением: газовая и электродуговая.
При газовой сварке для нагрева металла до плавления или до пластичного состояния используется тепло, кото рое получают в результате сгорания горючего газа в сме си с кислородом.
Для производства газовой сварки и резки необходимо иметь горючий газ, кислород, присадочный материал, флюсы.
В качестве горючих газов при газовой сварке и резке используются ацетилен, водород, природный газ, пары бензина и керосина и т. п. Широкое применение в га зовой сварке получил газ ацетилен. Он имеет температуру сварочного пламени 3000—3150°С и применяется для сварки стали, чугуна и цветных металлов.
Технический ацетилен — это бесцветный газ с рез ким характерным запахом. Длительное вдыхание ацети лена вызывает головокружение, тошноту, а иногда и сильное отравление. Ацетилен легче воздуха. Смесь ацетилена с воздухом (от 2,3 до 80,7% ацетилена по объе му) и с кислородом (от 2,3 до 93%) —взрывоопасна. По этому при использовании этого газа необходимо строго выполнять правила техники безопасности.
Обычно ацетилен получают непосредственно на мес те сварочных работ из карбида кальция в ацетиленовых генераторах.
Карбид кальция представляет собой твердое вещест во темно-серого или коричневого цвета. Он получает ся в электрических печах путем отекания кокса с нега шеной известью при температуре 1900—2300°С. Полу ченный карбид кальция дробят и сортируют на куски определенных размеров, после чего упаковывают в жес тяные герметически закрытые барабаны емкостью 100— 130 кг.
Водород, природный газ, пары бензина и керосина не пригодны для обычной сварка стали вследствие недо статочной температуры сварочного пламени (1900— 2300°С), Поэтому их применяют при сварке металлов, имеющих температуру плавления ниже, чем у стали, я для резки металлов (в том числе и стали).
Газ пропан можно применять для сварки стали толщиной 5—6 мм.
Кислород при нормальной температуре представляет собой газ, не имеющий цвета и запаха. Он несколько тяжелее воздуха. Сгорание горючих газов в чистом кис лороде происходит очень интенсивно. Технический кислород получают путем электролиза воды или из атмо сферного воздуха.
Присадочный материал необходим для заполнения металлом образовавшейся жидкой ванны при сварке. Обычно в качестве присадочного материала использует ся проволока диаметром от 1 до 6 мм с химическим составом, близким к составу свариваемого металла. По верхность проволоки должна быть чистой, без окалины, ржавчины, масла и прочих загрязнений. Если нет подхо дящей проволоки, то для сварки цветных металлов мож но применять полоски, нарезанные из листовою металла той же марки, что и свариваемый металл.
Флюсами пользуются для защиты расплавленного металла от окисления и удаления образовавшихся в сва рочном шве окислов. Состав флюса выбирают в зависи мости от состава и свойств свариваемого металла. Флюс должен плавиться раньше металла, хорошо растекаться по шву и не оказывать вредного действия на металл шва.
При сварке обычной углеродистой стали флюсы не применяют, так как сварочное пламя хорошо защищает расплавленный металл от окисления.
При сварке чугуна, высоколегированных сталей, меди и ее сплавов, алюминия и его сплавов, магниевых спла вов необходимо применять флюс для удаления тугоплав ких окислов свариваемых металлов. Флюс можно использовать для легирования шва.
3. Техника газовой сварки
Газовой сваркой можно выполнять нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные швы. Наиболее трудно выполнять потолочные швы, так как в этом случае сварщик должен поддерживать и распределять по шву жидкий металл, используя давление газов пламени. Наиболее часто газовой сваркой выполняют стыковые соединения, реже угловые и торцовые соединения. Газовой сваркой не рекомендуется выполнять соединения внахлестку и тавровые, так как они требуют интенсивного нагрева металла и сопровождаются повышенным короблением изделия.
Отбортованные соединения тонкого металла сваривают без присадочной проволоки. Применяют прерывистые и непрерывные швы, а также швы однослойные и многослойные. Перед сваркой кромки тщательно очищают от следов масла, краски, ржавчины, окалины, влаги и прочих загрязнений.
3.1 Перемещение горелки при сварке
Пламя горелки направляют на свариваемый металл так, чтобы кромки металла находились в восстановительной зоне, на расстоянии 2—6 мм от конца ядра. Касаться расплавленного металла концом ядра нельзя, так как это вызовет науглероживание металла ванны. Конец присадочной проволоки также должен находиться в восстановительной зоне или быть погруженным в ванну расплавленного металла. В том месте, куда направлен конец ядра пламени, жидкий металл давлением газов слегка раздувается в стороны, образуя углубление в сварочной ванне.
Скорость нагрева металла при газовой сварке можно регулировать, изменяя угол наклона мундштука к поверхности металла. Чем больше этот угол, тем больше тепла передается от пламени металлу и тем быстрее он будет нагреваться. При сварке толстого или хорошо проводящего тепло металла (например, красной меди) угол наклона мундштука а берут больше, чем при сварке тонкого или с низкой теплопроводностью.
На рисунке показаны углы наклона мундштука, рекомендуемые при левой сварке стали различной толщины.
Показаны способы перемещения мундштука по шву. Основным является перемещение мундштука вдоль шва. Поперечные и круговые движения являются вспомогательными и служат для регулирования скорости прогрева и расплавления кромок, а также способствуют образованию нужной формы сварного шва.
Во время сварки нужно стремиться к тому, чтобы металл ванны всегда был защищен от окружающего воздуха газами восстановительной зоны пламени. Поэтому способ при котором пламя периодически отводится в сторону, применять не рекомендуется, так как при нем возможно окисление металла кислородом воздуха.
3.2 Основные способы газовой сварки
Левая сварка (а).
Этот способ наиболее распространен. Его применяют при сварке тонких и легкоплавких металлов. Горелку перемещают справа налево, а присадочную проволоку ведут впереди пламени, которое направляют на несваренный участок шва. Внизу показана схема движения мундштука и проволоки при левом способе сварки. Мощность пламени при левой сварке берут от 100 до 130 дм 3 ацетилена в час на 1 мм толщины металла (стали).
Правая сварка (б).
Горелку ведут слева направо, присадочную проволоку перемещают вслед за горелкой. Пламя направляют на конец проволоки и сваренный участок шва. Поперечные колебательные движения производят не так часто, как при левой сварке. Мундштуком делают незначительные поперечные колебания; при сварке металла толщиной менее 8 мм мундштук передвигают вдоль оси шва без поперечных движений. Конец проволоки держат погруженным в сварочную ванну и перемешивают им жидкий металл, чем облегчается удаление окислов и шлаков. Тепло пламени рассеивается в меньшей степени и используется лучше, чем при левой сварке. Поэтому при правой сварке угол раскрытия шва делают не 90°, а 60-70°, что уменьшает количество наплавляемого металла, расход проволоки и коробление изделия от усадки металла шва.
Правой сваркой целесообразно соединять металл толщиной свыше 3 мм, а также металл высокой теплопроводности с разделкой кромок, как, например, красную медь. Качество шва при правой сварке выше, чем при левой, потому что расплавленный металл лучше защищен пламенем, которое одновременно отжигает наплавленный металл и замедляет его охлаждение. Вследствие лучшего использования тепла правая сварка металла больших толщин экономичнее и производительнее левой — скорость правой сварки на 10—20% выше, а экономия газов составляет 10-15%.
Правой сваркой соединяют сталь толщиной до 6 мм без скоса кромок, с полным проваром, без подварки с обратной стороны. Мощность пламени при правой сварке берут от 120 до 150 дм 3 ацетилена в час на 1 мм толщины металла (стали).
Мундштук должен быть наклонен к свариваемому металлу под углом не менее 40°.
При правой сварке рекомендуется применять присадочную проволоку диаметром, равным половине толщины свариваемого металла. При левой сварке пользуются проволокой диаметром на 1 мм больше, чем при правой сварке. Проволока диаметром более 6—8 мм при газовой сварке не применяется.
Сварка сквозным валиком. Листы устанавливают вертикально с зазором, равным половине толщины листа. Пламенем горелки расплавляют кромки, образуя круглое отверстие, нижнюю часть которого заплавляют присадочным металлом на всю толщину свариваемого металла. Затем перемещают пламя выше, оплавляя верхнюю кромку отверстия и накладывая следующий слой металла на нижнюю сторону отверстия, и так до тех пор, пока не будет сварен весь шов. Шов получается в виде сквозного валика, соединяющего свариваемые листы. Металл шва получается плотным, без пор, раковин и шлаковых включений.
Сварка ванночками. Этим способом сваривают стыковые и угловые соединения металла небольшой толщины (менее 3 мм) с присадочнойпроволокой. Когда на шве образуется ванночка диаметром 4-5 мм, сварщик вводит в нее конец проволоки и, расплавив небольшое количество ее, перемещает конец проволоки в темную, восстановительную часть пламени. При этом он делает мундштуком круговое движение, перемещая его на следующий участок шва. Новая ванночка должна перекрывать предыдущую на 1/3 диаметра. Конец проволоки во избежание окисления нужно держать в восстановительной зоне пламени, а ядро пламени не должно погружаться в ванночку во избежание науглероживания металла шва. Сваренные этим способом (облегченными швами) тонкие листы и трубы из малоуглеродистой и низколегированной стали дают соединения отличного качества. Многослойная газовая сварка. Этот способ сварки имеет ряд преимуществ по сравнению с однослойной: обеспечивается меньшая зона нагрева металла; достигается отжиг нижележащих слоев при наплавке последующих; обеспечивается возможность проковки каждого слоя шва перед наложением следующего. Все это улучшает качество металла шва. Однако многослойная сварка менее производительна и требует большего расхода газов, чем однослойная, поэтому ее применяют только при изготовлении ответственных изделий. Сварку ведут короткими участками. При наложении слоев нужно следить за тем, чтобы стыки швов в различных слоях не совпадали. Перед наложением нового слоя нужно проволочной щеткой тщательно очистить поверхность предыдущего от окалины и шлаков.
Сварка окислительным пламенем. Этим способом сваривают малоуглеродистые стали. Сварку ведут окислительным пламенем, имеющим состав
Для раскисления образующихся при этом в сварочной ванне окислов железа применяют проволоки марок Св-12ГС, Св-08Г и Св-08Г2С по ГОСТ 2246— 60, содержащие повышенные количества марганца и кремния, которые являются раскислителями. Данный способ повышает производительность на 10—15%.
Сварка пропан — бутан-кислородным пламенем. Сварка ведется при повышенном содержании кислорода в смеси
с целью повышения температуры пламени и увеличения провара и жидкотекучести ванны. Для раскисления металла шва применяют проволоки Св-12ГС, Св-08Г, Св-08Г2С, а также проволоку Св-15ГЮ (0,5—0,8% алюминия и 1 — 1,4% марганца) по ГОСТ.
Исследованиями А. И. Шашкова, Ю. И. Некрасова и С. С.Ваксман установлена возможность использования в данном случае обычной малоуглеродистой присадочной проволоки Св-08 с раскисляющим покрытием, содержащим 50% ферромарганца и 50% ферросилиция, разведенного на жидком стекле. Вес покрытия (без учета веса жидкого стекла) составляет 2,8—3,5% к весу проволоки. Толщина покрытия: 0,4-0,6 мм при использовании проволоки диаметром 3 мм и 0,5—0,8 мм при диаметре 4 мм. Расход пропана 60-80 л/ч на 1 мм толщины стали, в = 3,5, угол наклона прутка к плоскости металла составляет 30-45°, угол разделки кромок 90°, расстояние от ядра до прутка 1,5—2 мм, до металла 6-8 мм. Этим способом можно сваривать сталь толщиной до 12 мм. Лучшие результаты получены при сварке стали толщиной 3-4 мм. Проволока Св-08 с указанным покрытием является полноценным заменителем более дефицитных марок проволоки с марганцем и кремнием при сварке пропан-бутаном.
Особенности сварки различных швов. Горизонтальные швы сваривают правым способом. Иногда сварку ведут справа налево, держа конец проволоки сверху, а мундштук снизу ванны. Сварочную ванну располагают под некоторым углом к оси шва. При этом облегчается формирование шва, а металл ванны удерживается от стекания.
Вертикальные и наклонные швы сваривают снизу вверх левым способом. При толщине металла более 5 мм шов сваривают двойным валиком.
