книги из ГПНТБ / Технология металлов и конструкционные материалы учебное пособие

Раздел шестой

СВАРОЧНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Сваркой называется процесс получения неразъемных со­ единений за счет сил взаимодействия атомов.

Многочисленные способы сварки разделяются на две группы:

1)сварка плавлением (сварка в жидкой фазе) ;

2)сварка давлением (сварка в твердой фазе).

целое, образуя после охлаждения и затвердевания свар­ ное соединение.

Си а р к а д а в л е н и е м производится без нагрева или с нагревом металла до пластичного состояния с пос­ ледующим 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.

Г л а в а XVII

ГАЗОВАЯ СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

§ 74. Материалы, необходимые для процесса газовой сварки и резки

При газовой сварке для нагрева металла до плавления или до пластичного состояния попользуется тепло, кото­ рое получают и 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 темпера-

192

туру 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 аце­ тилена 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 темио-серото или коричневого цвета. Он получает­ ся в электрических печах путем спекания кокса с нега­

определенных размеров, после чего упаковывают в жес­ тяные герметически закрытые барабаны емкостью 100— 130 кг. При воздействии воды на карбид кальция полу­ чают C2H2 по реакции

CaQj + 2 Н20 = С2 Н2 + Са (ОН)2.

Практически для получения 1 м3 ацетилена расходует­ ся 4.3—4,5 кг технического карбида кальция.

Водород, природный газ, пары бензина и керосина не

можно применять для сварки стали . толщиной 5—б 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 кис­

Обычно в качестве присадочного материала использует­ ся проволока диаметром от 1 до б мм с химическим

7 Зак. 342

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 листового металла той же маржи, 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 окисло© свариваемых металлов. Флюс можно ис­ пользовать для легирования шва.

§ 75. Оборудование и приспособления для газовой сварки

Для организации поста газовой сварки необходимо иметь следующее оборудование и приспособление: аце­ тиленовый генератор (или ацетиленовый баллон),кисло­ родный баллон, кислородный редуктор (при использова­

Ацетиленовые генераторы. Ацетиленовый генератор— это аппарат, который служит для получения газа ацети­ лена из карбида кальция.

В зависимости от давления вырабатываемого ацети­

194

Рис. 78. Ацетиленовый генератор низкого давления АН В-1-66

Ацетиленовый генератор АНВ-1-66 (рис. 78) имеет производительность 1,25 м3/ч и рабочее давление 0,025— 0,03 МН/м2 (0,25—0,3 кге/см2). Корпус генератора / разделен перегородкой 2 на две части. В нижнюю часть

крышкой с резиновой прокладкой.

Генератор заполняется водой через верхнюю откры­ тую часть корпуса до отмеченного уровня. Затем откры­

вень ее в корпусе не станет ниже крана 7. Часть воды из реторты вытесняется ацетиленом в конусообразный со­ суд 3, что замедляет газовыделение в реторте. По мере расходования газа давление понижается, уровень воды в курпусе генератора вновь поднимается до крана 7 и во­ да снова начинает поступать в реторту. Таким образом, процесс разложения карбида и выделения газа регули­ руется автоматически в соответствии с отбором ацетиле­ на из генератора.

Защита генератора от взрыва при обратном ударе пламени из сварочной горелки или резака обеспечивает­ ся водяным затвором. Опасность взрыва появляется при закупорке выходного отверстия мундштука горелки расплавленным металлом; при увеличении скорости сго­ рания смеси вследствие нагрева мундштука горелки или при увеличении количества кислорода в горючей смеси.

Схема водяного затвора низкого давления и схемы его работы при различных условиях показаны на рис. 79.

Ацетилен поступает в затвор по центральной трубке 1 (рис. 79,а), вытесняя воду в наружную трубу 2. При обратном ударе пламени в центральной трубке образу­ ется водяная пробка, препятствующая прохождению взрывной волны через затвор в генератор.

Водяной затвор должен заполняться водой До уста­ новленного уровня.

Генератор может работать в зимних условиях при температуре до —25°С, не замерзая, так как его водо­ падающая система расположена внутри корпуса, вода а

196

| Ацетилен

котором, нагревается за счет тепла реакции разложения

днищем внизу и узкой горловиной вверху. В горловине

гидравлически на пробное давление 22 МН/м2 (220 кге/ /см2). Кислородные баллоны окрашивают в голубой цвет и на них делают надпись черными буквами «Кислород». Баллоны подлежат испытанию через каждые 5 лет. Для

198

дить, чтобы они не ударялись о металлические предме­ ты, не находились около открытого огня.

Баллоны для ацетилена заполняют специальным ак­ тивированным древесным углем или смесью угля, пем-

■зы и инфузорной земли. Эту массу пропитывают ацето­ ном, в котором ацетилен хорошо растворяется и пере­ стает быть взрывоопасным. В баллонах ацетилен нахо­ дится под давлением 1,5—1,6 МН/м2 (15—16 кгс/см2) . Ацетиленовые баллоны имеют те же размеры, что и кис­

для понижения давления газа, забираемого из баллона, и поддержания этого давления постоянным независимо от давления газа в баллоне. Кислородные редукторы мо­

манометром 3 фиксируется давление. Далее газ прохо­ дит через клапан 6 и попадает в камеру низкого давле­

служат для регулирования величины открытия клапана 6 и давления таза в камере низкого давления.

При ввертывании впита 10 сжимаются пружины / и 4 и повышается давление в камере 2, и наоборот. Установ­ ленное давление поддерживается автоматически посто­ янным. Если при уменьшении расхода газа потребите­ лем давление начинает возрастать, то газ в камере низ­ кого давления будет действовать с большей силой на мембрану 9, которая отойдет вниз и сожмет пружину 1, при этом пружина 4 прикроет клапан 6 до момента, по­ ка давление не станет первоначальным. При снижении давления в камере 2 происходит обратный процесс..

Кислородные редукторы могут быть одноступенчаты­ ми (ДК'П-1-65) и двухступенчатыми (РКД-8-11). В двух­ ступенчатых редукторах имеются две ступени редуциро­ вания, они сложнее что устройству и обеспечивают более постоянное давление газа на выходе.

Ацетиленовые редукторы одноступенчатые (АБО-5 и двухступенчатые (АБД-5) по принципу действия и кон­

199

структивному оформлению подобны кислородным. Отли­ чие состоит в том, что для присоединения к вентилю бал­ лона у ацетиленовых редукторов вместо накидной гайки имеется специальный хомут с нажимным винтом. Кис­ лородные редукторы окрашиваются в голубой цвет, аце­ тиленовые — в белый.

Шланги. Шланги служат для подвода газа к гррелке или резаку. Они должны обладать достаточной прочно­ стью, быть гибкими и не стеснять движений сварщика. Изготовляют их из вулканизированной резины с одной или двумя прокладками из льняной или бумажной тка­ ни.

давление не более 1,5 МН/м2 (15 кгс/см2).

Все шланги должны иметь цветной наружный слой; для 'кислорода — синий, ацетилена — красный, жидкого топлива — желтый. Чтобы сварщик мог свободно рабо­ тать, длина каждого шланга берется от 8 до 20 м.

Сварочные горелки. Сварочные горелки служат для смешивания горючего газа с кислородом и образования устойчивого пламени, которым нагревают и расплавля­ ют свариваемый металл.

Сварочные горелки по своему действию бывают ин­ жекторными и безынжекторными.

В инжекторных горелках (рис. 82) подаваемый аце­ тилен подсасывается струей кислорода, вытекающего с большой скоростью из отверстия сопла—инжектора. Ин­ жекторные горелки ГС-2 и ГС-3 используются при низ­ ком и среднем давлении ацетилена. К горелкам прила­

должно составлять 0,3—0,4 МН/м2 (3—4 кгс/см2), аце­ тилена 0,001—0,02 МН/м2 (0,01—0,2 кгс/см2).. Подачу газа в горелку регулируют кислородным и ацетиленовым . вентилями на корпусе горелки.

Ацетилено-кислородные резаки «Пламя-62», РУ-1-66 применяются для резки металла. Конструкция резака в той части, где происходит смешивание горючей смеси,

200