Основные положения

ГАЗОВАЯ СВАРКА

Лабораторная работа № 4

Цель работы:

Ознакомиться с оборудованием, применяемыми материалами и технологией газовой сварки.

Описать технологию газовой сварки малоуглеродистой стали в нижнем положении.

Подобрать режим сварки, рассчитать полный расход горючего газа.

При газовой сварке расплавление кромок свариваемого изделия и присадочной проволоки осуществляется теплом, выделяющимся при сжигании горючего газа в смеси с кислородом. Газовую сварку применяют при изготовлении сварных изделий из тонколистовой стали, медных и алюминиевых сплавов, при исправлении дефектов в чугунных и бронзовых отливках, а также при различных ремонтных работах.

Кислород, используемый для сварочных работ, получают из воздуха методом глубокого охлаждения и поставляют к месту потребления в

стальных баллонах голубого цвета с черной надписью «Кислород». Водяная емкость баллона 40 литров и при давлении 15 МПа он вмещает 6 м3газообразного кислорода.

В качестве горючих газов могут быть использованы ацетилен, водород, природный и нефтяной газ, пары бензина и керосина. Наибольшее применение получил ацетилен, так как он дает при горении в технически чистом кислороде самую высокую температуру пламени, достигающую 3150 оС.

Ацетилен (С2Н2) – бесцветный газ с характерным запахом, воспламеняется при 420 оС, становится взрывоопасным при сжатии свыше 0,18 МПа, а также при длительном соприкосновении с медью и серебром.

Ацетилен получают в ацетиленовых генераторах при взаимодействии карбида кальция с водой:

СаС2 + Н2О → С2Н2 + Са(ОН)2.

К месту сварки ацетилен поставляется в стальных баллонах

вместимостью 40 литров, в которых при максимальном давлении 1,9 МПа содержится примерно 5,5 м3 газа. Для обеспечения безопасного хранения и транспортировки ацетилена, баллон заполнен пористым активированным углем, который пропитан ацетоном. В одном объеме ацетона растворяется 23 объема ацетилена. Баллон окрашен в белый цвет с надписью «Ацетилен» красного цвета.

Схема газового поста с питанием от баллонов показана на рисунке 1.

1 – сварочная горелка; 2 – гибкий шланг; 3 – редуктор;

4 – баллон с ацетиленом; 5 – баллон с кислородом

Рисунок 1 - Схема газосварочного поста с питанием от баллонов

К вентилям баллонов крепятся газовые редукторы, которые предназначаются для снижения давления газа, поступающего из баллона к горелке, и поддержания постоянства установленного давления во время работы. Газовые редукторы имеют обычно два манометра, один из которых измеряет давление газа на входе в редуктор, второй – на выходе из него. Редукторы для различных газов отличаются лишь устройством присоединительной части, которая соответствует устройству вентиля соответствующего баллона и исключает ошибочную установку, например, ацетиленового редуктора на кислородный баллон. Корпус редуктора окрашивают в определенный цвет, например, голубой для кислорода, белый для ацетилена. К сварочной горелке кислород и ацетилен от редукторов подаются через специальные резиновые шланги.

Газосварочные горелки служат для смешивания в требуемой пропорции кислорода и ацетилена, подачи горючей смеси к месту сварки и создания концентрированного пламени требуемой мощности.

По принципу действия горелки подразделяются на инжекторные и безинжекторные (рисунок 2). В инжекторных горелках поступление горючего газа (ацетилена) происходит за счет подсоса его струей кислорода, который, вытекая с большой скоростью из сопла инжектора, создает разряжение в каналах, по которым поступает ацетилен. Давление кислорода должно быть при этом равным 0,2…0,4 МПа, а давление ацетилена на входе в горелку может быть 0,001…0,002 МПа.

а – инжекторные; б – безинжекторные;

1 – ствол горелки; 2 – гайка; 3 – наконечник; 4 – мундштук;

5 – смесительная камера; 6 – инжектор; 7 – вентиль; 8 – штуцер присоединительный

Рисунок 2 - Схемы ацетиленовых горелок

Горелки этого типа имеют сменные наконечники с различными диаметрами выходных отверстий инжектора и мундштука, что позволяет регулировать в широких пределах мощность

ацетиленокислородного пламени, поддерживая достаточно высокую скорость истечения газов из горелки. Наиболее распространенные инжекторные горелки «Звезда» и ГС-3 имеют семь номеров сменных наконечников (таблица 1).

Горелки большой мощности и многопламенные, работающие в тяжелых условиях, при высокой температуре, обычно делаются без- инжекторными, в них оба газа – кислород и ацетилен – поступают под одинаковым давлением в пределах 0,01…0,15 МПа.

Таблица 1 Техническая характеристика инжекторных горелок «Звезда» и

ГС-3

В зависимости от соотношений объемов ацетилена и кислорода, подаваемых в горелку, изменяется состав пламени. Если на 1 объем ацетилена подается примерно 1…1,2 объема кислорода, то весь ацетилен полностью сгорает и такое пламя называется нормальным.

Пламя состоит из трех зон: ядра пламени 1, восстановительной зоны 2 и факела 3 (рисунок 3).

Ядро ослепительно белого цвета, имеет форму конуса с закругленным концом. В ядре происходит постепенный нагрев до температуры воспламенения газовой смеси, поступающей из мундштука. Восстановительная зона имеет значительно более темный цвет, чем ядро, и наиболее высокую температуру на расстоянии 3…5 мм от края ядра. В факеле протекает горение ацетилена за счет атмосферного кислорода. Нормальное пламя используют для сварки малоуглеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей, а также меди, магниевых сплавов, алюминия, цинка, свинца и др.

1 – ядро; 2 – восстановительная зона; 3 – факел пламени

Рисунок 3 - Строение сварочного ацетиленокислородного пламени

При увеличении содержания кислорода (О2 / С2Н2 > 1,2) пламя приобретает голубоватый оттенок и имеет заостренную форму ядра.

Такое пламя называется окислительным и может быть использовано только при сварке латуни. В этом случае избыточный кислород образует с цинком, содержащимся в латуни, тугоплавкие оксиды, пленка которых препятствует дальнейшему испарению цинка.

При увеличении содержания ацетилена (О2 / С2Н2 <1) пламя становится коптящим, удлиняется и имеет красноватый оттенок. Такое пламя называют науглероживающим и применяется для сварки высокоуглеродистых сталей, чугуна, цветных металлов и наплавке твердых

сплавов, так как в этом случае компенсируется выгорание углерода и восстанавливаются оксиды цветных металлов.