Контент-платформа Pandia.ru:     2 872 000 материалов , 128 197 пользователей.     Регистрация


Газовая сварка и резка металлов

 просмотров


ГАЗОВАЯ СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Лабораторная работа №4

1.  Газовая сварка и резка металлов

1.1. Основные понятия

При газовой сварке для расплавления металла применяют высокотемпературное пламя, которое получается при сжигании горючего газа в кислороде на выходе из мундштука горелки. В качестве горючего газа используется чаще всего ацетилен (С2Н2), вследствие его технико-экономических преимуществ, одним из которых является наиболее высокая температура пламени (C31500 С). Таким пламенем можно сваривать углеродистые и низколегированные стали толщиной 0,5 - 12мм.

С2Н2 - это бесцветный газ с характерным запахом, благодаря примесям сернистого и фтористого водорода. Он взрывоопасен.

Иногда для сварки и, особенно для резки используют другие горючие газы. В этих случаях кислород способствует интенсивному горению горючего газа и получению высокой температуры сварочного пламени.

1.2. Строение газосварочного пламени

Ацетилено-кислородное пламя бывает нормальным, окислительным науглероживающим. Тип пламени достигается соотношением газов, которое регулируется вентилями. Для образования пламени при использовании инжекторной горелки, необходимо сначала открыть кислородный вентиль, а затем ацетиленовый.

Нормальное пламя (рис.4.1) достигается подачей в горелку 1,1÷1,2 объема кислорода на один объем С2Н2:

-  первая зона представляет собой смесь С2Н2 с кислородом, истекающая из горелки. Она видна в пламени как белое яркое пятно (ядро);

вторая зона представляет собой результат неполного сгорания С2Н2. Она видна в пламени как слабо-фиолетовый ореол первой зоны и характеризуется наличием свободного водорода и окиси углерода. Вторая зона называется восстановительной;

-  третья зона (факел) имеет пурпурно-фиолетовый цвет и называется окислительной зоной.

Рисунок 4.1. Строение газосварочного

пламени

Окислительное пламя образуется при чрезмерном избытке кислорода. При этом резко сокращается пламя, ядро заостряется, вторая зона пропадает. Окислительное пламя при сварке не применяется, но пригодно для резки.

Науглероживающее пламя получается при избытке С2Н2. При этом пламя и ядро увеличивается, вторая зона пропадает, и пламя становится коптящим. Имеющийся свободный углерод второй зоны будет вступать в реакцию с ванной жидкого металла и будет науглероживать ее. Это пламя применяется для сварки чугунов, цветных металлов и некоторых сталей.

1.3. Оборудование и инструмент газовой сварки

В оборудование поста газосварщика входят: газовые или ацетиленовые баллоны, ацетиленовые генераторы, газовые редукторы, сварочные горелки, шланги для подвода газов и стол.

Газовые баллоны наиболее распространены водяной емкости 40л, диаметром 214÷220 мм, высотой 1390 мм и весом 50÷60 кг. Газовая емкость баллона 6 м3 при давлении 15 МПа. Окрас баллонов зависит от транспортируемого газа: кислород – голубой цвет с надписью черными буквами; С2Н2 – белый цвет с надписью красными буквами. Ацетиленовый баллон конструктивно отличается от кислородного тем, что он заполняется пористой массой, пропитанной ацетоном, а для уменьшения взрывоопасности имеет стальной вентиль.

Газовые редукторы применяют для питания сварочных постов газом из баллона. Они снижают давление газа до рабочего, поддерживают его постоянным и обеспечивают легкую регулировку рабочего давления.

Редукторы бывают прямого и обратного действия, различие между которыми состоит в том, что в первом случае газ из камеры высокого давления стремится открыть клапан, закрывающий отверстие камеры низкого давления, а во втором случае – закрывать клапан. Редукторы окрашены в цвет баллона, снабжены двумя манометрами, один из которых показывает давление газа в баллоне, другой – рабочее давление газа.

Ацетиленовые генераторы предназначены для получения С2Н2 разложением водой карбида кальция СаС2 по реакции:

СаС2 + 2Н2О = С2Н2 + Са (ОН)2 +Q

Теоретически для разложения 1 кг СаС2 надо затратить 0,37м3 С2Н2 , 1,156 кг гашеной извести и более 400 ккал тепла.

Ацетиленовые генераторы различаются:

-  по производительности: от 1 до 80 м3/ч;

-  по ряду установок: стационарного и передвижного типа;

-  по принципу взаимодействия карбида кальция с водой: вода на карбид, вода на карбид –вытеснение, карбид в воду, вытеснение, сухого разложения.

На рисунке 4.2 приведена схема ацетиленового генератора системы вода на карбид. Воду периодически подают на карбид, который находится в корзинке 1. Корзинку помещают в горизонтальную цилиндрическую реторту 2, герметически закрывающуюся снаружи. На пути следования газа от генератора к сварочной горелке устанавливают предохранительные водяные затворы 3, предотвращающие проникание кислородно-ацетиленового пламени в ацетиленовый генератор при его обратном ударе.

Рисунок 4.2. Схема ацетиленового

генератора системы вода на карбид

На рисунке 4.3 предоставлена схема стационарного ацетиленового генератора низкого давления типа ГНВ - 1,25, производительностью 1,25 м3/ч. Генератор состоит из верхней и нижней частей, разделенных перегородкой 6. В нижней части вварена реторта 3, в которой находится корзина 2 для карбида кальция. Имеются также вытеснитель 11, измеритель уровня воды 8, шланги для подачи воды 4 и отвода ацетилена 10, краны для воды 5 и газа 12. Все генераторы снабжены предохранительными водяными затворами.

Для подготовки генератора к работе необходимо открыть крышку 1 реторты и загрузить карбид кальция в корзину, после чего плотно закрыть крышку. Закрыть кран 5 и открыть кран 12. Корпус генератора заполняется водой до уровня шайбы-измерителя 8.

Для пуска генератора необходимо закрыть кран 12 и открыть кран 5. Вода через шланг 4 попадает в реторту и смачивает карбид кальция, а образующийся С2Н2 через трубку 7 собирается в газосборнике 15, из него по трубе 9 при открытом кране 12 поступает в предохранительный водяной затвор и далее идет к сварочной горелке.

Рисунок 4.3. Схема стационарного ацетиленового

генератора типа ГНВ - 1,25

В процессе выполнения газовой сварки возможны обратные удары. Обратный удар - это распространение взрывной волны или пламени в направлении от горелки к источнику горючего газа. Причинами обратного удара могут быть:

-  значительный избыток кислорода (большое давление, при котором скорость сгорания горючего газа превышает скорость истечения газа из горелки);

-  закупорка мундштука наконечника горелки. Это происходит в результате разбрызгивания металла и попадания горячей капли в выходное отверстие мундштука;

-  нагрев наконечника, при котором С2Н2 взрывается внутри горелки.

Для защиты генераторов от обратных ударов применяются предохранительные, чаще всего водяные, затворы. Действие водяного затвора открытого и закрытого типов основано на том, что взрывная волна и пламя, движущиеся навстречу потоку горючего газа, выводятся в атмосферу или гасятся внутри затвора.

Для стационарного ацетиленового генератора типа

ГНВ - 1,25 используется водяной затвор открытого типа. Затвор через воронку 13 заполняют водой до уровня контрольного крана 19. При нормальной работе С2Н2 проходит по газоотводной трубке 17, находящейся в предохранительной трубе 14 корпуса 16, через слой воды и накапливается в верхней части корпуса. Для предотвращения выхода газа в атмосферу служит рассекаИз верхней части С2Н2 через ниппель 18 поступает к сварочной горелке. При обратном ударе взрывная волна давит на воду, которая заходит в отверстие 21 газоподводящей трубки и создает водяную пробку, преграждая доступ взрывной волны в газопроводящую трубку. Смесь сгорающего газа с водой поднимается через зазор между газопроводящей и предохранительной трубками в воронку. Газ выходит в атмосферу, а вода возвращается в корпус. После каждого удара надо проверять уровень воды в затворе и, в случае надобности, доливать ее.

Сварочные горелки по принципу действия подразделяются на горелки равного давления (безинжекторные) и горелки низкого давления (инжекторные).

В промышленности наибольшее применение получила инжекторная горелка, так как она более безопасна и работает на

низком и среднем давлении (рис.4.4). Кислород под давлением от 0,1 до 0,4 МПа через регулировочный вентиль 6 и трубку 7 подается к инжектору 5. Выходя с большой скоростью из узкого канала инжекторного конуса, кислород создает значительное

 

Рисунок 4.4. Инжекторная горелка

разряжение в камере 4 и засасывает горючий газ, поступающий

через вентиль 8 в ацетиленовые каналы горелки 9 в камеру смешения 3, где образуется горючая смесь. Затем горючая смесь поступает по наконечнику 2 к мундштуку 1, из которого на выходе при сгорании образуется сварочное пламя.

Таблица 4.1. Техническая характеристика горелки типа ГС–53

Показатели

Номера наконечников

1

2

3

4

5

6

7

Примерная толщина свариваемого металла, мм

0,5-1,5

1-3

2,5-4

3,5-7

6,5-11

10-17,5

17-30

Расход ацетилена,

дм3/час

50-125

120-240

230-400

400-720

Расход кислорода,

дм3/час

55-135

130-260

250-430

430-770

Горелки этого типа обычно имеют семь номеров сменных наконечников с различными диаметрами выходных отверстий инжектора и мундштука, что позволяет регулировать мощность ацетилено-кислородного пламени (таблица 4.1).

В безинжекторных горелках ацетилен и кислород поступают при одинаковом давлении от 0,5 до 2 МПа. Эти горелки просты по конструкции и обеспечивают постоянство состава горючей смеси, но необходимость подачи горючего газа сравнительно большим давлением ограничивает их применение.

1.4. Резка металла. оборудование и инструмент

для кислородной резки

Для металла и применяют следующие виды сварки: кислородную, кислородно-флюсовую, плазменно-дуговую, дуговую с электродом и др. Наибольшее распространение получила кислородная и плазменная резка, которая подразделяется на разделительную, цель которой – отделить одну часть металла от другой, и поверхностную (огневую), цель которой – срезать слой металла.

Процесс газоплазменной кислородной резки основан на сжигании металла в среде кислорода, при котором пламя доводит металл до температуры горения, а мощная струя кислорода сжигает его и удаляет образовавшийся шлак. Количество выделяемого тепла при сжигании металла достаточно велико. Это позволяет горячему стекающему шлаку разогревать лежащие ниже слои металла (более 1 мм).

Металл, подлежащий кислородной резке, должен удовлетворять следующим условиям:

-  температура воспламенения металла в кислороде должна быть ниже температуры его плавления. Этому условию удовлетворяют стали, содержащие до 0,7 % углерода. Обычная резка металлов с большим содержанием углерода невозможна. То же происходит и при резке легированных сталей, с увеличением содержания примесей ухудшаются условия резки даже при малом содержании углерода;

-  температура плавления окислов металла должна быть ниже температуры плавления основного металла. Чугуны и цветные металлы не удовлетворяют этому условию, а, следовательно, обычным способом не режутся;

-  разрезанный металл должен обладать минимальной теплопроводностью.

Для резки используется такое же оборудование, как и для сварки, за исключением горелки, вместо которой применяется резак (рис.4.5).

Рисунок 4.5. Кислородный резак

В резаке конструктивно объединены подогревающая часть и режущая. Подогревающая часть аналогична сварочной горелки. Режущая часть состоит из дополнительной трубки 4 для подачи режущего кислорода. В мундштуке находится два концентрически расположенных отверстия для выхода подогревающего пламени 1 и режущей струи 2. Мундштук резака 3 образует прямой угол со стволом. При замене ацетилена другими горючими газами в резаке увеличивают сечения каналов инжектора и смесительной камеры. Ручная резка вследствие неравномерности перемещения резака и вибрации режущей струи не обеспечивает высокого качества поверхности реза, поэтому полость реза механически обрабатывают.

По назначению резаки подразделяются на универсальные, позволяющие производить разделительную резку различных фигур в любом направлении, и специальные, предназначенные для определенных операций (для вырезки отверстий и т. п.), а также для поверхностной резки.

1.5. Режим газовой сварки

Расход горючего газа и кислорода , дм3/час определяется по формуле:

, (4.1)

где k – удельный коэффициент:

- для низкоуглеродистых сталей k = 80÷150;

- для легированных сталей k = 70÷120;

- для чугуна k = 150÷200

S – толщина свариваемых деталей, мм.

, (4.2)

где w – отношение объема кислорода к ацетилену: w = 1,1÷2,5

Выбор типа горелки и номера наконечника производится исходя из данных, определяемых по формулам (4.1) и (4.2) и таблице 4.1.

Способ сварки определяется в зависимости от толщины свариваемых деталей.

Левый способ сварки применяется при сварке тонких листов до 5мм и легкоплавких металлов. Горелку перемещают справа налево, а присадочную проволоку передвигают спереди сварочного пламени. Мощность горелки при левой сварке устанавливается от 100 до 130 дм3 ацетилена в час на 1 мм толщины металла. Диаметр присадочной проволоки равен

S/2+1 (мм).

Правый способ сварки применяют при толщине металла свыше 5 мм. При сварке стали толщиной до 6мм обеспечивается полный провар без скоса кромок. Горелку двигают слева направо, а присадочную проволоку передвигают позади сварочного пламени. Мощность горелки устанавливается 120-150 дм3 ацетилена в час на 1 мм толщины металла. Диаметр присадочной проволоки равен S/2 (мм).

Угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла определяют по рисунку 4.6. С увеличением угла увеличивается количество тепла, передаваемого от пламени металлу (увеличивается скорость нагрева).

 

Рисунок 4.6. Угол наклона горелки к поверхности

свариваемой детали

Скорость сварки, V, м/час определяется по формуле:

, (4.3)

где В – коэффициент, учитывающий способ сварки:

- для левой сварки В=14;

- для правой сварки В=18.

S – толщина свариваемых деталей, мм.

Общее время, T, час, затрачиваемое на сварку, рассчитывается по формуле:

, (4.4)

где t газ – основное время, затрачиваемое на плавление

металла, час;

a – коэффициент использования сварочного поста:

a =0,6÷0,7.

Основное время t газ определяется по формуле:

, (4.5)

где b – коэффициент, учитывающий удельный расход С2Н2, по

количеству равен мощности горелки, т. е. расходу

ацетилена в дм3 в час на 1 мм толщины металла;

Qн – количество наплавленного металла в час, г:

Qн=Vн×r , (4.6)

где Vн – объем наплавленного металла, см3;

r – плотность наплавленного металла, r = 7,85 г/см3.

2. Содержание лабораторной работы

2.1. Цель и задачи лабораторной работы

В лабораторной работе необходимо: изучить устройство сварочного пламени; сущность процесса газовой сварки; оборудование поста газовой сварки и резки металлов; выполнить типовое задание.

2.2. Последовательность выполнения работы

2.2.1.  Ознакомиться с инструкцией по технике безопасности и

расписаться в журнале.

2.2.2. Получить индивидуальное задание (приложение Б).

2.2.3.  Изучить принцип работы оборудования и конструкции

инструментов для газовой сварки и резки металлов. 2.2.4. Выполнить схемы работы оборудования и эскизы

инструментов.

2.2.5.  Согласно индивидуального задания назначить режимы

газовой сварки: способ сварки; наклон горелки; диаметр

присадочной проволоки; скорость сварки; время,

затраченное на сварку. Результаты свести в таблицу 4.2.

2.2.6. Составить отчет о работе.

Таблица 4.2. Технологические параметры режима сварки

№ варианта

Марка металла

Толщина металла, мм

Расход

Тип горелки и номер наконечника

Способ сварки

Наклон горелки

Диаметр присадочной проволоки, мм

Скорость сварки, м/ч

Время на сварку, ч

Ацетилена,

дм3/ч

Кислорода, дм3/ч

2.3. Материалы и оборудование

1.  Газовый баллон.

2.  Ацетиленовый генератор.

3.  Газовый редуктор.

4.  Сварочная горелка.

Контрольные вопросы

1.  Опишите строение газосварочного пламени.

2.  Из чего состоит оборудование сварочного поста?

3.  Каких типов бывают ацетиленовые горелки?

4.  Опишите конструкцию и принцип работы газогенераторов предохранительного водяного затвора.

5.  Опишите типы сварочных горелок и резаков.

Приложение Б

Индивидуальные задания на выполнение

лабораторной работы №4

№ варианта

Материал

Деталей

Толщина

деталей, мм

Длина шва, мм

№ варианта

Материал

деталей

Толщина

деталей, мм

Длина шва, мм

1

Сталь 20

5

80

8

Чугун СЧ10

11

120

2

Сталь 40Х

7

100

9

Чугун СЧ15

4

170

3

Чугун СЧ10

11

140

10

Чугун СЧ25

9

150

4

Сталь 12Х18Н9Т

6

130

11

Сталь 35

3

110

5

Сталь 14Х17Н2

4

190

12

Чугун СЧ10

4

130

6

Сталь 10

12

80

13

Сталь ХВГ

8

90

7

Сталь 30Х13

5

110

14

Сталь 40Х

2

190

Прокомментируйте:

Регистрация
Мы в соцсетях:


Подпишитесь на рассылку:
Посмотрите по Вашей теме:

Проекты по теме:

Основные порталы, построенные редакторами

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумагиНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалоги
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьер

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказЭкономикаРегионы РоссииПрограммы регионов
История: СССРИстория РоссииРоссийская ИмперияВремя2016 год
Окружающий мир: Животные • (Домашние животные) • НасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШкола
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовМуниципалитетыМуниципальные районыМуниципальные образованияМуниципальные программыБюджетные организацииОтчетыПоложенияПостановленияРегламентыТермины(Научная терминология)

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства