Основные вопросы электрогазосварки

3. По условному обозначению на стволах горелок П, Г2, ГЗ, Г4 охарактеризуйте их, расшифровав это обозначение

Г1 -- горелка безынжекторная микромощности; Г2 -- горелка инжекторная малой мощности; ГЗ -- горелка инжекторная средней мощности; Г4 -- горелка инжекторная большой мощности.

Билет 19.

1. Напряжения и деформации при сварке (понятия, виды, классификация, причины их возникновения, способы борьбы)

Деформацией называется изменение формы и размеров твердого тела под действием усилия.

Если форма тела восстанавливается после прекращения действия силы,- то деформация является упругой.

Если тело не принимает первоначальной формы, то оно получило остаточную, .или пластическую деформацию. ..

Напряжением называется сила, отнесенная к единице поверхности или к единице площади поперечного сечения тела. В зависимости от направления действующих усилий могут возникать напряжения растяжения, сжатия,.изгиба, среза и кручения. Напряжение, при котором происходит разрушение, называется пределом усталости. Главной причиной пониженной усталостной прочности сварных соединений является сосредоточение напряжений. Причинами концентрации напряжений являются:

1. Дефекты швов -- острый надрез, непровар, трещина и другие, расположенные поперек действия paстягивающих напряжений.

2. Неправильные очертания сварного шва, например, швы с большой выпуклостью и неплавным пере ходом от наплавленного металла к основному.

3. Нерациональная конструкция сварных соединений.

В местах концентрации напряжений суммарная величина их может превысить временное сопротивление разрыву наплавленного металла, что вызовет начало разрушения сварного шва. А в отдельных случаях приводит к разрушению сварной конструкции в целом. Причинами возникновения напряжений и деформаций при сварке являются: неравномерное нагревание металла, литейная усадка расплавленного металла, структурные превращения в металле.

Для борьбы с деформациями принимаются следующие меры.

Мероприятия, выполняемые до сварки.

Рациональное конструирование сварных изделий. В процессе конструирования необходимо: ограничивать количество наплавленного металла уменьшением катетов швов или угла скоса кромок; не допускать пересечения большого количества швов; не располагать сварные швы там-, где действуют максимальные напряжения от внешних нагрузок, и размещать их симметрично; применять преимущественно стыковые швы и т. п.

Правильная сборка деталей с учетом возможных деформаций. При этом наиболее часто применяют метод обратных деформаций (рис.47).

Рис. 47. Обратные деформации и положения элементов изделия после сварки:

а -- стыковое соединение двух пластин; б -- тавровая балка; в-- полка таврового соединения

Зная, что шов после охлаждения всегда сокращается в размерах, можно заранее предугадать характер возможных напряжений и деформаций и произвести предварительный выгиб свариваемых деталей в противоположную сторону. Величина обратного выгиба определяется расчетным или опытным путем.

При сборке деталей следует избегать прихваток, которые создают жесткое закрепление,деталей и способствуют возникновению значительных остаточных напряжений. Лучше применять сборочные приспособления, допускающие некоторое перемещение деталей при усадке металла.

Мероприятия, выполняемые в процессе сварки. Рациональная последовательность наложения сварных швов. Сварные конструкции следует изготовлять так, чтобы замыкающие швы, создающие жесткий контур, заваривались в последнюю очередь. Сварку |нужно вести от середины конструкции к ее краям, как бы сгоняя при этом внутренние напряжения наружу. Каждый последующий шов при многослойной сварке рекомендуется накладывать в направлении, обратном направлению предыдущего шва.

При сварке полотнищ из отдельных листов (рис. 48, а) в первую очередь нужно выполнять поперечные швы отдельных поясов, чтобы обеспечить их свободную усадку, а затем сваривать пояса между собой продольными швами. В противном случае возможно образование трещин в местах пересечения поперечных и продольных швов.

При сварке двутавровых балок (рис. 48, б) в первую очередь выполняют стыковые соединения стенок полок, а затем -- угловые поясные швы.

Рис. 48. Последовательность наложения швов (1--8) при сварке:

а - полотнища из отдельных листов; б -- двутавровой балки; в -- цилиндрического сосуда

При сварке цилиндрических сосудов из нескольких обечаек (рис.48, в) сначала выполняют продольные швы обечаек, а затем обечайки сваривают между собой кольцевыми швами. При ручной и механизированной сварке швы большой протяженности рекомендуется накладывать в обратноступенчатом порядке.

