Технологія газового зварювання

Практична робота № 5

Мета роботи:Ознайомитися з обладнанням, застосовуваними матеріалами і технологією газового зварювання.

5.1. Основні положення

При газовому зварюванні розплавлення кромок і присадочного дроту здійснюється теплом, що виділяється при спалюванні газу в суміші з киснем. Газове зварювання застосовують при виготовленні зварних виробів з тонколистової сталі, мідних і алюмінієвих сплавів, при виправленні дефектів у чавунних і бронзових відливах, а також при різних ремонтних роботах. Кисень, який використовується для зварювальних робіт, отримують з повітря методом глибокого охолодження і постачають до місця використання в сталевих балонах блакитного кольору з чорним написом "Кисень". Водяна ємність балона 40 літрів і при тиску 15 МПа він вміщує 6 м³ газоподібного кисню. В якості горючих газів можуть бути використані ацетилен, водень, природний і нафтовий газ, пари бензину і гасу. Найбільше застосування отримав ацетилен, так як він дає при горінні в технічно чистому кисні найвищу температуру полум'я, що досягає 3150 ° С. Ацетилен (С₂Н₂) - безбарвний газ з характерним запахом, запалюється при 420 ° С, стає вибухонебезпечним при стисненні понад 0,18 МПа, а також при тривалому зіткненні з міддю і сріблом. Ацетилен отримують в ацетиленових генераторах при взаємодії карбіду кальцію з водою:

СаС₂ + 2Н₂О = С₂Н₂ + Са(ОН)₂

До місця зварювання ацетилен поставляється в сталевих балонах місткістю 40 літрів, в яких при максимальному тиску 1,9 МПа міститься приблизно 5,5 м³ газу. Для забезпечення безпечного зберігання та транспортування ацетилену, балон заповнений пористим активованим вугіллям, яке просякнуте ацетоном. В одному обсязі ацетону розчиняється 23 обсяги ацетилену. Балон пофарбований у білий колір з написом "Ацетилен" червоного кольору. Схема газового поста з живленням від балонів показана на рисунку 5.1.

1 - зварювальний пальник, 2 - гнучкий шланг, 3 - редуктор;

4 - балон з ацетиленом; 5 - балон з киснем.

Рисунок 5.1- Схема газозварювального поста з живленням від балонів

До вентилів балонів кріпляться газові редуктори, які призначаються для зниження тиску газу, що надходить з балона до пальника, і підтримання сталості встановленого тиску під час роботи. Газові редуктори мають зазвичай два манометра, один з яких вимірює тиск газу на вході в редуктор, другий - на виході з нього. Редуктори для різних газів відрізняються лише будовою приєднувальної частини, яка відповідає будові вентиля відповідного балона і виключає помилкову установку, наприклад, ацетиленового редуктора на кисневий балон. Корпус редуктора фарбують в певний колір, наприклад, блакитний для кисню, білий для ацетилену. До зварювального пальнику кисень і ацетилен від редукторів подаються через спеціальні гумові шланги.

Газозварювальні пальники служать для змішування в необхідній пропорції кисню і ацетилену, подачі горючої суміші до місця зварювання та створення концентрованого полум'я необхідної потужності. За принципом дії пальники підрозділяються на інжекторні і безінжекторні (рисунок 5.2). В інжекторних пальниках надходження горючого газу (ацетилену) відбувається за рахунок підсосу його струменем кисню, який, витікаючи з великою швидкістю із сопла інжектора, створює розрядження в каналах, по яких надходить ацетилен. Тиск кисню повинен бути при цьому рівним 0,2 - 0,4 МПа, а тиск ацетилену на вході в пальник може бути 0,001 - 0,002 МПа.

а - інжекторні; б - безінжекторні; 1 - ствол пальника; 2 - гайка;

3 - наконечник; 4 - мундштук, 5 - змішувальна камера, 6 - інжектор;

7 - вентиль; 8 - штуцер приєднувальний

Рисунок 5.2- Схеми ацетиленових пальників

Залежно від співвідношень обсягів ацетилену і кисню, що подаються в пальник, змінюється склад полум'я. Полум'я складається з трьох зон: ядра полум'я 1, відновної зони 2 і факела 3 (рисунок 5.3).

1 - ядро​​; 2 - відновлювальна зона; 3 - факел полум'я.

Рисунок 5.3- Будова зварювального ацетилено-кисневого полум'я

Ядро сліпучо білого кольору, має форму конуса з заокругленим кінцем. В ядрі відбувається поступовий нагрів до температури займання газової суміші, що надходить з мундштука. Відновлювальна зона має значно темніший колір, ніж ядро, і найбільш високу температуру на відстані 3 - 5 мм від краю ядра. В факелі протікає горіння ацетилену за рахунок атмосферного кисню. Нормальне полум'я використовують для зварювання маловуглецевих, низьколегованих і високолегованих сталей, а також міді, магнієвих сплавів, алюмінію, цинку, свинцю та ін. При збільшенні вмісту кисню (О₂ / С₂Н₂> 1,2) полум'я набуває блакитний відтінок і має загострену форму ядра. Таке полум'я називається окислювальним і може бути використано тільки при зварюванні латуні. У цьому випадку надмірний кисень утворює з цинком, що містяться в латуні, тугоплавкі оксиди, плівка яких перешкоджає подальшому випару цинку. При збільшенні вмісту ацетилену (О₂ / С₂Н₂ <1) полум'я має червонуватий відтінок. Таке полум'я називають навуглецьовуючим і застосовують для зварювання високовуглецевих сталей, чавуну, кольорових металів і наплавленні твердих сплавів, так як в цьому випадку компенсується вигоряння вуглецю і відновлюються оксиди кольорових металів.

