Сутність газового зварювання

Індивідуальне завдання

 

Сутність газового зварювання.

При газополум'яної обробки  металів як джерела теплоти використовується газове полум'я - полум'я горючого газу, що спалюється для цієї мети в кисні в спеціальних пальниках.

Як горючих газів використовують ацетилен, водень, природні гази, нафтовий газ, пари бензину, гасу та ін Найбільш високу температуру в порівнянні з полум'ям інших газів має ацетіленокіслородное полум'я, тому воно знайшло найбільше застосування.

Газова зварювання-це зварювання плавленням, при якій метал в зоні з'єднання нагрівається до розплавлення газовим полум'ям (рис.8).

При нагріванні газовим полум'ям 4 кромки зварюються заготовок 1 розплавляються разом з присадним металом 2, який може додатково вводитися в полум'я  пальника 3. Після затвердіння рідкого металу утворюється зварний шов 5.

До переваг газового зварювання відносяться: простота способу, нескладність обладнання, відсутність джерела електричної енергії.

До недоліків газового зварювання відносяться: менша продуктивність, складність механізації, велика зона нагріву і більш низькі механічні властивості зварних з'єднань, ніж при дуговому зварюванні.

Газове зварювання використовують при виготовленні та ремонті виробів  з тонколистової сталі товщиною 1-3 мм, зварюванні чавуну, алюмінію, міді, латуні, наплавленні твердих сплавів, виправленні дефектів лиття та ін

Матеріали, застосовувані  при газовому зварюванні.

Кисень

Кисень при атмосферному тиску і звичайній температурі газ без кольору і запаху, трохи важче повітря. При атмосферному тиску і температурі 20 гр. маса 1м3 кисень дорівнює 1.33 кг. Згоряння горючих газів і парів горючих рідин у чистому вигляді кисні відбувається дуже енергійно з великою швидкістю, а виникнення в зоні горіння виникає висока температура.

Для отримання зварювального  полум'я з високою температурою, необхідно для швидкого розплавлення металу в місці зварювання, горючий  газ або пари горючої рідини спалюють у суміші з чистим киснем.

При виникненні стисненого газоподібного кисню з маслом або жирами останні можуть самозайматися, що може бути причиною пожежі. Тому при  поводженні з кисневими балонами і апаратурою необхідна ретельно стежити за тим, щоб на них не падали навіть незначні сліди масла і  жирів. Суміш кисню з горючих  рідин при певних співвідношеннях кисню і пального речовини вибухає.

Технічний кисень добувають  з атмосферного повітря який піддають обробці в повітророзподільних установках, де він очищається від вуглекислоти й осушується від вологи.

Рідкий кисень зберігають і перевозять у спеціальних посудинах з хорошою теплоізоляцією. Для зварювання випускають технічний кисень трьох сортів:

• вищого, чистотою не нижче 99.5%
• першого сорту чистотою 99.2%
• другого сорту чистотою 98.5% за об'ємом.

Залишок 0.5-0.1% становить азот і аргон

Ацетилен

Як пальне газу для газового зварювання набув поширення ацетилен з'єднання кисню з воднем. При нормальній to і тиском ацетилен знаходиться в газоподібному стані.

Ацетилен безбарвний газ. У ньому присутні домішки сірководню та аміак.

Ацетилен є вибухонебезпечний  газ. Чистий ацетилен здатний вибухати при надлишковому тиску понад 1.5 кгс / см ², при швидкому нагріванні до 450-500С. Суміш ацетилену з повітрям вибухати при атмосферному тиску, якщо в суміші міститься від 2.2 до 93% ацетилену за обсягом. Ацетилен для промислових цілей отримують розкладанням рідких горючих дією електродугового розряду, а так само розкладанням карбіду кальцію водою.

Гази замінники ацетилену.

При зварюванні металів можна  застосовувати інші гази і пари рідин. Для ефективного нагрівання і розплавлення металу при зварюванні необхідно щоб t _o полум'я була приблизно у два рази перевищувала t _o плавлення сваріемого металу.

Для згоряння горючих різних газів потрібно різне кількість кисню подається в пальник.

Гази замінники ацетилену  застосовують у багатьох галузях  промисловості. Тому їхнє виробництво  і видобуток у великих масштабах і вони є дуже дешевими, в цьому їх основна перевага перед ацетиленом.

Внаслідок більш низькою t _o полум'я цих газів застосування їх обмежене деякими процесами нагрівання і плавлення металів.

