Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Газовая сварка




Газовая сварка – это сварка плавлением, при которой для нагрева используется тепло пламени смеси горючего газа и технического кислорода, сжигаемой при помощи горелки [49].

Этим способом можно сварить почти все металлы, применяемые в технике. Такие металлы, как чугун, медь, свинец, латунь, легче поддаются газовой сварке, чем дуговой. К преимуществам газовой сварки можно отнести то, что она не требует сложного, дорого оборудования и источника электроэнергии.

Недостатком газовой сварки является значительное снижение производительности с увеличением толщины свариваемого металла и большая зона нагрева.

В процессе газовой сварки в качестве основных материалов используются газы, присадочные материалы и флюсы.

Газы. Газообразный кислород (О2) обеспечивает при сгорании горючего газа необходимую для расплавления металла температуру. Кислород выпускается трех сортов: 1-й сорт содержит не менее 99,7% чистого кислорода, 2-й сорт - не менее 99,5%, 3-й сорт - не менее 99,2%. Газообразный кислород хранится и транспортируется в стальных баллонах, окрашенных в синий цвет, под давлением до 15 МПа (150 атм).

Для газовой сварки могут быть использованы разнообразные горючие газы (табл. 7.4), однако очевидное преимущество имеет ацетилен, пламя которого имеет наиболее высокую температуру.

 

Таблица 7.4. Основные свойства горючих газов и жидкостей для сварки и резки металлов

Газ Температу-ра пламени в смеси с кислородом Способ транспортировки и хранения Область применения
Ацетилен 3100…3200 Растворенный в баллонах белого цвета под давлением до 2,5 МПа Все виды газопламенных работ
Водород 2400…2600 Сжатый в баллонах темно зеленого цвета под давлением до 15 МПа Для сварки сталей толщиной до 2 мм, чугуна, алюминия, латуни
Кислород - Сжатый в баллонах голубого цвета под давлением до 15 МПа Для повышения температуры горения газов
Метан 2400…2700 Сжатый в баллонах красного цвета под давлением до 1,5 МПа Сварка легкоплавких металлов, пайка, кислородная резка
Пропан 2600…2750 Сжиженный в баллонах красного цвета под давлением до 1,6 МПа Кислородная резка, сварка и пайка цветных металлов
Коксовый газ 2100…2300 По газопроводу
Бутан 2400…2500 Сжиженный в баллонах красного цвета под давлением 1,6 (16)
Керосин   В жидком виде в емкостях Кислородная резка, сварка и пайка легкоплавких металлом

 

Для организации сварочного поста (рабочее место сварщика) необходимы:

- кислородный баллон с редуктором;

- ацетиленовый генератор для получения ацетилена из карбида кальция или ацетиленовый баллон с редуктором;

- резиновые рукава для подачи кислорода и горючего газа (ацетилена) в горелку;

- сварочные горелки с набором наконечников;

- принадлежности для сварки: очки с темными стеклами, инструменты и т.д.

Практически все газы сварщикам поступают от специализированных организаций, производящих эти газы. Так же может быть организовано и обеспечение ацетиленом. Наиболее высокое качество ацетилена достигается именно при его производстве на специализированных предприятиях и хранении в баллонах (рис.7.14). Однако зачастую ацетилен производят в непосредственной близости от места выполнения сварочных работ в ацетиленовых генераторах низкого и среднего давления с использованием карбида кальция.

 

Рис. 7.14. Баллоны для хранения газов

 

При газовой сварке металлов рабочее давление газов должно быть меньше, чем давление в баллонах или газопроводе. Для понижения давления газа применяют редукторы. Редуктором (рис.7.15) называется прибор, служащий для понижения давления газа, отбираемого из баллона, до рабочего и для автоматического поддержания этого давления постоянным, независимо от изменения давления газа в баллоне или газопроводе.

 

а) б) в)

Рис. 7.15. Общий вид кислородного редуктора: а – кислородный, б – ацетиленовый, в – пропановый

 

Редукторы отличаются друг от друга цветом окраски корпуса (как и баллоны – каждому газу соответствует своя окраска) и присоединительными устройствами для крепления их к баллону. Редукторы, за исключением ацетиленовых, присоединяются накидными гайками, резьба которых соответствует резьбе штуцера вентиля. Ацетиленовые редукторы крепятся к баллонам хомутом с упорным винтом.