5.2 Технологія газового зварювання

Якісний зварний шов забезпечується правильним підбором теплової потужності зварювального полум'я, видом полум'я, способом зварювання, кутом нахилу пальника, застосуванням відповідного присадкового матеріалу.

Теплова потужність зварювального полум'я оцінюється по витраті ацетилену (л / г) і визначається за формулою:

де А - коефіцієнт теплової потужності (для маловуглецевої сталі А = 100 - 130 л / г · мм);

S - товщина металу, що зварюється, мм.

За потужністю полум'я визначають номер наконечника пальника. При використанні газового зварювання для виготовлення металевих виробів кращим типом з'єднання є стикове. Напусткові і таврові з'єднання внаслідок виникнення у виробі значних напружень небажані, а при зварюванні виробів великої товщини неприпустимі. Зварювання сталей товщиною до 2 мм здійснюється без скосу кромок і без зазору між листами або з відбортовкою кромок без присадкового металу. При товщині листа 2 - 5 мм з'єднання встик виконують без скосу кромок, але з відповідним зазором. Сталь завтовшки більше 5 мм зварюють тільки встик із застосуванням одностороннього або двостороннього скосу крайок. При товщині металу більше 5 мм застосовують правий спосіб зварювання, при якому пальник рухається попереду зварювального дроту зліва направо (рисунок 5.4, а). Полум'я направлено на наплавлений метал, що сприяє більш якісному формуванню шва, збільшує продуктивність, зменшує витрату ацетилену, але при малих товщинах може привести до пропалу металу. При товщині металу до 5 мм застосовують лівий спосіб зварювання (рис. 4, б), при якому пальник рухається справа наліво. Присадочний пруток знаходиться зліва від пальника і пересувається попереду полум'я, спрямованого від наплавленого металу в сторону основного металу, на нагрів якого витрачається значна частина тепла, в результаті чого наплавлений метал швидко охолоджується.

а - правий; б - лівий.

Рисунок 5.4 - Способи газового зварювання

Кут нахилу пальника до зварюваної поверхні залежить від товщини металу. При її збільшенні потрібна велика концентрація тепла і відповідно великий кут нахилу пальника (рисунок 5.5).

Рисунок 5.5 - Зміна кута нахилу пальника в залежності

від товщини металу, що зварюється

Діаметр присадкового дроту d (мм) визначають залежно від обраного способу зварювання і товщини металу, що зварюється S (мм) за такими формулами:

при лівому способі: d = S / 2 + 1;

при правом способі: d = S / 2.

При зварюванні виробів товщиною більше 15 мм діаметр дроту приймають не більше 6 - 8 мм.

В якості присадкового матеріалу слід застосовувати дріт або прутки, близькі за хімічним складом до металу зварюваних виробів. Для зварювання чавуну застосовують спеціальні литі чавунні стержні; для наплавки зносостійких покриттів - литі стрижні з твердих сплавів. Для зварювання кольорових металів і деяких спеціальних сплавів використовують флюси, які можуть бути у вигляді порошків або паст. Для зварювання міді і її сплавів - кислі флюси (буру, буру з борною кислотою); для зварювання алюмінієвих сплавів - безкисневі флюси на основі фтористих або хлористих солей літію, калію, натрію і кальцію. Роль флюсу полягає в розчиненні оксидів та утворенні шлаків, легко спливаючих на поверхню зварювальної ванни, а також запобіганні розплавленого металу від подальшого окислення в процесі зварювання, покриваючи його тонкою плівкою. Під флюси можна вводити елементи, розкислюючі і легуючі наплавлений метал.

Швидкість зварювання V (м / ч) визначається глибинної проплавлення і залежить від властивостей металу:

V = C / S,

де С - коефіцієнт швидкості зварювання, мм / год;

для вуглецевих сталей С = 12 - 15;

S - товщина металу, мм.

Час зварювання t (г) визначають з рівняння:

t = L / V,

де L - довжина шва, м;

V - швидкість зварювання, м / ч.

Повна витрата пального газу Q (л) визначається за формулою:

Q = q · t,

де q - теплова потужність зварювального полум'я, л / год;

t - час зварювання, ч.

Висновок: на даній практичній роботі ми вивчили суть, технологію та техніку газового зварювання, ознайомилися з методикою розрахунку режимів зварювання, провели розрахунок за конкретними вихідними даними.

5.3 Контрольні питання

1. Сутність газового зварювання.

2. Область застосування газового зварювання.

3. Отримання, зберігання та транспортування ацетилену.

4. Склад газозварювального поста.

5. Характеристика застосовуваних газів.

6. Характеристика пальників і їх призначення.

7. Призначення газових редукторів.

8. Будова ацетилено - кисневого полум'я.

9. Види полум'я і область їх застосування.

10. Основні параметри режиму газового зварювання.

11. Тиск кисню і ацетилену в балонах і перед пальниками.

12. Основні способи газового зварювання та їх характеристика.

13. Зварювальні матеріали.

Поиск по сайту: