Газове зварювання (стр. 2 из 2)

На рис. 4,а, б показані схеми водяних затворів відкритого типу.

При нормальній роботі (рис. 4,а) ацетилен надходить у водяний затвор через трубку 1, що занурена у воду глибше відкритої трубки 2. При зворотному ударі полум'я (рис. 4, б) під тиском вибухової хвилі частина води і полум'я викидаються в атмосферу через запобіжну трубку 2. Шлях же полум'я до генератора лишається закритим рештою води у затворі і зануреним в неї кінцем трубки 1. На рис. 4, в, г зображені схеми водяних затворів закритого типу. При нормальній роботі (рис. 4, в) газ вільно проходить через зворотний клапан 1, газорозподільник 2, краплевідбійник З і штуцер 4, При зворотному ударі (рис. 4,г) тиск вибухової хвилі передається на воду і клапан закриває доступ полум'я через трубку 6 до генератора. В цей же момент відбувається розрив тонкої алюмінієвої або олов'яної мембрани 5, і вибухова суміш викидається в атмосферу.

Основним інструментом газозварювальника є зварювальні пальники. Вони служать для змішування в потрібних пропорціях горючого газу і кисню з метою одержання потрібних властивостей зварювального полум'я.

За способом подачі горючого газу в камеру змішування розрізняють пальники інжекторні, або низького тиску, і безінжекторні, або рівного тиску. В промисловості використовують переважно пальники інжекторного типу.

1 2 3 4 5 6 7

Рис. 5 Схема зварювального пальника інжекторного типу

В цих пальниках (рис. 5) кисень під тиском 0,2—0,4 Мн / м- (2—4 ат) подається через ніпель 7 і регулюючий вентиль в інжектор 4. Інжектор має вузький центральний отвір — сопло і поздовжні прорізи по циліндричній поверхні. Виходячи з отвору сопла з великою швидкістю, кисень створює в камері змішування З сильне розрідження. Внаслідок цього розрідження ацетилен, що має більш низький тиск, засмоктується через ніпель 8, регулювальний вентиль для ацетилену 9, внутрішній канал рукоятки 5, поздовжні пази інжектора 4 в камеру змішування 3. Тут кисень і ацетилен утворюють горючу суміш, яка з камери змішування 3 трубкою 2 надходить в мундштук 1. При виході з мундштука і запалюванні цієї суміші утворюється зварювальне полум'я. Потрібне співвідношення газів у пальнику регулюється кисневим 6 і ацетиленовим 9 вентилями.

Пальники інжекторного типу мають сім змінних наконечників, які дають змогу провадити зварювання металу товщиною від 0,5 до 30 мм. Наконечник до рукоятки пальника приєднується за допомогою накидної гайки.

Крім односоплових зварювальних пальників в промисловості застосовують багатосоплові пальники, призначені для поверхневого загартування, паяння та інших робіт.

5. Ацетиленово-кисневе полум'я і техніка газового зварювання

Будова ацетиленово-кисневого полум'я. Залежно від співвідношення кисню і ацетилену в суміші, яка надходить з пальника, розрізняють три основних види ацетиленово-кисневого полум'я: нормальне, або відновне; з надлишком кисню, або окислювальне; з надлишком ацетилену, або навуглецьовувальне.

Рис. 6 Схема нормального ацетиленово-кисневого полум'я і розподіл температур по довжині полум'я

В більшості випадків при газовому зварюванні застосовують нормальне полум'я, яке одержується при співвідношенні кисню і ацетилену як (1,1—1,2) : 1.

Нормальне ацетиленово-кисневе полум'я складається з трьох зон (рис. 6). В першій зоні, яка називається ядром полум'я, проходить екзотермічний розпад ацетилену на його складові елементи:

2С₂Н₂ + 20₂ = 4С + 2Н₂ + 20₂.

Розжарені частинки вуглецю надають цій зоні яскравого освітлення. Температура в ядрі полум'я досягає 1000°С.

В другій зоні, що називається зварювальною, відбувається неповне згоряння вуглецю за реакцією

4С + 2Н₂ + 20₂ = 4СО + 2Н₂.

Завдяки відновному характеру другої зони внаслідок присутності в ній окису вуглецю і водню, а також високої температури цієї частини полум'я, яка досягає 3150° С, метал зварюють другою зоною.

Третя зона називається факелом. В ній за рахунок кисню повітря проходить згоряння окису вуглецю і водню за рівнянням

4СО 4- 2Н₂ + 30₂ = 4С0₂ + 2Н₂0.

Температура третьої зони — приблизно 1200° С.

При співвідношенні кисню і ацетилену, більшому 1,2, полум'я має зайвий кисень і стає окислювальним.

Якщо ж це співвідношення буде меншим 1, то полум'я матиме надлишок ацетилену і стане навуглецьованим. Обидва ці види полум'я інколи використовують при зварюванні.

Основними видами з'єднань при газовому зварюванні є стикові. Інші з'єднання (наприклад, внапусток, таврові) застосовуються рідко внаслідок великих деформацій, що утворюються в цьому випадку газозварювальним полум'ям.

Стикові з'єднання при товщині металу до 2 мм зварюють без зазору і без розробки кромок, а іноді з відбортовуванням кромок без присадного металу. Листи товщиною від 2 до 5 мм зварюють без скосу кромок, але з відповідним зазором. При великих товщинах виконують одно-або двосторонній скіс кромок. Кут скосу приймають рівним від(.0 до 90°).

При газовому зварюванні застосовують два способи переміщення пальника: лівий і правий.

Рис. 7. Способи газового зварювання: а — лівий; б — правий

При лівому способі (рис. 17,а) полум'я пальника переміщується справа наліво і напрямлене на холодний метал, а при правому (рис. 7,6) — зліва направо і напрямлене на гарячий метал.

В першому випадку присадний дріт рухається попереду пальника, а в другому — позаду.

При товщині сталі до 3 мм більш продуктивним є лівий спосіб, а для великих товщин — правий.

Однак при виборі способу газового зварювання керуються не тільки товщиною зварюваного металу, а й положенням шва в просторі. Нижні шви залежно від товщини листів зварюють лівим або правим способом. Вертикальні шви незалежно від товщини з'єднуваних листів виконують тільки лівим способом, а стельові — тільки правим способом.

Як присадний метал при газовому зварюванні сталі використовують той же дріт, що й при дуговому зварюванні (ГОСТ 2246—60).

6. Газопресове зварювання

При газопресовому зварюванні торці або кромки зварюваних виробів нагрівають полум'ям багатосошювих зварювальних пальників до пластичного стану або до оплавлення. Після нагрівання металу до необхідної температури до зварюваних виробів прикладають зусилля тиску

Зварювання в пластичному стані може виконуватись при постійному тиску чи при визначеній температурі. В першому випадку виріб У (рис. 8,а) з ретельно підготовленими торцями зближують до дотику, а потім до них прикладають постійної величини тиск порядку 15— 25 Мн/м² (1,5—2,5кГ/мм²).

Рис. 8. Схеми основних видів газопресового зварювання: а — в пластичному стані; б — оплавленням з бічним нагрівом; в - торцевим нагрівом

Нагрівають виріб з зовнішнього боку по всьому периметру стику за допомогою контурних пальників 2 доти, поки величина осадки не досягне потрібної межі. Після цього нагрівання припиняється і тиск знімається. Зварювання при заданій температурі в початковий момент часу виконують при невеликому тиску —• 10 Мн/мм² (1 кГ/мм²).

Після нагрівання виробів до температури порядку 1150—1250°С тиск збільшують до 25—35 Мн/м² (2,5—3,5 кГ/мм²), при якому ізакінчують процес зварювання.

При зварюванні з оплавленням метал нагрівається до початку плавлення. Полум'я пальників у цьому випадку напрямлене на кромки або торці зварюваних виробів. При зварюванні труб або стержнів невеликого діаметра для нагрівання використовують контурні пальники; полум'я їх направляють на кромки виробів (рис. 8,б). При зварюванні великих суцільних перерізів, наприклад, валків, рейок, застосовують пальники з торцевим нагрівом (рис. 8,в). При такому нагріванні пальник 2 вводять в середину зазора і його полум'я направляють перпендикулярно до торцевих поверхонь. Після досягнення необхідного нагрівання пальник забирають, а до нагрітих виробів прикладають зусилля осадки порядку 30—35 Мн/м² (3,0—3,5 кГ/мм²).

При стиковому зварюванні з оплавленням не потрібна ретельна підготовка торців, яка необхідна при стиковому зварюванні в пластичному стані.

Газопресове зварювання є високопродуктивним механізованим процесом, який забезпечує одержання зварних з'єднань високої якості.

Найбільш широко цей вид зварювання застосовують при спорудженні магістральних газо- і нафтопроводів, при зварюванні рейок виготовленні складаного різального інструменту тощо.

Використана література

1. Соколов И.И. «Газовая сварка и резка металлов», М. «Высшая школа», 1978

2. Глизманенко Д.А. Газовая сварка и резка металлов.-М.: Высш. школа, 1969.-304с.

3. Никифоров Н.И., Нешумова С.П., Антонов И.А. «Справочник газосварщика и газорезчика» М. «Академия», 1999

4. Ширшов И.Г., Котиков В.Н. «Плазменная резка», М. «Машиностроение», 1987