При сварке потолочных швов кромки нагревают до начала оплавления (запотевания) и в этот момент вводят в ванну присадочную проволоку, конец которой быстро оплавляют. Металл ванны удерживается от стекания вниз прутком и давлением газов пламени, которое достигает 100-120 гс/см 2 . Пруток держат под небольшим углом к свариваемому металлу. Сварку ведут правым способом. Рекомендуется применять многослойные швы, свариваемые в несколько проходов. Сварку металла толщиной менее 3 мм с отбортованными кромками без присадочного металла производят спиралеобразными или зигзагообразными движениями мундштука.
4. Кислородная резка металлов
Кислородная резка стали основана на свойстве железа гореть в струе чистого кислорода, будучи нагретым до температуры, близкой к температуре плавления. Температура загорания железа в кислороде зависит от состояния, в котором оно находится. Например, железный порошок загорается при 315 0 С, тонкое полосовое и листовое железо — при 9300 С, а поверхность крупного куска стали — при 1200-13000 С. Горение железа происходит с выделением тепла и резка может поддерживаться за счет теплоты сгорания железа. При резке нагревание производят газокислородным пламенем. В качестве горючих газов при резке используют ацетилен, пропан-бутан, пиролизный, природный, коксовый, городской газ, а также керосин.
Кроме подогрева металла до температуры горения в кислороде, подогревающее пламя выполняет и некоторые дополнительные функции:
- подогревает переднюю кромку реза впереди струи режущего кислорода до температуры воспламенения, что обеспечивает непрерывность резки;
- вводит в зону реакции окисления дополнительное тепло;
- создает защитную оболочку вокруг режущей струи кислорода.
Мощность пламени зависит от толщины и состава разрезаемой стали и температуры металла перед резкой. Металл нагревают на узком участке в начале реза, а затем на нагретое место направляют струю режущего кислорода, одновременно передвигая резак по размеченной линии реза. Металл сгорает по всей толщине листа, в котором образуется узкая щель. Интенсивное горение железа происходит только в слоях, приграничных с поверхностью режущей струи кислорода, который проникает в металл на очень малую глубину. Чтобы ускорить процесс резки желательно применить подогрев. Для заготовительной резки стали применяют чистый кислород (98,5-99,5%).
Скорость резки, толщина металла, расход ацетилена в подогревающем пламени и эффективная мощность пламени связаны между собой определенной зависимостью.
Для процесса резки металла кислородом необходимы следующие условия:
- температура горения металла в кислороде должна быть ниже температуры плавления, иначе металл будет плавиться, и переходить в жидкое состояние до того, как начнется его горение в кислороде;
- образующиеся окислы металла должны плавиться при температуре более низкой, чем температура горения металла и не быть слишком вязкими (в противном случае необходимо применять флюсы);
- количество тепла, выделяющееся при сгорании металла в кислороде, должно быть достаточным, чтобы обеспечить поддержание процесса резки;
- теплопроводность металла не должна быть высокой, иначе процесс резки может прерваться из-за интенсивного теплоотвода.
Разрезаемость сталей при их резке ацетиленокислородным пламенем условно подразделяется на 4 группы.
Заключение
Целью данной квалификационной работы является изучение газовой сварки и резки специальным оборудованием и аппаратурой.
Оформленое данной работы состоит из обработанной технической литературы. В настоящее время многими компаниями производятся различные конструкции: металлургические агрегаты, мосты, мощные прессы, гидротурбины и трубы из цветных металлов.
Газосварка — это сварка путем плавления. Сварка применяется во всех отраслях народного хозяйства и является основным технологическим процессом, сейчас без неё не могут быть решены многие важные технические проблемы.
Для газосварки используются специальное оборудование: ацетиленовые генераторы, редукторы, рукава и мундштуки.
Также в данной работе рассматриваются основные способы сварки: правильное движения горелкой ее наклон и способы сварки.
Кислородная резка — процесс сгорания металлов и их сплавов в струе технически чистого кислорода. Для резки стали применяют чистый кислород (98,5-99,5%) и горючий газ пропан, также можно использовать ацетилен.
Особенное оборудование применяется для кислородной резки, резаки имеющий разновидность инжекторные и безинжекторные.
Цели и задачи поставленные в выпускной квалификационной работе выполнены.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/kursovaya/gazovaya-svarka-i-rezka-metallov/
1. Ерохин А.А. Основы сварки плавлением. М., «Машиностроение», 2003.
2. Петров Г.Л. Сварочные материалы. Л., «Машиностроение», 2002
