Вопрос 2. Способы газовой сварки (назначение, тех­ника выполнения).

В практике различают два способа ручной газовой сварки: правый и левый.

Левым способом газовой сварки (рис. 40, а) назы­вается такой способ, при котором сварку ведут справа налево, сварочное пламя направляют на еще несваренные кромки металла, а присадочную проволоку перемещают впереди пламени.

Левый способ наиболее распространен и применяет­ся при сварке тонких и легкоплавких металлов. При левом способе сварки кромки основного металла пред­варительно подогревают, что обеспечивает хорошее пе­ремешивание сварочной ванны. При этом способе свар­щик хорошо видит свариваемый шов, поэтому внешний вид шва получается лучше, чем при правом способе.

Правый способ сварки (рис. 40, 6) — это такой спо­соб, когда сварку выполняют слева направо, сварочное пламя направляют на сваренный участок шва, а при­садочную проволоку перемещают вслед за горелкой.

Мундштуком горелки при правом способе выпол­няют незначительные поперечные колебания.

Так как при правом способе пламя направлено на сваренный шов, то обеспечивается лучшая защита сварочной ванны от кислорода и азота воздуха и за­медленное охлаждение металла шва в процессе крис­таллизации. Качество шва при правом способе выше, чем при левом. Теплота пламени рассеивается мень­ше, чем при левом способе.

Поэтому при правом способе сварки угол разделки шва делается не 90°, а 60-70", что уменьшает количе­ство наплавляемого металла и коробление изделия.

Правый способ экономичнее левого, производитель­ность сварки при правом способе на 20-25% выше, а расход газов на 15-20% меньше, чем при левом.

Правый способ целесообразно применять при свар­ке деталей толщиной более 5 мм и при сварке метал лов с большой теплопроводностью. При сварке ме­талла толщиной до 3 мм более производителен ле­вый способ.

Рис. 40. Способы сварки: а - левый; б - правый

Мощность сварочной горелки для стали при пра­вом способе выбирается из расчета ацетилена 120-150 дм³/ч, а при левом — 100-130 дм³/ч на 1 мм тол­щины свариваемого металла.

Диаметр присадочной проволоки выбирается в за­висимости от толщины свариваемого металла и спосо­ба сварки.

При левом способе сварки диаметр присадочной проволоки 8 — 3/2 + 1 мм, а при правом 5 = 3/2 мм, где 5 — толщина свариваемого металла, мм.

3. Задача. Нужно, используя газовую сварку, соеди­нить трубы диаметром 45 мм, толщиной стенки 3 мм. Назовите диаметр проволоки, количество сло­ев сварки.

Трубы сваривают в один слой поворотным спосо­бом, левым способом, так как он применяется при сварке металла толщиной до 5 мм, диаметр проволо­ки 2,5 мм.

Билет № 17

Вопрос 1. Металлургические процессы при сварке плавлением.

Сварка отличается от других металлургических про­цессов следующими особенностями: а) происходит при высокой температуре нагрева; б) протекает с большой скоростью; в) характеризуется очень малыми объема­ми нагретого и расплавленного металла; г) при сварке имеет место быстрый отвод тепла от расплавленного металла сварочной ванны в прилегающие к ней зоны твердого основного металла; д) на расплавленный ме­талл в зоне сварки воздействуют окружающие его газы

и шлаки.

Высокая температура при сварке сильно ускоряет процессы плавления электродного и основного метал­ла, электродного покрытия и флюса. При. этом проис­ходит выделение газов (в основном за счет окисления углерода), испарение, разбрызгивание и окисление ве­ществ, участвующих в химических реакциях в зоне

сварки.

Молекулы кислорода, азота, водорода при высоких температурах дуги частично распадаются на атомы (диссоциируют). В атомарном состоянии эти элемен­ты обладают высокой химической активностью. Вслед­ствие этого окисление элементов, насыщение металла азотом, поглощение водорода в процессе сварки про­текают более интенсивно, чем при обычных метал­лургических процессах.

Малые объемы расплавленного металла в свароч­ной ванне и интенсивный отвод тепла в окружающий металл обусловливают кратковременность протекаю­щих химических реакций.

Химический состав, структура и плотность металла шва зависят от состава основного и присадочного ме­талла, характера и состава газов, окружающих жид­кий металл, режима сварки и прочих факторов.

Указанные особенности металлургических процес­сов при сварке затрудняют получение сварных швов высокого качества.

Рассмотрим основные реакции в зоне сварки для стали, как наиболее распространенного металла, под­вергаемого сварке.

Окисление. Кислород является наиболее вредной примесью в зоне сварки, так как окисляет элементы, входящие в состав металла шва, и ухудшает его каче­ство, образуя химические соединения — окислы.

Окисление элементов в основном происходит за счет кислорода, содержащегося в газах и шлаках свароч­ной зоны. В меньшей степени окисление может быть вызвано кислородом поверхностных окислов сварива­емого металла (окалины, ржавчины). При случайном увеличении длины дуги капли электродного металла могут окисляться кислородом окружающего воздуха. С железом кислород образует три окисла: FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄.

Наибольшее влияние на свойства стали оказывает оксид железа FeO, так как только он растворяется в железе. Растворимость оксида железа в стали зависит главным образом от содержания углерода и темпера­туры металла. С увеличением содержания углерода в стали растворимость оксида железа снижается. При высокой температуре стали растворимость оксида же­леза выше, чем при низкой температуре.

Поэтому при охлаждении стали происходит выпа­дение из раствора оксида железа FeO. При высоких скоростях охлаждения часть оксида железа остается в растворе, образуя шлаковые прослойки между зер­нами металла.

При сварке стали в первую очередь окисляется железо, поскольку оно является основным элементом в стали. Другие элементы, входящие в состав стали (углерод, кремний, марганец), окисляются (выгорают) тем быстрее, чем больше химическое сродство данно­го элемента с кислородом.

При сварке металла, покрытого ржавчиной, содер­жащаяся в ней влага испаряется, пары воды разла­гаются на водород и кислород, который окисляет же­лезо в FeO.

Присутствие кислорода в металле шва в виде твер­дого раствора или включений окислов понижает ме­ханические свойства, снижает стойкость металла про­тив коррозии, делает металл ломким.

Таким образом, главным условием получения на­плавленного металла высокого качества является его защита от окисления кислородом окружающей сре­ды. Это достигается созданием вокруг расплавленного металла защитной среды из газов и шлаков, а также раскислением металла шва.

Раскисление. Процесс удаления кислорода из на­плавленного металла с целью повышения его каче­ства называется раскислением. Раскисление ведется путем введения в сварочную ванну элементов — рас-кислителей (марганец, кремний, алюминий, титан). Раскислители входят в состав сварочной проволоки или электродных покрытий и флюсов, откуда они по­ступают в сварочную ванну, вступают в реакцию с оксидом железа FeO, выводя его в шлак.

Рафинирование — процесс удаления вредных при­месей из сварного шва (сера, фосфор). Серу удаляют введением марганца, который образует химическое соединение (сернистый марганец), не растворимое в жидком металле, которое полностью переходит в шлак. Фосфор также в ходе химических реакций переходит в шлак.

Легирование — процесс введения в сплав элемен­тов, придающих ему требуемые свойства. Путем леги­рования металла шва его пополняют элементами, со­держание которых уменьшилось вследствие выгорания их при сварке. Легирующие элементы входят в состав проволоки электрода, его покрытие, во флюс. Чем луч­ше раскислен наплавленый металл, тем большее коли­чество легирующего элемента им усваивается.

Рассмотрим вопрос о строении сварного шва.

Сварной шов имеет следующие зоны: основной ме­талла, металл шва, зона сплавления, зона термичес­кого влияния.

Основной металл, который в процессе сварки на­гревается и частично расплавляется. Чем выше тем­пература нагрева, тем большие изменения будет пре­терпевать металл.

Металл шва образуется в результате кристаллиза­ции расплавленных основного и электродного (приса­дочного) металлов. Доля электродного металла шва составляет при ручной дуговой сварке от 50 до 70%, при сварке под флюсом — от 30 до 40%.

Зона сплавления, расположенная на границе между основным и наплавленным металлом. Если зерна ос­новного и наплавленного металла хорошо срослись и как бы проникают друг в друга, то такие швы облада­ют наибольшей прочностью. Зона сплавления имеет очень малую ширину и трудно различима, так как сливается с границей шва. Если между зернами ос­новного металла и металла шва имеется пленка окис­лов, то в этом месте шов обладает пониженной проч­ностью из-за нарушения сцепления частиц основного и наплавленного металла.

Зона термического влияния. За зоной сплавления располагается участок основного металла, где он не изменяет своего первоначального химического соста­ва. Однако структура основного металла на этом уча­стке меняется под влиянием нагревания при сварке. Этот участок носит название зоны термического (теп­лового) влияния» или зоны влияния.

Здесь основной металл уже не нагревается до тем­пературы плавления, хотя температура его достаточ­но высока и лежит в пределах 1100-1500 "С, что вы­зывает значительный рост зерен на данном участке, что влияет на прочность шва.

Ширина зоны термического влияния зависит от вида, способа и режима сварки — при ручной дуговой сварке она равна 2,5-6 мм, при механизированной сварке — 2,5-4 мм, при сварке в защитных газ;'.» — 1-2,5 мм.

Вопрос 2. Ручные резаки (назначение, устройство, принцип действия, требования техники безопасности). Резаки служат для смешения горючего газа с кисло­родом, образования подогревающего пламени и подачи к разрезаемому металлу струи режущего кислорода.

Ручные резаки для газовой .резки классифициру­ются по следующим признакам:

• по роду горючего газа, на котором они работают, — для ацетилена, газов-заменителей, жидких горючих;

• по принципу смешения горючего газа и кислорода — на инжекторные и безынжекторные;

• по назначению — на универсальные и специальные;

• по виду резки — для разделительной, поверхност­ной, кислородно-флюсовой, копьевой.

В настоящее время широкое применение получили универсальные резаки. К универсальным резакам предъявляют следующие основные требования: воз­можность резки стали толщиной от 3 до 300 мм и в любом направлении, устойчивость против обратных ударов, малая масса и удобство в обращении.

Как и сварочные горелки, резаки имеют инжек­торное устройство, обеспечивающее нормальную ра­боту при любом давлении горючего газа. Инжектор­ный резак отличается от инжекторной горелки тем, что имеет отдельный канал для подачи режущего кис­лорода и специальную головку, которая представляет собой два сменных мундштука — внутренний и на­ружный.

Ацетиленокислородный инжекторный резак (рис. 41) состоит из двух основных частей — ствола и наконеч­ника.

Рис. 41. Принципиальная схема инжекторного

Ствол состоит из рукоятки 7 с ниппелями 5 и б для присоединения кислородного и ацетиленового ру­кавов, корпуса 8 с регулировочными кислородным 4 и ацетиленовым 9 вентилями, инжектора 10, смеси­тельной камеры 12^ трубки 13, головки резака 1 с внут­ренним мундштуком 14 и наружным 15, трубки ре­жущего кислорода 2 с вентилем 3. Ствол присоединяя-, ется к корпусу 8 накидной гайкой 11.

Кислород из баллона поступает в резак через нип­пель 5 и в корпусе разветвляется по двум каналам. Часть газа, проходя через вентиль 4, направляется в

инжектор 10.

Выходя из инжектора с большой скоростью, струя кислорода создает разрежение и подсасывает ацети­лен, образующий с кислородом в камере 12 горючую смесь, которая* проходя через зазор между наружны­ми и внутренними мундштуками, сгорает, образуя подогревающее пламя.

Другая часть кислорода через вентиль 3 поступает в трубку 2 и, выходя через центральный канал внут­реннего мундштука 14, образует струю режущего кис­лорода.

Основной деталью резака является мундштук, ко­торый в процессе резки быстро изнашивается. Для получения качественного реза необходимо иметь пра­вильные размеры и необходимую чистоту каналов

мундштука.

Мундштуки, которые используются в резаках, раз­деляются на две группы.

К первой группе относятся цельные неразборные

мундштуки (рис. 42, а).

Ко второй группе относятся составные мундштуки, состоящие из двух самостоятельных имеют кольцевую щель для выхода горючей смеси (рис. 42, б). Горючая смесь поступает по кольцевому зазору между внутренним и наружным мундштука­ми. По центральному каналу внутреннего мундштука подается режущий кислород.

Конструкции многосопловых составных мундшту­ков изображены на рис. 42, в, г. Составные резаки с кольцевой щелью легче изготовлять и заменять. Пе­ред началом работы необходимо ознакомиться с инст­рукцией по эксплуатации резака и убедиться в его исправности.

Прежде чем начать работу, проверяют правильность присоединения шлангов к резаку (кислородный шланг присоединяют к штуцеру с правой резьбой, шланг с горючим газом — к штуцеру с левой резьбой), инжек-цию в каналах горючего газа, герметичность всех разъемных соединений.

Рис. 42. Схемы конструкций мундштуков: а — неразборные; б — составные; в, г — многосопловые

Резак зажигают в такой последовательности,

1. Открывают на 1-4 оборота вентиль подогрева кислорода и создают разрежение в газовых каналах, затем открывают вентиль для газа и зажигают горю­ чую смесь.

2. Подогревающее пламя регулируют кислородным и газовым вентилями.

После этого приступают к резке. Металл нагревают подогревающим пламенем до соломенного цвета, от­крывают вентиль режущего кислорода и выполняют резку.

3. Если нужно погасить пламя, то в первую оче­редь перекрывают вентиль горючего газа, а затем — кислородный.

В процессе резки по мере нагрева мундштука необ­ходимо регулировать подогревающее пламя до нор­мального. При сильном нагреве наконечника его ох­лаждают водой.

4. Чтобы вода не попадала в каналы резака, закры­вают только газовый вентиль, оставляя кислородный открытым.

5. При засорении каналов мундштуков их прочи­щают медной или алюминиевой иглой. При разборке резаков сначала отсоединяют ствол от корпуса, затем из корпуса вывертывают кислородный и газовый вен­тили, инжектор и снимают наружный и внутренний мундштуки.

6. При резке могут возникнуть следующие неисп­равности: отсутствие подсоса в канале горючего газа, вентили не перекрывают подсоса в канале горючего газа, частые хлопки пламени, утечка газа в соедине­ниях и др.

Отсутствие подсоса в газовом канале возникает из-за засорения инжектора, смесительной камеры и ка­налов мундштука, плохой затяжки инжектора и на­кидной гайки смесительной камеры.

Частые хлопки пламени возникают при засорении мундштука, инжектора и смесительной камеры, при перегреве мундштука или недостаточном давлении подогревающего кислорода.

Утечка газа в соединениях вызывается ослаблени­ем соединений и износом прокладок. Все мелкие не­исправности — перекос мундштуков, негерметичность соединений, прочистка инжектора и каналов мундш­туков, снятие нагара и брызг с поверхности мундшту­ка и др. резчик устраняет во время работы. Более слож­ный ремонт, требующий специального инструмента, выполняется с разрешения руководства предприятия.

3. Задача. Назовите максимально допустимое ра­бочее давление, которое может быть при работе с кислородным баллоном, ацетиленовым баллоном, аце­тиленовым переносным генератором.

Кислородный баллон рассчитан на рабочее давле­ние 15 МПа, ацетиленовый — максимальное давление 3 МПа, ацетиленовый генератор — низкого давления до 0,02 МПа, среднего — от 0,02 до 0,15 МПа.

Билет № 18