При зварюванні ж сталі  з пропаном або метаном доводиться застосовувати зварний дріт містить підвищену кількість кремнію і марганцю, використовуваних як розкислювачів, а при зварюванні чавуну і кольорових металів використовувати флюси.

Гази - замінники з низькою  теплопровідної здатністю неекономічно транспортувати в балонах. Це обмежує  їх застосування для газополум'яної обробки.

Таблиця. Горючі гази для зварювання та різання.

Горючі гази	Температура полум'я при  згорянні в кисні	Коефіцієнт заміни ацетилену
Ацетилен	3150	1,05
Водень	2400-2600	5,2
Метан	2400-2500	1,6
Пропан	2700-2800	0,6
Пари гасу	2400-2450	1-1,3

Зварювальні дроту і  флюси

У більшості випадків при  газовій зварці застосовують присадні дріт близьку за своїм хім. складу до зварюваного металу.

Не можна застосують для  зварювання випадкову дріт невідомої марки.

Поверхня дроту повинна бути гладкою і чистою без слідів окалини, іржі, масла, фарби й інших забруднень. Температура плавлення дроту повинна бути рівна або трохи нижче t _oплавлення металу.

Дріт повинна плавиться спокійно і рівномірно, без сильного розбризкування і скипання, утворюючи при застиганні щільний однорідний метал без сторонніх включень і інших дефектів.

Для газового зварювання кольорових металів (міді, латуні, свинцю), а так  само нержавіючої сталі в тих  випадках, коли немає відповідної дроту, застосовують у вигляді виключення полоски нарізаний з листів тієї ж марки, що і зварює метал.

Флюси

Мідь, алюміній, магній та їх сплави при нагріванні в процесі  зварювання енергійно вступають  в реакцію з киснем повітря або зварювального полум'я (при зварюванні окислювальним полум'ям), утворюючи оксиди, які мають більш високу to плавлення, ніж метал. Окисли покривають краплі розплавленого металу тонкою плівкою і цим сильно ускладнюють плавлення частинок металу при зварюванні.

Для захисту розплавленого  металу від окислення і видалення  оксидів застосовують зварювальні  порошки або пасти, звані флюсами. Флюси, попередньо нанесені на присадні дріт або пруток і кромки металу, що зварюється, при нагріванні розплавляються і утворюють легкоплавкі шлаки, що спливають на поверхню рідкого металу. Плівка шлаків прокривает поверхню розплавленого металу, захищаючи його від окиснення.

Склад флюсів вибирають в  залежності від виду і властивостей металу, що зварюється.

Як флюси застосовують прокаленную буру, борну кислоту. Застосування флюсів необхідно при  зварюванні чавуну і деяких спеціальних  легованих сталей, міді та її сплавів. При зварюванні вуглецевих сталей не застосовують.

Апаратура й устаткування для газового зварювання.

Водяні запобіжні затвори

Водяні затвори захищають  ацетиленовий генератор і трубопровід  від зворотного удару полум'я  з зварювального пальника і різака. Зворотним ударом називається запалення ацетиленово-кисневої суміші в каналах пальника або різака.

Водяний затвор забезпечує безпеку робіт при газовій  зварці та різанні і є головною частиною газозварювального посту. Водяний затвор повинен містяться завжди в справному стані, і бути наповнений водою до рівня контрольного крана.

Водяний затвор завжди включає  між пальником або різаком і ацетиленовим генератором або газопроводом.

Балон для стислих газів

Балони для кисню та інших стислих газів є сталеві  циліндричні посудини. У горловині  балона зроблено отвір з конусної різьбленням, куди ввертається запірний вентиль. Балони безшовні для газів високих тисків виготовляють з Турбо вуглецевої і легованої сталі. Балони забарвлюють з зовні в мов цвіт, в залежності від роду газу. Наприклад, кисневі балони в блакитний колір, ацетиленові в білий водневі в жовто-зелений для інших горючих газів в червоний колір.

верхній сферичній частині  балона не фарбують і на ній вибивають  паспортні дані балона.

Балон на зварювальному посту  встановлюють вертикально і закріп хомутом.

Вентилі для балонів

Вентилі кисневих балонів  виготовляють з латуні. Сталь для  деталей вентиля застосовувати  не можна так як вона сильно кородує  в середовищі стисненого вологого кисню.

Ацетиленові вентилі виготовляють зі сталі. Забороняється застосовувати  мідь і сплави, що містять понад 70% міді, так як з міддю ацетилен може утворювати вибухову з'єднання - ацетиленові  мідь.

Редуктори для стислих  газів

Редуктори слугують для пониження  тиску газу, відібраного з балонів (або газопроводу), і підтримки цього тиску постійним незалежно від зниження тиску газу в балоні. Принцип дії і основні деталі у всіх редукторів приблизно однакові.

За конструкції бувають  редуктори однокамерні та двокамерні. Двокамерні редуктори мають дві  камери редукування, що працюють послідовно, дають більш постійне робоче тиск і менш схильні до замерзання при великих витратах газу.

Рукава (шланги) служать для  підведення газу в пальник. Вони повинні мати достатню міцність, витримувати тиск газу, бути гнучкими і не утрудняти рухів зварника. Шланги виготовляють з вулканізованої гуми з прокладками з тканини. Випускаються рукави для ацетилену і кисню. Для бензину і гасу застосовують шланги з бензостойкой гуми.

Зварювальні пальники

Зварювальна пальник служить  основним інструментом при ручному газовому зварюванні. У пальнику змішують в потрібних кількостях кисень і ацетилен. Настає горюча суміш витікає з каналу мундштука пальника із заданою швидкістю і, згораючи, дає стійку зварювальне полум'я, яким розплавляють основної і присадочний метал у місці зварювання. Пальник служить також для регулювання теплової потужності полум'я шляхом зміни витрати пального газу і кисню.

Пальники бувають інжекторні і безінжекторние. Служать для  зварювання, паяння, наплавлення, підігріву сталі, чавуну і кольорових металів. Найбільшого поширення набули пальники інжекторного типу. Пальник складається з мундштука, з'єднувального ніпеля, трубки наконечника, змішувальної камери, накидної гайки, інжектора, корпусу, рукоятки, ніпеля для кисню та ацетилену.

Пальники діляться на потужності полум'я:

1. Мікромалой потужності (лабораторні) Г-1;
2. Малої потужності Г-2. Витрата ацетилену від 25 до 700 л. на годину, кисню від 35 до 900 л. на годину. Комплектуються наконечниками № 0 до 3;
3. Середньої потужності Г-3. Витрата ацетилену від 50 до 2500 л. на годину, кисню від 65 до 3000 л. на годину. Наконечники № 1-7;
4. Великий потужності Г-4.

Також є пальники для газів замінників ацетилену Г-3-2, Г-3-3. Комплектуються наконечниками з № 1 по № 7.

Техніка зварювання.

У практиці застосовують два  способи зварювання - правий і лівий (див. рис.8) При правому способі  зварювання ведуть зліва на право, зварювальне  полум'я направляють на зварену  ділянку шва, а присадні дріт переміщують слідом за пальником. Так як при правому способі полум'я направлено на зварену шов, то забезпечується кращий захист зварювальної ванни від кисню та азоту повітря, велика глибина плавлення, уповільнене охолодження металу шва в процесі кристалізації. Теплота полум'я розсіюється менше, ніж при лівому способі, тому кут оброблення крайок робиться не 90 °, а 60-70 °, що зменшує кількість наплавленого металу і викривлення. При правому способі продуктивність на 20-25% вище, а витрата газів на 15-20% менше, ніж при лівому. Правий спосіб доцільно застосовувати при зварюванні металу товщиною понад 5 мм і металів з великою теплопровідністю.

При лівому способі зварювання ведуть справа наліво, зварювальне  полум'я направляють на ще не зварені  кромки металу, а присадні дріт переміщують попереду полум'я. При лівому способі зварювальник добре бачить зварюваний метал, тому зовнішній вигляд шва краще, ніж при правому способі; попередній підігрів кромок зварюється металу забезпечує гарне перемішування зварювальної ванни. Завдяки цим властивостям лівий спосіб найбільш поширений і застосовується для зварювання тонколистових матеріалів і легкоплавких металів.

Потужність зварювального  пальника при правому способі вибирають з розрахунку 120-150 дм ^ 3 / год ацетилену, а при лівому -100-130 дм ^ 3 / год на 1 мм товщина металу, що зварюється.

Діаметр присадочной дроту вибирають в залежності від товщини металу, що зварюється і способу зварювання. При правому способі зварювання діаметр присадочной дроту d = S / 2 мм., Але не більше 6 мм, при лівому d = S / 2 + 1 мм, де S - товщина металу, що зварюється, мм

Швидкість нагріву регулюють  зміною кута нахилу a мундштука до поверхні металу, що зварюється (рис. 9, а).