Для подвода газа к горелке служат рукава. Рукава, применяемые при сварке, должны обладать достаточной прочностью, выдерживать определенное давление, быть гибкими и не стеснять движений сварщика. Рукава изготавливают из вулканизированной резины с тканевыми прокладками.

Сварочная горелка является основным инструментом газосварщика.Горелки – основной рабочий инструмент для газовой сварки, пайки, наплавки и нагрева.Сварочной горелкойназывается устройство, служащее для смешивания горючего газа или паров горючей жидкости с кислородом и получения сварочного пламени. Сварочные горелки подразделяются следующим образом:

Устройство горелки, независимо от ее конструктивных особенностей, должно обеспечивать:

· смешивание газов в нужной пропорции;

· подачу газов к месту образования пламени (мундштуку);

· устойчивое поддержание пламени и регулирование его состава, т.е. соотношения кислорода и горючего газа.

Сварочные горелки подразделяются следующим образом:

· по способу подачи горючего газа и кислорода в смесительную камеру инжекторные и безинжекторные;

· по роду применяемого горючего газоацетиленовые, для газов-заменителей, для жидких горючих, водородные;

· по мощности пламени – малой мощности (расход ацетилена 25...400 дм3/г), средней мощности (400...2800 дм3/г), большой мощности (2800...7000 дм3/г);

· по способу применения – ручные и машинные.

В инжекторных горелках подача горючего газа низкого давления от 0,001 МПа (0,01 кгс/см2) в смесительную камеру происходит за счет подсоса его струей кислорода, вытекающего из инжектора. В безинжекторных горелках горючий газ и кислород подаются примерно под одинаковым давлением 0,05 – 0,1 МПа (0,5 – 1,0 кгс/см2).

Преимущественно применяются ручные инжекторные горелки универсального и специализированного назначения.

Горелки универсальные служат для сварки, пайки, наплавки и нагрева стали, чугуна и цветных металлов с использованием в качестве горючего газа ацетилена или газов-заменителей (пропан-бутан, природный газ и др.). Наибольшее применение получили горелки инжекторного типа, работающие на ацетилене.

Инжекторная горелка (рис.7.16, а) – это такая горелка, в которой подача горючего газа в смесигельную камеру осуществляется за счет подсоса его струей кислорода, вытекающего с большой скоростью (до 300 м/с) из отверстия сопла (инжектора 8). Этот процесс подсоса газа более низкого давления струей кислорода, подводимого с более высоким давлением, называется инжекцией, а горелка такого типа – инжекторной. Благодаря инжекции ацетилен может находится под низким давлением, но не ниже 0,001 МПа. Смешивание газов происходит в камере 1 и наконечнике 2. Образовавшаяся смесь на выходе из мундштука 3 горелки воспламеняется и образует пламя. Регулирование состава смеси осуществляется вентилями 4 и 5. Сменные наконечники 2 крепятся к корпусу 6 горелки накидной гайкой. Рукава с газом присоединяются с помощью штуцеров 7 с гайками. Для кислородного рукава используется правая резьба, а для горючего газа левая для избегания ошибки подсоединения. Инжекторные сварочные горелки выпускаются малой мощности (типа ГС-2 "Звездочка"), средней мощности (ГС-3 "Звезда") и большой мощности (типа ГС-4).

Наиболее распространенные режимы работы инжекторных горелок: давление кислорода – 0,15...0,5 МПа, давление ацетилена – 0,001...0,12 МПа. Подача газов в горелку регулируется кислородным и ацетиленовым вентилями, расположенными на корпусе горелки.

Безинжекторная горелка – это такая горелка, в которой горючий газ и кислород подаются примерно под одинаковым давлением 0,05...0,1 МПа. В горелке отсутствует инжектор, но есть простое смесительное сопло (рис. 7.16, б).

Резаки для кислородной резки предназначены для смешивания горючего газа с кислородом, образования подогревающего пламени и подачи к разделяемому металлу струи чистого кислорода через вентиль 9 и трубку 10 (рис. 7.16, в). Резаки классифицируют [50] по:

роду горячего газа – для ацетилена, газов-заменителей, жидкого горючего (керосин, бензин);

принципу действия – инжекторные и безинжекторные;

давления кислорода – высокого и низкого давления;

виду резки – разделительной, поверхностной, кислородно-флюсовой;

назначения – универсальные, специализированные;

типу мундштука – с кольцевым подогревом, щелевые, многосопловые, сетчатые.

Из ручных резаков наибольшее применение получили резаки "Факел", "Пламя-02", РМП-62, РПК-2, РПА-2, РАХ-1, позволяющие разрезать металл толщиной 3-300 мм.

 

Рис. 7.16. Схемы инжекторной (а), безинжекторной (б) сварочных горелок и ацетиленокислородного инжекторного резака (в)

 

Сварочное пламя образуется при сгорании горючего газа или паров горючей жидкости в кислороде. Пламя нагревает и расплавляет основной и присадочный металл в месте сварки.

От состава горючей смеси, т.е. от соотношения кислорода и горючего газа, зависит внешний вид, температура и влияние сварочного пламени на расплавленный металл. Изменяя состав горючей смеси сварщик изменяет основные параметры сварочного пламени.

Все горючие газы (кроме водорода) образуют сварочное пламя, которое имеет три ярко различимые зоны: ядро, восстановительную зону и факел (рис. 7.17).

 

 

  Рис. 7.17. Распределение температуры по зонам ацетилено-кислородного сварочного пламени

Ядро имеет резко очерченную зону (близкую к форме цилиндра) с ярко светящейся оболочкой. Оболочка состоит из раскаленных частиц углерода, которые сгорают в наружном слое оболочки.

Восстановительная зона состоит из продуктов неполного сгорания ацетилена – окиси углерода и водорода. Контакт расплавленного металла в месте сварки с этой зоной сварочного пламени приводит к восстановлению оксидов металлов. Если в процессе сварки расплавленный металл сварочной ванны находится в средней зоне, то сварочный шов получается без пор, газовых и шлаковых включений. Эта зона имеет наиболее высокую температуру.

Зона полного сгорания (факел) располагается за восстановительной зоной. Она состоит из продуктов сгорания окиси углерода и водорода с кислородом воздуха.

В зависимости от соотношения между кислородом и ацетиленом получают три основных вида сварочного пламени (рис. 7.18): нормальное, окислительное и науглероживающее.

Для получения нормального пламени отношение расхода кислорода к горючему газу должно быть:

- для ацетилена – 1,1...1,2;

- для природного газа – 1,5...1,6;

- для пропана – 3,5.

Окислительное пламя получают при избытке кислорода, при подаче в горелку на один объем ацетилена более 1,3 объема кислорода. Окислительное пламя обычно применяют при сварке латуни.

Науглероживающее пламя получается при избытке ацетилена (на 1 объем ацетилена подается менее 0,95 объема кислорода). Науглероживающее пламя применяют при сварке чугуна.

    Рис. 7.18. Виды ацетилено-кислородного пламени: а – нормальное; б – окислительное; в – науглероживающее

Присадочные материалы для газовой сварки применяются в виде проволоки или литых прутков, которые должны отвечать следующим требованиям:

- температура плавления присадочного материала должна быть ниже температуры плавления свариваемого металла;

- проволока и прутки должны иметь чистую поверхность, не допускается наличие окалины, ржавчины, масла, краски и других загрязнений;

- присадочный материал должен содержать минимальное количество вредных примесей;

- присадочный материал должен плавиться без разбрызгивания.

Проволока стальная сварочная выпускается по ГОСТ 2246–70 следующих размеров: 0,3; 0,5; 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12 мм – из низкоуглеродистой, легированной и высоколегированной сталей.

Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов выпускается по ГОСТ 7871–75 диаметров от 0,8 до 13,0 мм.

Сварочная проволока и прутки из меди и сплавов на медной основе выпускаются по ГОСТ 16130-90. Проволока имеет диаметр от 0,8 до 8,0 мм, а прутки – 6,0 и 8,0 мм.

Прутки чугунные для сварки и наплавки выпускаются по ГОСТ 2671–80 следующих размеров: 4ґ250 (диаметр 4 мм, длина 250 мм), 6ґ350; 8ґ450; 10ґ450; 12ґ500; 14ґ600; 6ґ700.

Флюсы – это вещества, которые вводятся в сварочную ванну для раскисления расплавленного металла и удаления из него образовавшихся оксидов и неметаллических включений. Введение флюсов возможно и в виде легкоиспаряющейся жидкости.

Флюсы заранее наносят на кромки свариваемого металла и на присадочные материалы, или же вносят в ванну в процессе сварки периодическим погружением присадочного прутка в сосуд с флюсом.

К сварочным флюсам предъявляются следующие требования:

- флюс должен быть более легкоплавким, чем основной и присадочный металл;

- расплавленный флюс должен обладать достаточной жидкотекучестью;

- расплавленный флюс не должен выделять ядовитых газов и вызывать коррозию сварного соединения;

- шлаки должны хорошо отделяться от шва после сварки.

В зависимости от вида свариваемого металла в сварочной ванне образуются основные и кислые оксиды. Если образуются основные оксиды, то применяется кислый флюс, если кислые - основной флюс. Сущность происходящей реакции одинакова: кислый оксид + основной оксид = соль.

В качестве флюсов используются бура, борная кислота, оксиды и соли бария, калия, лития, натрия, фтора и т.д.

Технология газовой сварки. Типы сварных соединений, используемых при газовой сварке, приведены на рис. 7.19.

 

Рис. 7.19. Типы сварных соединений

 

Наиболее распространенным типом соединения является стыковое. Нахлесточное и тавровое соединения нежелательны по причине возможности возникновения значительных напряжений, а при сварке заготовок относительно большой толщины недопустимы.

Заготовки малой толщины (до 2 мм) соединяют встык без разделки кромок и без применения присадочного материала. Заготовки толщиной 2...5 мм соединяют встык без разделки кромок, оставляя зазор. При сварке заготовок толщиной свыше 5 мм предпочтительно стыковое соединение, выполняемое с односторонней или двусторонней разделкой кромок.

Газовой сваркой выполняют швы в любом пространственном положении: нижний шов, вертикальный шов, потолочный шов. Наиболее трудным для выполнения является потолочный шов, т.к. горелка находится под швом, а капли металла сварочной ванны стремятся стекать вниз.

Направление движения горелки и наклон её мундштука к сварному шву являются основными факторами, определяющими эффективность газовой сварки.

Сварщик в процессе сварки держит горелку в правой руке, а присадочный материал – в левой. Поэтому при левом способе сварки (горелка и пруток перемещаются справа–налево) сварщик хорошо видит шов, т.к. пламя направлено от шва. Это позволяет обеспечить хороший внешний вид шва.

При правом способе пламя направлено на шов, он остывает медленно, термические напряжения металла в шве значительно снижены. Шов получается более высокого качества, однако внешний вид его хуже.

Параметрами режима газовой сварки являются мощность сварочного пламени, скорость сварки, диаметр присадочного материала, угол наклона мундштука горелки.

Мощность пламени определяется расходом горючего. Расход ацетилена (л/ч) устанавливают по формуле

 

V С2Н2 = К . S, (7.7)

 

где S – толщина свариваемого металла, мм;

К – коэффициент пропорциональности (для чугуна и стали он равен 75...130, для алюминия – 100...150, для сплавов на медной основе – 150...225).

Диаметр присадочной проволоки выбирают по формулам:

- для левого способа сварки

 

d = S /2 + 1; (7.8)

 

- для правого способа сварки

 

d = S /2. (7.9)

 

Угол наклона мундштука к поверхности металла определяется толщиной свариваемых заготовок и подбирается в соответствии со схемой на рис. 7.20.

 

Рис. 7.20. Углы наклона мундштука горелки при сварке стали
различных толщин

 

Технологические параметры сварки различных марок сталей приведены в табл. 7.5.

 

Таблица 7.5. Технологические параметры газовой сварки сталей

Свариваемые стали Способ, расход ацетилена, л/ч на 1 мм толщины заготовки Сварочная проволока Особенности технологии
Низкоуглеродистые СЈ 0,25% Левый способ, 100...300   Правый способ, 120...150 Св-08 Св-08А Св-08ГА Св-10Г2 Св-10ГА Флюс не требуется При сварке заменителями ацетилена необходимо использовать проволоку Св-12ГС, Св-08Г2С, Св-15ГЮ
Среднеуглеродистые, С=0,25...0,6% Левый способ, 10...100 Св-18ХС Св-06Н3 Флюс не требуется. При толщине
Высокоуглеродистые Сі0,6 % Левый способ, 75 Св-18ХС Св-06Н3  
Низколегированные конструкционные типов 10ХСНД 15ХСНД Левый способ, 75...100 Правый способ, 100...130 Св-08 Св-08А  
Типа 25ХГСА   Св-18ХГС Св-18ХМА  



Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-05-06; Просмотров: 5780; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.066 сек.