Уравновешивание деформаций. В этом случае (рис. 49) швы выполняют в такой последовательности, при которой последующий шов вызывает деформации обратного направления по сравнению с деформациями от предыдущего шва. Этот способ может быть использован при симметричном расположении швов

Жесткое закрепление деталей, при сварке. В этом. случае детали закрепляют в сборочно-сварочных приспособлениях, обладающих значительной жесткостью. После сварки в. таких приспособлениях короблений деталей почти не будет, но в сварных швах возрастут

внутренние напряжения.

Мероприятия, выполняемые после сварки. В тех случаях, когда деформации все же произошли и величины их выходят за пределы допустимых, применяют правку сварных изделий различными способами.

Механическая правка. В этом случае с помощью молотов, домкратов, винтовых прессов или других устройств создается ударная или статическая нагрузка, которую обычно прилагают со стороны наибольшего выгиба. Изделия из тонколистового металла можно править прокатыванием их между валками.

Термическая правка заключается в местном нагреве небольших участков металла деформированной конструкции. Нагрев, как правило, производят сварочными горелками большой мощности. Ведут его быстро и только до пластического состояния верхних волокон на выпуклой стороне изделия. При охлаждении нагретых участков последние сжимаются и выпрямляют изделие.

Термомеханическая правка заключается в сочетании местного нагрева с приложением статической нагрузки, изгибающей исправляемый элемент конструкции в нужном направлении. Такой способ обычно применяют для правки жестких сварных узлов.



Рис. 49. Уравновешивание деформации:

а -- при изготовлении сварной двутавровой балки; б --при выполнении сварного стыкового многослойного шва; в -- при наплавке валика продольными швами: 1-6 - последовательность наложения швов

Методы уменьшения внутренних напряжений. Существует несколько методов уменьшения внутренних напряжений.

Наиболее часто применяют:

¦ предварительный или сопутствующий подогрев при сварке;

¦ проковку или прокатку сварных швов;

¦ статическое нагружение сварной конструкции;

¦ отпуск после сварки.

Предварительный или сопутствующий подогрев применяют при сварке сталей, склонных к закалке и образованию трещин. Температуру подогрева выбирают в зависимости от марки стали и жесткости конструкции (обычно в пределах 100-600 °С). Подогрев, производимый многопламенными горелками, индукторами или в печах, уменьшает пластические деформации сжатия, что значительно снижает остаточные напряжения. Кроме того, в ряде случаев, он благоприятно влияет на структуру металла шва и околошовной зоны.

Послойную проковку швов выполняют пневматическим зубилом с закругленным бойком непосредственно после сварки по горячему металлу (горячая проковка) или после полного его остывания (холодная проковка). Благодаря осадке металла в направлении удара происходит его раздача в разные стороны, что снижает растягивающие напряжения. Проковка рекомендуется при многослойной сварке металла большой толщины, причем во избежание трещин и надрывов первый и последний слои многослойного шва не проковывают. Швы на металле, склонном к закалке, проковывать нельзя. Преимущество проковки состоит в ее простоте и маневренности.

Прокатку шва выполняют при сварке тонколистового металла.

В процессе прокатки растягивающие напряжения уменьшаются. Преимущество ее перед проковкой состоит в статическом характере приложения давления и возможности плавного его регулирования.

Статическое нагружение элементов сварной конструкции возможно в процессе сварки или чаще всего после полного остывания шва. В качестве такого нагружения применяют растяжение или изгиб с образованием растягивающих напряжений в зонах, где остаточные напряжения максимальны. Это приводит к пластическим деформациям и значительному уменьшению остаточных напряжений.

Отпуск после сварки, обычно применяемый для выравнивания структуры шва и околошовной зоны, также снижает внутренние напряжения. Отпуск может быть общим, когда нагревается все изделие, и местным, когда нагревается лишь часть его в зоне сварного соединения. Преимущество общего отпуска состоит в том, что снижение напряжений происходит во всей сварной конструкции независимо от ее сложности.

Наиболее часто применяют высокий отпуск при температуре нагрева 550-680°С. Операция отпуска состоит из четырех стадий: нагрев; выравнивание температуры по длине и сечению изделия; выдержка при температуре отпуска; охлаждение. Выдержка независимо от толщины металла обычно составляет около 3 ч, после чего происходит естественное охлаждение. По частоте применения отпуск сварных конструкций значительно превосходит все методы снятия внутренних напряжений (рис. 50).



Рис. 50. Стадии отпуска сварных конструкций: 1 - поверхность изделия;

2 -- внутренние зоны металла

2. Технология и техника кислородной резки (основные условия резки металлов, назначение, сущность)

Основные условия резки металлов. Кислородной резке подвергаются только те металлы и сплавы, которые удовлетворяют следующим основным условиям:

1. Температура воспламенения металла в кислороде должна быть ниже температуры его плавления. Лучше всех металлов и сплавов этому требованию удовлетворяют низкоуглеродистые стали, температура воспламенения которых в кислороде около 1300 єС, и температура плавления около 1500°С. Увеличение содержания углерода в стали сопровождается повышением температуры воспламенения в кислороде с понижением температуры плавления. Поэтому с увеличением содержания углерода кислородная рези сталей ухудшается.

