МИКОЛАЇВСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО АГРАРНОГО УНІВЕРСИТЕТУ
Методичні рекомендації до розділу “ Зварювальне виробництво ”, модуль 3, дисципліни «Конструкційні та електротехнічні матеріали» Для виконання практичних робіт студентами денної форми навчання спеціальності: 5.10010102 „ Монтаж, обслуговування та ремонт ЕУ в АПК ”
Миколаїв УДК 669.017 ББК 30.3 П 54 Укладач: П. М. Полянський – доцент кафедри загальнотехнічних дисциплін Миколаївського національного аграрного університету; Рецензенти: К. М. Думенко – д.т.н., доцент, завідувач кафедри транспортних технологій і технічного сервісу Миколаївського національного аграрного університету; Г. О. Іванов - доцент кафедри загальнотехнічних дисциплін Миколаївського національного аграрного університету.
Методичні рекомендації написані у відповідності до програми курсу «Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів» для студентів спеціальності: 5.10010201 „Експлуатація та ремонт машин і обладнання агропромислового виробництва”.
© Миколаївський національний аграрний університет, 2013 Вступ Навчальна дисципліна «Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів» дає студентам необхідні відомості про сучасні методи отримання і обробки металів та інших конструкційних матеріалів, про їх властивості й будову, способи обробки шляхом виливки, ковки, зварювання, різання і ін. для надання їм заданої форми і розмірів. Вивчення даного курсу є передумовою до успішного засвоєння ряду спеціальних дисциплін, які формують технічний кругозір інженера-механіка. Ознайомлення з сучасними способами отримання чорних та кольорових металів й інших конструкційних матеріалів, знання їх основних властивостей і методів обробки, які надають їм потрібні експлуатаційні властивості, необхідні для правильного вибору та використання цих матеріалів. Перед початком вивчення даної дисципліни необхідно мати навчальну літературу та методичні рекомендації. За основними розділами курсу «Матеріалознавство і технологія конструкційних матеріалів» програмою передбачаються лабораторно-практичні заняття, які проводяться в лабораторіях університету. До складання іспиту з курсу допускаються студенти, які мають зараховані лабораторні та контрольні роботи.
ТЕХНІКА БЕЗПЕКИ ПРИ ВИКОНАННІ ЗВАРЮВАЛЬНИХ РОБІТ
При проведенні зварювання необхідно дотримуватися наступних основних правил з попередження нещасних випадків
Від ураження струмом: 1. ретельно заземлювати обладнання для зварювання, та робочий стіл зварника; 2. забезпечувати справність електродротів; дроти повинні бути надійно ізольовані і захищенні від механічних пошкоджень; 3. всі частини електродотримачів, які знаходиться під напругою, повинні бути добре захищені від випадкового дотику; 4. після закінчення роботи або під час відлучення зварника від робочого місця електричний струм повинен бути вимкнений; 5. при проведенні зварювання в вологому приміщенні або при зварюванні металевих резервуарів, крупних металоконструкцій потрібно користуватися дерев'яними підмостками, гумовими килимками для ізоляції тіла зварника від землі; 6. у випадку ураження працюючого електричним струмом необхідно, не торкаючись потерпілого, вимкнути струм та надати допомогу потерпілому (зробити штучне дихання).
Від ураження променями електричної дуги: 1. закрити обличчя і шию захисним щитком або шоломом з спеціальними темними скельцями та надіти рукавиці; 2. відгородити місце зварювання кабінами, переносними щитками для захисту від випромінювання зварювальної дуги оточуючих людей; 3. попередити оточуючих людей про початок зварювання.
Від опіків каплями розплавленого металу і шлаку 1. працювати в комбінезоні із міцної матерії або в брезентових куртці та брюках навипуск. При автоматичному зварюванні працювати в гумових калошах та гумових рукавицях. Від вибухів ємностей і вибухонебезпечних речовин; 2. не виконувати зварювання ємностей, які знаходяться під тиском; 3. зварювання тари, резервуарів із-під нафтопродуктів виконувати після попереднього очищення їх шляхом промивання гарячою водою і пропарювання паром протягом декількох годин, або після промивання 10-20 відсотковим розчином каустичної соди і наступним продуванням. Отвори в таких резервуарах при зварюванні повинні бути відкритими; 4. прибрати із зварювального приміщення легкоспалахуючих речовин-гас, бензин та ін.; 5. не виконувати зварювальні роботи поблизу (ближче 5м) легкоспалахуючих і вибухонебезпечних речовин; 6. ретельно слідкувати за тим, щоб на кисневе обладнання не потрапляло мастило та жири; 7. при виявленні під час роботи нещільностей в вузлах пальника або різака слід негайно погасити полум'я і усунути нещільність; 8. при зворотних ударах або частих хлопках, які викликаються нагріванням або забрудненням мундштука, необхідно швидко закрити спочатку ацетиленовий, потім кисневий вентиль і занурити пальник у воду; 9. не відігрівати замерзлі вентилі полум'ям пальника або іншим джерелом відкритого полум'я; 10. балони, які наповнені газами, повинні знаходитись у вертикальному положенні та їх слід закріпити до стіни хомутами або ланцюгами.
Для видалення шкідливих газів та пилу з робочих місць зварювання і для подачі чистого повітря необхідно мати поступально-витягувальну вентиляцію.
Витягувальною вентиляцією при дуговому зварюванні повинно видалятися із зварювального приміщення 4000-6000 м3 повітря на 1 кг електродів, які витрачаються, а при газовому зварюванні або кисневому різанні - 1000-1500 м3/год на 1м3 ацетилену, що витрачається
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №l Тема: Обладнання для електродугового зварювання Мета роботи: Вивчити обладнання для електродугового зварювання та набути навики з налаштування його на оптимальний режим за якістю зварного шва. Теоретичні відомості Для дугового зварювання застосовують як постійний, так і змінний струм. Джерелами постійного струму є зварювальні генератори і зварювальні випрямлячі - селенові, германієві і кремнієві. Генератори постійного струму виготовляють стаціонарними і пересувними з приводом від електродвигуна і від двигуна внутрішнього згорання. При зварюванні змінним струмом використовують переважно зварювальні трансформатори, які поширені значно більше, ніж джерела постійного струму. Зварювальні трансформатори простіші у виготовленні та експлуатації, мають невелику вагу і меншу вартість, більш високий ККД і значно довговічніші. Джерела постійного струму для дугового зварювання виготовляють одно постовими і багато постовими, а джерела змінного струму - лише одно-постовими. Всі джерела зварювального струму повинні забезпечувати легке запалювання і стійке горіння дуги, обмежувати струм короткого замкнення і бути безпечними в роботі. В зв'язку з тим, що у момент запалювання дуги, коли електрод, зварювальний виріб та повітряний проміжок між ними ще не досить нагріті, для іонізації повітряного проміжку потрібна більша кінетична енергія електронів, а отже, і більш висока напруга ніж при горінні дуги. Напруга, що потрібна для запалювання дуги, яку називають напругою холостого ходу джерела зварювального струму, повинна бути не нижчою за 30...35В для джерел постійного струму і не меншою за 50...55В для джерел змінного струму. З міркувань безпеки вона не повинна перевищувати 80В. Для джерел постійного та змінного струму вона становить приблизно 60..80В. Для стійкого горіння відкритої дуги в більшості випадків досить напруги 18...30В. Зварювальні трансформатори ТД-303 та ТД-504 (номінальні зварювальні струми 300 та 500А) мають однакову конструкцію й відрізняються розмірами та потужністю (табл. 1), вони класифікуються як зварювальні трансформатори із збільшеним магнітним розсіюванням. На рис. 1 наведена принципова схема зварювального трансформатору ТД-303. На осерді 1 внизу розміщені нерухомі котушки 2 первинної обмотки, вгорі - рухомі котушки 3 вторинної обмотки. Первинна обмотка ввімкнена у силову мережу, а вторинна - у зварювальний ланцюг. Силу зварювального струму регулюють змінюючи відстань h між первинною та вторинною обмотками. При збільшенні відстані її магнітний потік розсіюється, тобто не цілком йде по осердю 1, ЕРС самоіндукції та індуктивний опір збільшується й відповідно зменшується струм у зварювальному ланцюзі. Із збільшенням зварювального струму (наприклад, при замиканні) магнітний потік розсіювання зростає і у вторинній обмотці трансформатора збільшуються ЕРС самоіндукції та індуктивний опір, відбувається різке падіння напруги (круто падаюча зовнішня характеристика джерела живлення дуги). Рис. 1 Схема зварювального трансформатору ТД-303: 1 - стрижень осердя, 2 - первинна обмотка, 3 - вторинна обмотка При зварюванні на постійним струмом зварювальна дуга відрізняється тривалістю, можливе зварювання середньовуглецевих сталей, кольорових металів та сплавів, сталей малої товщини. Однопостові зварювальні генератори постійного струму (табл. 1) мають падаючу зовнішню V-A-характеристику, яка утворюється безпосередньо в самому генераторі. Це досягається розмагнічуванням основного магнітного потоку генератора магнітним потоком послідовної обмотки збудження або магнітним потоком обмоток якоря (реакцією якоря). Принципову електричну схему однопостового генератора, що працює за принципом намагнічувальної дії паралельної і розмагнічувальної дії послідовної обмоток збудження, подано на рис. 2а. Генератор має обмотку 3, що приєднана до головної щітки b і допоміжної щітки с, а також обмотку l, яка пов'язана з головними щітками а і b. Напруга між щітками b і с при холостому ході й на всіх режимах навантаження залишається сталою. Тому сталим є і магнітний потік Фn, що створюється обмоткою 3, яка приєднується до цих щіток (генератор з самозбудженням). Під час холостого ходу ЕРС генератора і напруга на головних щітках а, b і на дузі залежатимуть тільки від магнітного потоку паралельної обмотки. При горінні дуги зварювальний струм проходить послідовну (серієсну) обмотку 1, увімкнену так, що її магнітний потік Фn направлений проти магнітного потоку Фn. Тому ЕРС генератора, яка індукується в обмотці якоря генератора результуючим магнітним потоком, також знизиться, і це обумовить зниження напруги на дузі. При короткому замкненні потік Фc буде майже дорівнюватиме потоку Фn. Тому результуючий магнітний потік і напруга на головних щітках а, b і на дузі також знизяться майже до нуля. Зварювальний струм у генераторах цього типу регулюється зміною струму збудження паралельної обмотки за допомогою реостату 2 або зміною числа витків паралельної і серієсної обмоток. Багатопостові зварювальні генератори постійного струму (рис. 2б) мають послідовну 1 і паралельну 3 обмотки збудження, які створюють магнітні потоки відповідно Фс і Фn одного напряму. Тому зовнішня характеристика у цих генераторах не спадаюча, а жорстка. Щоб мати спадаючу характеристику на дузі, на кожному робочому місці послідовно з дугою вмикають баластні реостати 4. При замкненні зварювального кола частина напруги генератора втрачається на баластному реостаті за рівнянням Up=IR, де Up - втрата напруги на реостаті, В; R - опір реостату, Ом; I - зварювальний струм. При короткому замкненні втрата напруги на баластному реостаті дорівнює напрузі на затискувачах генератора, і тому напруга на дузі спадає майже до нуля. Баластним реостатом користуються також для регулювання зварювального струму, а реостат 2 призначений для зміни напруги холостого ходу генератора. Зварювальні випрямлячі складають із напівпровідникових елементів-вентилів. Напівпровідниковий вентиль добре проводить струм тільки в одному напрямі. Для зварювальних випрямлячів в основному використовують селенові вентилі на алюмінієвій основі. Тепер розроблені й випускаються германієві та кремнієві випрямлячі, які краще від селенових за технічними даними. Випрямні установи складаються з трансформатора і напівпровідникового випрямляча. Всі випрямлячі мають високий ККД і невеликі розміри, дають змогу плавно регулювати струм і забезпечують стабільне горіння дуги. Для виконання ручного дугового електрозварювання, окрім джерела живлення дуги струмом, необхідно мати: робочий стіл або складально-зварювальне обладнання, на якому виконується складання та зварювання виробів; гнучкий кабель для підведення зварювального струму до електродотримача; електродотримач, який призначений для затиснення електроду і підведення до нього струму; запобіжний щиток або маска для захисту очей та обличчя від променів зварювальної дуги та розбризкування розплавленого металу. Для зварювання конструкційних сталей застосовують електроди, які виготовлені з дроту довжиною від 225 до 450 мм та діаметром від 1,6 до 12 мм (ГОСТ 9466-60). Найбільш часто використовують електроди довжиною 350, 400, 450 мм та діаметром 3, 4, й 5 мм. У таблиці 3 наведені технічні дані електродів для зварювання конструкційних сталей (ГОСТ 9466-60). Якість та продуктивність зварювальних робіт залежать від режиму зварювання. Режим ручного дугового зварювання визначається діаметром електроду, величиною зварювального струму та довжиною дуги Діаметр електроду вибирається в основному в залежності від товщини зварювального металу (табл.4). Таблиця 1 Однопостові зварювальні трансформатори
Важливим параметром електродугового зварювання є величина зварювального струму. При недостатній величині зварювального струму зварний шов утворюється тонким, з непроварами, при надлишковій силі - виникають підрізи, перепали, погіршується структура металу. У даній роботі величина зварювального струму Iзв при ручному електродуговому зварюванні сталі у нижньому положенні орієнтовно визначається за формулою академіка К.К. Хрінова Ізв = (20+6dе)dе де dе - діаметр металевого електроду, мм.
Таблиця 2 Однопостові зварювальні перетворювачі
Таблиця 3 Електроди для зварювання конструкційних сталей
Таблиця 4 Залежність діаметру електроду від товщини зварювального металу
Порядок виконання роботи 1. Ознайомитися з технікою безпеки при електродуговому зварюванні. 2. Вивчити обладнання, прилади і пристрої для дугового зварювання. 3. Набути практичних навичок запалювання дуги у різних положеннях зварного шву при зварюванні стикового з'єднання сталевих пластин. 4. Визначити вплив величини зварювального струму на якість шва при зварюванні сталевих пластин різної товщини у такій послідовності: а) визначити орієнтовно величину зварювального струму для зварювання сталевих пластин електродом діаметром Dс = 3 мм; б)очистити металевою щіткою пластини із сталі Ст.3 товщиною 1, 3 та 6 мм і зібрати їх для зварювання; в)прихватити та зварити пластини товщиною 1, 3 та 6 мм в один прохід (режим, див. пункт а); г)усунути зі швів шлак (після повного охолодження) та візуально оцінити якість швів, які утворилися на пластинах різної товщини, заміряти ширину шва; д)зламати по шву зварені пластини, заміряти висоту підсилення й глибину провару шва; е)візуально оцінити по ширині шва та зламу його якість.
Зміст звіту До звіту необхідно включити: схему зварювального перетворювача ПС-500; схему зварювального трансформатора ТД- 303, ТД-504; розрахунки діаметру електроду та величини зварювального струму. У висновках зазначити, як впливає величина зварювального струму на якість шва в залежності від товщини пластин, що зварюються. Тестові питання 1. Яка основна умова отримання надійних зварних з'єднань за допомогою холодного зварювання тиском? 2. До якого виду зварювання належить точкове зварювання? 3. До якого виду зварювання належить зварювання у середовищі СО2? 4. Які сталі мають найкращу зварюваність? 5. Яка зварюваність у Сталі 35? 6. Яка зварюваність у Сталі 70? 7. Вкажіть хімічний склад Сталі 20 ХН? 8. До якої групи інгредієнтів електродного покриття належить крейда? 9. До якої групи інгредієнтів електродного покриття належить феротитан? 10. Який хімічний склад зварювального дроту Св12 ГС? 11. До якого виду зварювання належить зварювання тертям? 12. До якого виду зварювання належить пресове зварювання? 13. Яка принципова різниця між видами зварювання плавленням і тиском? 14. Яка зварюваність у Сталі 15? 15. Яка зварюваність у Сталі 45Г? 16. Вкажіть хімічний склад Сталі 18 ХГТ? 17. На скільки груп поділяються вуглецеві сталі в залежності від їх зварюваності? 18. До якої групи інгредієнтів електродного покриття належить крохмаль? 19. Який хімічний склад зварювального дроту Св 08А? 20. Який зварювальний агрегат є джерелом змінного струму? 21. До якого виду зварювання належить холодне зварювання? 22. Скільки зон зварювального з'єднання? 23. До якого виду зварювання належить електрошлакове зварювання? 24. Яка зварюваність у Ст.0? 25. Яка зварюваність у Сталь 65? 26. Вкажіть хімічний склад Сталі 36 Г2С? 27. Скільки існує варіантів дугового електрозварювання в залежності від ступеня механізації зварювального процесу? 28. До якої групи інгредієнтів електродного покриття належить целюлоза? 29. Який хімічний склад зварювального дроту Св 10Г2? 30. Які дві групи інгредієнтів електродного покриття обов'язкові? 31. До якого виду зварювання належить дифузійне зварювання? 32. Які зварні шви найбільш прості по виконанню? 33. До якого виду зварювання належить стикове зварювання? 34. Яка зварюваність у Сталі 20? 35. Яка зварюваність у Ст. 6? 36. Вкажіть хімічний склад Сталі 35 СГ? 37. Скільки груп інгредієнтів має електродне покриття? 38. До якої групи інгредієнтів електродного покриття належить титанова руда? 39. Який хімічний склад зварювального дроту Св 10ХГ2С? 40. Яке джерело змінного струму використовується для ручного електродугового зварювання? 41. До якого виду зварювання належить аргоно - дугове зварювання? 42. Яка зварюваність у Сталі 30Г? 43. Яка зварюваність у Сталь 70Г? 44. До якого виду зварювання належить газове зварювання? 45. Вкажіть хімічний склад Сталі 15 Х2ГН2ТА? 46. До якої групи інгредієнтів електродного покриття належить поташ? 47. Який хімічний склад зварювального дроту Св 12 ХГС? 48. Як вибирається діаметр електричного дроту? (записати формулу) 49. Вкажіть хімічний склад Сталі 20 ХНЗА? 50. Як визначається сила зварювального струму? (записати формулу) 51. До якого виду зварювання належить ультразвукове зварювання? 52. У чому полягає різниця між індукційним і контактним нагріванням? 53. До якого виду зварювання належить електронопроменеве зварювання? 54. Яка зварюваність у Сталі 10? 55. Яка зварюваність у Сталі 45? 56. Вкажіть хімічний склад Сталі 30 ХГС? 57. На скільки груп поділяються вуглецеві сталі в залежності від їх 58. До якої групи інгредієнтів електродного покриття належить крохмаль? 59. Який хімічний склад зварювального дроту Св 08АА? 60. Який зварювальний агрегат є джерелом змінного струму? 61. До якого виду зварювання належить холодне зварювання? 62. Коли можна зварювати листовий метал без розділки кромок? 63. До якого виду зварювання належить електродугове зварювання? 64. Яка зварюваність у Ст.3? 65. Яка зварюваність у Сталі 80? 66. Вкажіть хімічний склад Сталі 50 ХН? 67. Який спосіб електродугового зварювання має найбільша виробнича значення? 68. До якої групи інгредієнтів електродного покриття належить марганцева руда? 69. Який хімічний склад зварювального дроту Св 10Г2С? 70. Чім відрізняється зварювальні генератори від звичайних електричних генераторів для освітлення? 71. До якого виду зварювання належить роликове зварювання? 72. Який фактор найбільш впливає на зварюваність вуглецевих сталей? 73. До якого виду зварювання належить лазерне зварювання? 74. Яка зварюваність у Сталі 20Г? 75. Яка зварюваність у Сталь 60? 76. Вкажіть хімічний склад Сталі 30 ХН3А? 77. До якої групи інгредієнтів електродного покриття належить плавиковий 78. Який хімічний склад зварювального дроту Св 12ХГСНА? 79. Який зварювальний трансформатор використовується у якості багатопостового джерела змінного струму? 80. До якого виду зварювання належить електродугове зварювання під шлаком флюсу? 81. До якого виду зварювання належить гелієво-дугове зварювання? 82. Яка зварюваність у Сталі 60Г? 83. Вкажіть хімічний склад Сталі 12ХНЗА? 84. До якої групи інгредієнтів електродного покриття належить калієва селітра? 85. Яка зварюваність у Сталь 35? 86. До якої групи інгредієнтів електродного покриття належить феромарганець? 87. Вкажіть хімічний склад Сталі 10Х20НІ5? 88. До якого виду зварювання належить холодне зварювання? 89. На скільки груп поділяються існуючі методи зварювання? 90. Скільки зон зварного з'єднання? ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2 Тема: Обладнання для газового зварювання та різання металів Мета роботи: Вивчити обладнання для газового зварювання та різання металів і ознайомитися з практичним визначенням режимів зварювання. Завдання: Вивчити конструкцію і роботу ацетиленового генератора, кисневого редуктора, інжекторного пальника та кисневого різака. Користуючись рекомендаціями методичних вказівок, підібрати для зварного шва параметри режиму зварювання і діаметр присадного дроту, потужність пальника, витрати ацетилену, кисню і карбіду кальцію. Скласти звіт. Обладнання, пристрої, інструменти та необхідні матеріали: Ацетиленовий генератор АСП-1.25; кисневий редуктор, кисневий балон, пальник й кисневий різак; гайкові ключі, викрутки та ін. Теоретичні відомості Щоб виготовити зварне з'єднання газовим зварюванням, кромки основного металу і присадний метал нагрівають до розплавленого стану полум'ям горючих газів, які спалюють за допомогою спеціальних зварювальних пальників у суміші з киснем. Як горючий газ, найчастіше застосовують ацетилен, який при згорянні в кисні дає температуру полум'я 3150…3200 °С (рис 1), достатню для зварювання металів (свинцю, алюмінію тощо), температура плавлення яких нижча за температуру плавлення сталі; можуть бути використані й інші горючі гази, наприклад, водень, природний газ тощо, які дають більш низьку температуру полум'я. Рис 1. Схема нормального киснево-ацетиленового полум’я: 1–ядро; 2–основна зона; 3–факел; 4–крива зміни температури по довжині полум’я. Найчастіше газове зварювання застосовують при виготовленні конструкцій з листових сталей завтовшки до 3…5 мм, при виправленні дефектів у виливках із сірого чавуну і бронзи, а також для зварювання кольорових металів і їхніх сплавів. Для зберігання та перевезення кисню, що отримують з атмосферного повітря шляхом глибокого його охолодження, використовують кисневі балони. Стандартні кисневі балони мають місткість 40 л, в яких при тиску 15 МПа розміщується 6000 л кисню. Фарбують кисневі балони у блакитний колір. На не пофарбованій частині вибирають паспортні дані балону: марку заводу виготовника, тип балону, масу, місткість у дм3. робочий та випробувальний тиск н/м2, дату виготовлення, термін випробування, тавро ОТК та держтехнагляду. Для зниження високого тиску кисню, що знаходиться в балоні або в трубопроводі, до робочого 0,2…0,4 МПа при зварюванні або 1,2…1,4 МПа при різанні, а також для підтримання його постійної величини, незалежно від витрати кисню з балону чи трубопроводу і зниження в них тиску, застосовують кисневі редуктори. їх встановлюють на балоні чи магістральному трубопроводі. Основним способом добування ацетилену є розкладання карбіду кальцію водою за рівнянням: СаС2 +2Н2О=С2Н2+Са(ОН)2. При розкладанні 1 кг хімічно чистого карбіду кальцію виділяється близько 340 л ацетилену і 1675 кДж теплоти. З технічного карбіду кальцію залежно від його сорту і грануляції утворюється 230…300 л/кг ацетилену Карбід кальцію виробляють в електродугових печах сплавленням коксу або антрациту з випаленим вапняком: СаО+3С= СаС2+СО. Розплавлений карбід виливають з печі в чавунні виливниці й після охолодження подрібнюють на шматки розміром 2…120 мм. Транспортують карбід кальцію в герметично закритих барабанах. Ацетилен, як і кисень, можна зберігати і транспортувати в балонах, що по конструкції та розміру аналогічні кисневим. Для зберігання в них ацетилену їх заповнюють пористою масою у вигляді активованого деревинного вугілля, заливають ацетон, а потім наповнюють ацетиленом до тиску 1,5…1,6 МПа. Фарбують ацетиленові балони у білий колір і пишуть на них надпис „АЦЕТИЛЕН". При тиску 1,5…1,6 МПа у балоні місткістю 40 дм3 міститься 0,6 м3 ацетилену. На практиці співвідношення кисню та горючого газу, що подаються до пальника, залежить від необхідного характеру полум'я. Розрізняють три основних видів полум'я - нормальне, окислювальне, відновлювальне. Нормальне утворюється при подачі в газовий пальник на 1 об'єм ацетилену 1,05…1,1 об'єму кисню. Це полум'я застосовують для зварювання сталі та кольорових металів. Окислювальне полум'я утворюється, коли в горючій суміші співвідношення на 1 об'єм ацетилену більше 1,1 об'єму кисню. Для захисту зварної напни від окислювальної дії полум'я зварювання ведуть із застосуванням присадного дроту, який містить підвищену кількість розкислювачів (марганцю і кремнію). Таким полум'ям зварюють також латуні, так як утворення на цинку окисної плівки приводить до зменшення його випаровування. Відновлювальне полум'я має співвідношення на 1 об'єм ацетилену 0,8…0,95 об'єму кисню. Відновлювальним полум'ям зварюють чавун, а також наплавляють тверді сплави. Порядок виконання роботи Генератор АСІ 1-1,25 (рис. 2) - системи „карбід у воду з витисненням води", середнього тиску, продуктивністю 1,25 м3/год. Генератор складається з циліндричного конуса І, поділеного перегородкою на дві частини: верхня – газоутворююча та нижня - промивач, де відбувається охолодження ацетилену і часткове розчинення шкідливих домішок (сірководню, аміаку). В середині газо утворювача розташована камера витиснення води. Зверху на генераторі є люк, через який завантажується заповнений карбідом кальцію сітчатий кошик 6. На генераторі встановлюється манометр 7, запобіжний клапан 13. До комплекту генератора входить водяний затвор ЕСП - 1,25. При завантаженні генератора воду заливають через люк до рівня контрольної пробки 2. Потім встановлюють кошик з карбідом кальцію і люк щільно закривають. Ацетилен, що виділився в результаті реакції карбіду кальцію з водою, по трубці 3 надходить до промивача та крізь воду, вентиль 16 і водяний затвор 15 надходить до пальника. Створений ацетиленом тиск в генераторі діє на мембрану, що переміщує кошик вгору, завдяки цьому зменшується кількість змоченого карбіду кальцію і тиск поступово падає. При зниженні тиску ацетилену кошик опускається вниз і знову змочується карбід кальцію. При значному підвищенні тиску вода повністю витискується з газо утворювача в камеру витиснення, а при зменшенні тиску займає своє попереднє положення, і реакція повторюється. Якщо тиск зростає в генераторі вище припустимого, то спрацьовує запобіжний клапан 13 і ацетилен виходить в атмосферу. Рис. 2. Зварювальний генератор АСП – 1,25: 1 – корпус; 2 – пробки; 3 – переливна трубка; 4 – зливний штуцер; 5 – патрубок витиснення; 6 – кошик; 7 – манометр; 8 – мембрана; 9 – гвинт; 10 – траверса; 11 – пружина; 12 – кришка; 13 – запобіжний клапан; 14 – теплозахисний кожух; 15 – затвор; 16 – вентиль. Водяний затвор призначений для запобігання від вибуху генератора чи зварювального посту при зворотному ударі, тобто при поширенні вибухової газокисневої суміші від пальника по гумовому шлангу до генератора. Розрізняють затвори низького (до 0,01 МПа) та середнього (до 0,15 МПа) тиску. Затвори низького тиску відкритого тину, середнього - закритого. Водяний затвор низького тиску (рис.3) складається з корпусу 1, газопровідної трубки та з'єднувальної труби 2. На корпусі є контрольна пробка 6 і кран з ніпелем 7 для відбору газу. Для нормальної роботи затвора його треба заповнити водою до рівня контрольної пробки. Ацетилен від генератора по газопровідній трубці через вхідний вентиль 4 надходить до затвору, проходить крізь воду і виходить через ніпель в ацетиленовий шланг. При зворотному ударі тиск у затворі різко збільшується (приблизно у 15 разів), і вода через з'єднувальну трубу 2 викидається в лійку 3 до повного виходу вибухової хвилі до атмосфери. Водночас у газопровідній трубці 5 утвориться водяна пробка, що відокремлює газ та вибухову хвилю. Після зворотного удару затвор заповнюють водою до контрольного рівня 6 і, усунувши причину зворотного удару, ним користуються знову. Рис. 3. Водяний затвор низького тиску: 1 – корпус; 2 – з’єднувальна трубка; 3 – лійка; 4 – вхідний вентиль; 5 – газовідвідна трубка; 6 – контрольний кран; 7 – вихідний вентиль. Кисневий редуктор (рис.4) складається з корпусу 1, мембрани 7, регулюючого точного гвинта 9, пружин 2 та 8, штока 6, клапани високого тиску 4, вхідного та вихідного вентилів. Працює редуктор таким чином: через вхідний вентиль кисень з балону надходить до камери високого тиску 3. При закручуванні регулюючого гвинта головна пружина 8 тисне на мембрану 7 і піднімає її, мембрана в свою чергу через шток 6 підіймає клапан високого тиску 4, який стискає пружину 2 і завдяки цьому дає можливість кисню надходити в камеру низького тиску 5. Робочий тиск в цій камері визначає відповідний манометр. З камери низького тиску кисень надходить до пальника. При зростанні тиску в камері 5 кисень діє на мембрану 7, що стискає пружину 8, а клапан високого тиску 4 перекриває надходження кисню в камеру низького тиску; при зменшенні тиску в камері низького тиску 5 спрацьовує пружина 8, клапан високого тиску 4 знову відкривається і нова порція кисню потрапляє до камери низького тиску 5.
Рис. 4. Схема кисневого редуктора: а) схема редуктора: 1 – корпус; 2 – пружина клапану; 3 – камера високого тиску; 4 – клапан високого тиску; 5 – камера низького тиску; 6 – шток; 7 – мембрана; 8 – пружина мембрани; 9 – регулюючий гвинт. б) загальний вид редуктора РК 53. Зварювальний пальник призначений для змішування кисню та горючого газу у необхідному співвідношенні, регулювання цього співвідношення та утворення стійкого полум'я. Інжекторний пальник (рис. 5) складається з корпусу 4, трубки-наконечника 2, кисневого, 7 та ацетиленового 8 штуцерів, кисневого 5 та ацетиленового 9 вентилів, інжектору 10, змішувальної камери 3, з'єднувальної трубки 1 і мундштука 11. Кисень надходить у пальник під тиском від 0,1 до 0,5 МПа та проходить по кисневій трубці до інжектору. Після інжектору струмінь кисню потрапляє в змішувальну камеру, створюючи розрідження в ацетиленовому каналі. Завдяки створеному розрідженню ацетилен примусово засмоктується в змішувальну камеру і змішується з киснем, утворюючи горючу суміш.-Далі горюча суміш виходить через отвір мундштука; при запалюванні цієї суміші й утворюється зварювальне полум'я. Пальник завжди запалюють у такій послідовності: відкривають кисневий вентиль, а потім - ацетиленовий, після чого запалюють і регулюють зварювальне полум'я. Гасити пальник слід у зворотному порядку - спочатку закрити ацетиленовий вентиль, потім - кисневий, інакше можливі удари і навіть зворотний удар. Існують такі інжекторні пальники: „Москва", „Малютка", „Звезда". До повного комплекту пальника входить сім змінних мундштуків. Рис. 5. Схема інжекторного пальника: 1 – з’єднувальний ніпель; 2 – трубка мундштука; 3 – змішувальна камера; 4 – корпус; 5 – кисневий вентиль; 6 – трубка тримача; 7 – кисневий штуцер; 8 – ацетиленовий штуцер; 9 – ацетиленовий вентиль; 10 – інжектор; 11 – мундштук. При газокисневому різанні відбувається запалювання металу в струмі чистого кисню та видування струмом кисню окисів та розплавленого металу, що згорів на площині різання. Не всі метали, що використовуються в техніці, можна різати цим способом: одні з них ріжуться добре, другі обмежено, а деякі - взагалі не підлягають кисневому різанню. Для кисневого різання застосовується та ж апаратура, що й для газового зварювання, тільки замість газового пальника потрібний газовий різак.
|