2. Температура плавления окислов металлов, образующихся при резке, должна быть ниже температуры плавления самого металла, в противном случае тугоплавкие окислы не будут выдуваться струей режущего кислорода, что нарушит нормальный процесс резки. Этому условию не удовлетворяют высокохромистые стали и алюминий. При резке высокохромистых сталей образуются тугоплавкие окислы с температурой плавления 2000 °С, а при резке алюминия -- оксид с температурой плавления около 2050°С. Кислородная резка их невозможна без применения специальных флюсов.

3. Количество теплоты, которое выделяется при сгорании металла в кислороде, должно быть достаточно большим, чтобы поддерживать непрерывный процесс резки. При резке стали около 70% теплоты выделяется при сгорании металла в кислороде и только 30% общей теплоты поступает от подогревающего пламени резака.

4. Образующиеся при резке шлаки должны быть жидкотекучими и легко выдуваться из места реза.

5. Теплопроводность металлов и сплавов не должна быть слишком высокой, так как теплота, сообщаемая подогревающим пламенем и нагретым шлаком будет интенсивно отводиться от места реза, вследствие чего процесс резки будет неустойчивым и в любой момент может прерваться. При резке стали сгоранию железа в кислороде протекает по реакциям.

При проведении кислородно-ацетиленовой резки присутствует два вида пламени: подогревающее и режущая струя кислорода.

В начале газовой резки подогрев осуществляется только подогревающим пламенем до температуры воспламенения. Мощность подогревающего пламени зависит от толщины и химического состава разрезаемого металла и сплава.

Максимальная температура пламени находится на расстоянии 2-3 мм от конца ядра, поэтому для наиболее эффективного нагрева расстояние от конца ядра до поверхности разрезаемого металла должно составлять 2-3 мм. Подогревающее пламя надо регулировать на несколько повышенное содержание кислорода, так как слегка окислительное пламя обеспечивает интенсивный нагрев и улучшает качество реза.

Сжигание металла и удаление продуктов сгорания из реза осуществляется струей режущего кислорода. Количество кислорода, проходящего через сопло мундштука, зависит от конструкции сопла, давления кислорода и скорости истечения струи.

При газовой резке требуется определенное количество кислорода. Недостаток его приводит к неполному сгоранию железа и неполному удалению оксидов, а избыток кислорода охлаждает металл. Количество кислорода, необходимое для полного окисления, разрезаемого металла, определяется количеством сжигаемого металла и средним расходом на его сжигание. Основными параметрами режима кислородной резки являются:

· мощность подогревающего пламени;

· давление режущего кислорода;

· скорость резки. -

Мощность подогревающего пламени характеризуется расходом горючего газа в единицу времени и зависит от толщины разрезаемого металла. Она должна обеспечивать быстрый подогрев металла в начале резки до температуры воспламенения и необходимый нагрев его в процессе резки. Для резки металла толщиной до 300 мм применяют нормальное пламя. При резке металла больших толщин лучшие результаты получают при использовании пламени с избытком горючего (науглероживающее пламя). При этом длина видимого факела пламени (при закрытом вентиле кислорода) должна быть больше толщины разрезаемого металла.

При увеличении давления кислорода увеличивается его расход. Давление кислорода выбирается в зависимости от толщины металла: чем чище кислород, темя меньше его расход на 1 пог. метр реза.

Рис. 51. Характер выброса шлака:

а -- скорость резки мала; б -- оптимальная с корт 11 в -- скорость велика

Скорость перемещения резака должна соответствовать скорости горения металла. От скорости резки зависят устойчивость процесса и качество вырезаемых деталей. Малая скорость приводит к оплавлению разрезаемых кромок (рис. 51, а), а большая -- к появлению непрорезанных до конца участков реза (рис. 51, в). Скорость резки зависит от толщины и свойств участков реза. Скорость резки зависит от толщины свойств разрезаемого металла, вида резки, метода резки. Поэтому допустимую скорость резки определяют опытным путем. Скорость резки перемещения резака считают нормальным, если пучок искр 1 будет выходить почти параллельно кислородной струе 1 (рис. 51, б).

Большое влияние на качество реза и производительность резки оказывает подготовка металла под резку.

Перед началом резки листы подают на рабочее место и укладывают на подкладки так, чтобы обеспечить беспрепятственное удаление шлаков из зоны реза. Зазор между полом и нижним листом должен ныть менее 100-150 мм. Поверхность металла перед резкой должна быть очищена. На практике окалину, ржавчину, краску и другие загрязнения удаляют с номер поверхности металла нагревом зоны резки газовым пламенем с последующей зачисткой стальной щеткой.

Перед началом резки газорезчик должен установить необходимое давление газов на ацетиленовом и кислородном редукторах, подобрать нужные номера наружного и внутреннего мундштуков в зависимости от вида и толщины разрезаемого металла.

Процесс резки начинают с нагрева металла в начале реза до температуры воспламенения металла в кислороде. Затем пускают режущий кислород (происходит непрерывное окисление металла по всей толщи не) и перемещают резак по линии реза.

Для обеспечения высокого качества реза расстояние между мундштуком и поверхностью разрезаемого металла необходимо поддерживать постоянным. Для этой цели резаки комплектуются направляющими тележками.

Процесс кислородной резки основан на свойстве металов и их сплавов сгорать в струе чистого кислорода.

Процесс резки включает в себя следующие стадии:

¦ нагрев начального участка резки до температуры воспламенения металла в кислороде;

¦ сгорание металла в струе кислорода;

¦ расплавление образующихся окислов и выдувание их из места разреза;

¦ нагрев соседних слоев металла в,кислороде и перемещение резака вдоль линии реза.

Резку начинают с края детали. При необходимости резки с середины пробивают отверстие (при толщине металла до 50 мм) пламенем вертикально стоящего резака, разогревая место резки и плавно открывая вентиль режущего кислорода по мере углубления отверстия.

Угол наклона резака 20-45° в сторону, обратную направлению резки. При криволинейной резке резак держат вертикально.

3. Назовите ваши действия в случае обратного удара пламени при работе с ацетиленовым генератором при сварке металла

Перекрыть ацетиленовый вентиль горелки и распрделительный вентиль на генераторе. Охладить горелку.

Билет 20.

1. Кислородно-флюсовая резка металла

Высоколегированные хромистые, хромоникелевые стали, чугун и цветные металлы не могут подвергаться обычной кислородной резке, так как они не удовлетворяют основным условиям резки.

Хромистые и хромоникелевые нержавеющие стали па поверхности реза образуют тугоплавкие оксиды хрома с температурой плавления около 2000°С, которые препятствуют нормальному протеканию процесса резки. Поэтому кислородная резка этих сталей требует применения особых способов.

Чугун имеет температуру плавления ниже температуры воспламенения, поэтому при обычной резке чугун будет плавиться, а не сгорать в кислороде. Содержащийся в чугуне кремний образует тугоплавкую окись кремния, которая также препятствует резке.

Цветные металлы (медь, алюминий, латунь, бронза) имеют большую теплопроводность, образуют тугоплавкие окислы и также не поддаются обычной газовой резке. Удалить тугоплавкие окислы можно либо переводом их в легкоплавкие, либо введением в зону реза дополнительной теплоты.

Резку высоколегированных сталей можно обеспечить наложением вдоль линии реза низкоуглеродистой стальной полосы, при сгорании которой выделившаяся теплота, а также переходящее в шлак расплавленное железо и его оксиды способствуют разжижению оксидов хрома. Этим способом можно резать нержавеющие стали толщиной до 20 мм, однако при этом рез получается широким, а скорость резки низкая.

Для резки хромистых, хромоникелевых нержавеющих сталей, чугуна и цветных металлов применяют способ кислородно-флюсовой резки. Сущность его заключается в том, что в разрез вместе с режущим кислородом вводится порошкообразный флюс, при сгорании которого выделяется дополнительная теплота и повышается температура в зоне реза.

Кроме того, продукты сгорания флюса, взаимодействуя с тугоплавкими оксидами, образуют жидкотекучие шлаки, которые легко удаляются из зоны реза, не препятствуя нормальному протеканию процесса.

Основным компонентом порошкообразных флюсов, применяемых при кислородно-флюсовой резке металлов, является железный порошок. Железный порошок при сгорании выделяет большое количество теплоты -- около 1380 кДж/кг.

При выборе железного порошка необходимо иметь в виду, что процесс резки зависит от его химического состава и его грануляции. При использовании порошков, содержащих до .0,4% углерода и до 0,6% кислорода, процесс резки нержавеющей стали протекает устойчиво. Дальнейшее увеличение содержания углерода и кислорода в порошке приводит к увеличению расхода порошка и ухудшению качества поверхности реза.

При резке нержавеющих сталей содержание кислорода в порошке не должно превышать 6%. .Кислород присутствует в порошке в виде оксидов, которые замедляют процесс, резки, так как требуют дополнительной теплоты для их нагрева.

Основными критериями при выборе грануляции. железного порошка являются обеспечение его наилучшей транспортировки и регулирование расхода. Опытами установлено, что лучшие результаты при кислородно-флюсовой резке дает железный порошок с размерами частичек от 0,07 до 0,16 мм. Опытами также установлено, что лучшие результаты при резке нержавеющих хромоникелевых сталей достигаются при добавлении к железному порошку 10--15% алюминиевого порошка. Смесь железного и алюминиевого порошков дает жидкотекучий шлак, температура плавления второго не превышает 1300 °С. Для резки нержавеющих сталей применяется алюминиевый порошок марки АПВ.

Основная задача флюса при резке чугуна состоит в разбавлении флюса железом в области реза, снижении в сплаве содержания углерода, а также разжижения шлака, в котором содержится повышенное содержание кислорода. В состав флюсов для резки чугуна входят железный и алюминиевый порошок, кварцевый песок и феррофосфор.

Цветные металлы и. сплавы подвергают только кислородно-флюсовой резке с применением флюсов.

Установки для. кислородно-флюсовой резки состоят из двух основных частей: флюсопитателя и резака (ручного или машинного).

По конструкции флюсопитатели подразделяются на инжекторные, циклонные и с механической подачей.

Применяют три схемы установок для кислородно-флюсовой резки: с внешней подачей флюса, с однопроводной подачей флюса под высоким давлением и с механической подачей флюса.

По первой схеме подачи флюса флюс из бачка инжектируется кислородом и подается к резаку, укомплектованному специальной головкой. Газофлюсовая смесь, выходящая из отверстий специальной головки, засасывается струей режущего кислорода и в смеси с ним поступает в зону реза. При эксплуатации установки с внешней подачей флюса работают устойчиво и экономично (рис. 52, а).

Рис. 52. Схема подачи флюса:

а -- с внешней подачей; б -- однопроводная под высоким давлением; в -- с механической подачей;

1 -- газофлюсовая смесь; 2 -- флюс; 3 -- флюсонесущий газ; 4 -- кислородно-флюсовая смесь;

5 -- режущий кислород

Однопроводная схема подачи флюса под высоким давлением. В этом случае железный порошок из бачка флюсопитателя инжектируется непосредственно струей, режущего кислорода. Смесь флюса с кислородом по рукаву подводится к резаку через центральный канал мундштука и поступает к разрезаемому металлу (рис. 52, б).

По схеме с механической подачи флюса флюс, состоящий из смеси алюминиево-магниевого порошка, из бачка с помощью специального устройства подается к головке резака, где увлекается струей режущего кислорода (рис. 52, в).

2. Баллоны для сжатых и сжиженных газов (типы, давление, окраска, надписи на баллонах, требования техники безопасности)

Для хранения и транспортировки сжатых, сжиженных и растворенных газов, находящихся под давлением, применяют стальные баллоны. Баллоны имеют . различную вместимость -- от 0,4 до 55 дм3.

Баллоны представляют собой стальные цилиндрические сосуды, в горловине которых имеется конусное отверстие с резьбой, куда ввертывается запорный вентиль. Для каждого газа разработаны свои конструкции вентилей, что исключает установку кислородных вентилей на ацетиленовый баллон,, и наоборот.

На горловину плотно насаживают кольцо с наружной резьбой для навертывания предохранительного колпака, который служит для предохранения вентиля баллонов от возможных ударов при транспортировке.

Баллоны для сжатых, сжиженных и растворенных газов изготовляют из бесшовных труб углеродистой и легированной стали. Для сжиженных газов при рабочем давлении не свыше 3 МПа допускается применение сварных баллонов. Требования к баллонам регламентируют правила Гостехнадзора России.

В зависимости от рода газа, находящегося в баллоне, баллоны окрашивают снаружи в условные цвета, а также-соответствующей каждому газу краской наносят название газа.

Например, кислородные баллоны окрашивают в голубой цвет, а надпись делают черной краской, ацетиленовый--- в белый и красной краской, водородные-- в темно-зеленый и красной краской пропан -- в красный и белой краской.

Часть верхней сферической части баллона не окрашивают и выбивают на ней паспортные данные баллона: тип и заводской номер баллона, товарный знак завода-изготовителя, масса порожнего баллона, вместимость, рабочее давление и дату следующего испытания.

Баллоны периодически через каждые пять лет подвергают осмотру и испытанию.

Кислородные баллоны. Для газовой сварки и резки кислород доставляют в стальных кислородных баллонах.

Кислородный баллон (рис. 53, а) представляет собой стальной цельнотянутый цилиндрический сосуд 3, имеющий выпуклое днище 1, на которое напрессовывается башмак 2. Вверху баллон заканчивается горловиной 4.



Рис. 53. Баллоны; а-- кислородный; б -- ацетиленовый

В горловине имеется конусное отверстие, куда ввертывается запорный вентиль 5.

На горловину для защиты вентиля навертывается предохранительный колпак 6.

Наибольшее распространение при газовой сварке и резке получили баллоны вместимостью 40 дм3.

Эти баллоны, имеют размеры:

· наружный диаметр-- 219 мм;

· толщина стенки -- 7 мм;

· высота-- 1 390 мм;

· масса баллона без газа -- 67 кг.

Они рассчитаны на рабочее давление 15 МПа, а испытательное-- 22,5 МПа.

На сварочном посту кислородный баллон устанавливают в вертикальном положении и закрепляют цепью или хомутом. Для подготовки кислородного баллона к работе отвертывают колпак и заглушку штуцера, осматривают вентиль, чтобы установить, нет ли на нем жира или масла, осторожно открывают вентиль баллона и продувают его штуцер, после чего перекрывают вентиль, осматривают накидную гайку редуктора, присоединяют редуктор к вентилю баллона, устанавливают рабочее давление кислорода регулировочным винтом редуктора.

По окончании отбора газа из баллона необходимо следить, чтобы остаточное давление в нем было не меньше 0,05-0,1 МПа.

При обращении с кислородными баллонами необходимо строго соблюдать правила эксплуатации и техники безопасности, что обусловлено высокой химической активностью кислорода и высоким давлением.

При транспортировке баллонов к месту сварки необходимо твердо помнить, что запрещается перевозить кислородные баллоны, вместе с баллонами горючих газов.

При замерзании вентиля кислородного баллона его надо отогревать ветошью, смоченной в горячей воде.

Причинами взрыва кислородных баллонов могут быть попадание на вентиль жира или масла, падение или удары баллонов, появление искры при слишком большом отборе газа (электризуется горловина, баллона), нагрев баллона каким-либо источником тепла, в результате чего давление газа в баллоне станет выше допустимого.

Ацетиленовые баллоны. Питание постов газовой сварки и резки ацетиленом от ацетиленовых генераторов связано с рядом неудобств, поэтому в настоящее время большое распространение получило питание постов непосредственно от ацетиленовых баллонов.

Они имеют те же размеры, что .и кислородный баллон (рис. 53, б).

Ацетиленовый баллон заполняют пористой массой из активированного древесного угля (290-320г на 1 дм³ вместимости баллона) или смесью угля, пемзы и инфузорной земли. Массу в баллоне пропитывают ацетоном (225-300 г на 1 дм3 вместимости баллона),,в котором хорошо растворяется ацетилен.

Ацетилен, растворяясь в ацетоне и находясь в порах пористой массы, становится взрывобезопасным и его можно хранить в баллоне под давлением 2,5-3 МПа. Пористая масса должна иметь максимальную пористость, вести себя инертно по отношению к металлу баллона, ацетилену и ацетону, не давать осадка в процессе эксплуатации. В настоящее время в качестве пористой массы применяют активированный древесный дробленый уголь (ГОСТ 6217-74) с размером

зерен от 1 до 3,5 мм.

Ацетон (химическая формула CH₃COCH₃ является одним из лучших растворителей ацетилена, он пропитывает пористую массу и при наполнении баллонов ацетиленом растворяет его. Ацетилен, доставляемый потребителям в баллонах, называется растворенным ацетиленом.

Максимальное давление ацетилена в баллоне составляет 3 МПа. Давление ацетилена в полностью наполненном баллоне изменяется при изменении температуры окружающей среды (табл. 6).

Таблица 6

Температура, °С	-5	0	5	10	15	20	25	30	35	40
Давление, МПа	1,34	1,4	1,5	1,65	1,8	1,9	2,15	2,35	2,6	3,0

Давление наполненных баллонов не должно превышать при 20 °С 1,9 МПа.

При открывании вентиля баллона ацетилен выделяется из ацетона и в виде газа поступает через редуктор и шланг в горелку или резак. Ацетон остается в порах пористой массы и растворяет новые порции ацетилена при последующих наполнениях. баллона газом.

Для уменьшения потерь ацетона во время работы ацетиленовые баллоны необходимо держать в вертикальном положении. При нормальном атмосферном давлении и 20 °С в 1 кг (л) ацетона растворяется 28 кг (л) ацетилена. Растворимость ацетилена в ацетоне увеличивается примерно прямо пропорционально с увеличением давления и уменьшается с понижением температуры.

Для полного использования емкости баллона порожние ацетиленовые баллоны рекомендуется хранить в горизонтальном положении, так как это способствует равномерному распределению ацетона по всему объему, и с плотно закрытыми вентилями. При отборе ацетилена из баллона он уносит часть ацетона в виде паров. Это уменьшает количество ацетилена в баллоне при следующих наполнениях. Для уменьшения потерь ацетона из баллона ацетилен необходимо отбирать со скоростью не более 1700дм3/ч.

Для определения количества ацетилена баллон взвешивают до и после наполнения газом и по разнице определяют количество находящегося в баллоне ацетилена (в кг). Масса пустого ацетиленового баллона складывается из массы самого баллона, пористой массы и ацетона. При отборе ацетилена из баллона вместе с газом расходуется 30-40 г ацетона на 1 м3 ацетилена. При отборе ацетилена из баллона необходимо следить за тем, чтобы в баллоне остаточное давление было не менее 0,05-0,1 МПа.

Использование ацетиленовых баллонов вместо ацетиленовых генераторов дает ряд преимуществ, а именно: и

¦ компактность и простота обслуживания сварочной установки; .

¦ безопасность и улучшение условий работы;

¦ повышение производительности труда газосварщиков.

Кроме того, растворенный ацетилен содержит меньшее количество посторонних примесей, чем ацетилен, получаемый из ацетиленовых генераторов.

Хранение и транспортировка баллонов.

1. Транспортировка баллонов разрешается только на рессорных транспортных средствах, а также на специальных ручных тележках или носилках.

2. При бесконтейнерной транспортировке баллонов должны соблюдаться следующие требования:

¦ на всех баллонах должны быть до отказа навернуты предохранительные колпаки; .

¦ кислородные баллоны должны укладываться в деревянные гнезда (разрешается применять металлические подкладки с гнездами, оклеенными резиной или другими мягкими материалами);

¦ кислородные баллоны должны укладываться только поперек кузова машины так, чтобы предохранительные колпаки были в одной стороне; укладывать баллоны допускается в пределах высоты бортов;

¦ баллоны должны грузить рабочие, прошедшие специальный инструктаж.

Перевозка в вертикальном положении кислородных и ацетиленовых баллонов допускается только в специальных контейнерах.

Совместная транспортировка кислородных и ацетиленовых баллонов на всех видах транспорта запрещается, за исключением транспортировки двух баллонов на специальной тележке к рабочему месту.

В летнее время баллоны должны быть защищены от солнечных лучей брезентом или другими покрытиями.

Баллоны в пределах рабочего места разрешается перемещать кантовкой в наклонном положении.

7. На рабочих местах баллоны должны быть прочно закреплены в вертикальном положении.

3. Назовите и схематично изобразите способ сварки листовой конструкции длиной 1 300 мм

Сварочный шов относится к длинномерным, поэтому используют обратноступенчатый способ сварки.

Сущность его состоит в том, что весь шов разбивают на участки длиной 100-350 мм с таким расчетом, чтобы каждый из них мог быть выполнен целым числом электродов (двумя, тремя и т.д.). При этом переход от участка к участку совмещается со сменой электрода. Каждый участок заваривается в направлении, обратном общему направлению сварки, а последний всегда заваривается «на выход».

В данном случае возможно организовать работу одновременно двух сварщиков.

Билет 21.

1. Сварка цветных металлов (медь и ее сплавы, алюминий, титан)

К техническим цветным металлам относятся медь и ее сплавы -- латунь и бронза, алюминий и его сплавы., титан.

Особенность сварки цветных, металлов обусловлена их свойствами:

1. Температура плавления невысокая, поэтому легко получить перегрев металла, что может привести к образованию пор и изменению состава сплава.

2. Способ окисляться с образованием тугоплавких оксидов затрудняет процесс сварки, снижает физико-механические свойства шва.

3. Повышенная способность расплавленного металла поглощать газы (кислород, азот, водород) приводит к пористости шва.

4. Большая теплоемкость и высокая теплопроводность вызывает необходимость повышенного теплового режима варки и предварительного нагрева изделия перед сваркой.

5. Относительно большие коэффициенты литейного расширения и литейная усадка приводят к возникновению внутренних напряжений, деформаций, к образованию трещин в металле шва и околошовной зоны.

6. Резкое уменьшение механической прочности и возрастание хрупкости металлов при нагреве могут привести к непредвиденному разрушению изделия.

При сварке необходимо учитывать свойства каждого из металлов.

Сварка меди и ее сплавов. Особенность сварки меди заключается в следующем.

1. Медь обладает высокой теплопроводностью, большой жидкотекучестъю, способностью окисляться в нагретом и особенно в расплавленном состоянии.

2. Сварка меди в значительной степени зависит от наличия в металле различных примесей: висмута, мышьяка, свинца, сурьмы.

Они практически не растворяются в меди, но образуют с ней легкоплавкие химические соединения, которые располагаются по границам зерен, ослабляя межатомные связи.

Чистая медь обладает наилучшей свариваемостью.

3. Повышенная жидкотекучесть меди затрудняет ее сварку в различных пространственных положених, кроме нижнего.

4. Водород в присутствии кислорода оказывает отрицательное действие на свойства, меди. Расплавленная медь легко окисляется, образуя оксид меди Си2О, который легко поглощает водород и оксид углерода (Cu20 + 2Н = Н20 + 2Си). При охлаждении в объеме металла выделяются пузырьки паров воды и углекислого газа, которые не растворяются в меди. Эти газы расширяясь, создают большое внутреннее давление и приводят к образованию местных трещин. Это явление получило название водородной болезни меди.

Для предупреждения болезни следует снижать количество водорода в зоне сварки, прокаливать электроды, флюсы, использовать защитные газы.

5. При сварке меди покрытыми медными электродами без подогрева возможно возникновение горячих трещин.

6. При сварке с подогревом, создающим условие медленного охлаждения, водяной пар в большинстве случаев до затвердевания металла выходит наружу, но небольшая часть водяного пара остается между слоем сварочного шлака и поверхностью металла шва.

В результате этого поверхность металла шва после удаления шлака становится неровной. Этого можно избежать при очень медленном охлаждении шва.

Виды сварки меди:

¦ дуговая сварка угольным электродом (неплавящимся);

¦ дуговая сварка плавящимся электродом;

¦ автоматическая сварка под слоем флюса;

¦ ручная аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом (сварка в защитных газах);

¦ газовая сварка.

Рассмотрим подробнее все эти виды сварки.

Дуговая сварка угольным электродом (неплавящимся). Применяется для малоответственных изделий. При толщине меди до 15 мм применяют угольные электроды, при больших толщинах -- графитовые.

В том и другом случае в качестве присадочного материала используют прутки из меди марки М1 и Б_р ОФ 6,5-0,15.

Для предохранения меди от окисления и улучшения процесса сварки применяют флюсы, которые наносят на разделку шва и на присадочные прутки. Флюс -- прокаленная бура.

Присадочный материал не погружают в ванну, а. держат под углом 30є к изделию на расстоянии 5-6 мм от поверхности ванны. Электрод держат под углом 75° к изделию.

Листы толщиной до 4 мм сваривают с отбортовкой кромок без присадочного металла. При толщине более 5 мм сваривают с разделкой кромок под углом 60-90°.

Сборка под сварку должна обеспечить минимальные зазоры (до 0,5 мм), чтобы предупредить протекание расплавленного металла шва.

Рекомендуется использовать подкладки из графита, асбеста, керамики.

Сварка производится постоянным током прямой полярности.

Скорость сварки довольно большая и при возможности -- за один проход.

Для электрода 0 4..6 мм при толщине металла до 4 мм сила тока 140-320 А, для электрода d более 4мм - сила тока 350-500 А.

После сварки тонкие листы проковываются в холодном состоянии, а толстые (5--20 мм) -- при температуре 200-400°. Подогрев до более высокой температуры не рекомендуется, так как медь становится хрупкой.

Дуговая сварка плавящимся электродом (металлическим). Подготовка кромок и обработка шва производится так же, как и при сварке угольным электродом. При толщине металла 5-10 мм необходимы предварительный подогрев до температуры 250-300°С и Х-образная разделка.

Металлические электроды изготавливают из меди марок Ml и М2, названные «Комсомолец-100». Электроды d 3 мм применяются редко вследствие низкой механической прочности. .

Электроды марки ЭТ Балтийского завода со стержнем из бронзы Бр.КМц 3-1. Сварку ведут максимально короткой дугой.

Высокопроизводительные электроды АНЦ-1 и АНЦ-2 обеспечивают сварку без подогрева меди толщиной до 15 мм.

Используют постоянный ток обратной полярности. Максимально короткая дуга, так как увеличение дуги ведет к разбрызгиванию металла и снижает механические свойства шва.

Колебательные движения отсутствуют. Сила тока определяется по формуле 1= 50dэ.

Ручная аргонодуговая сварка вольфрамовым электродом (сварка в защитных газах). Выполняется угольным или вольфрамовым электродом на постоянном токе прямой полярности.

Защитный газ-- аргон, гелий.

Присадочная проволока марки Ml или Бр.КМц 3-1.

При толщине металла более 4 мм сваривают с предварительным подогревом.

Автоматическая сварка под слоем флюса. Производится под флюсом марок ОСЦ-45, АН 348-А, АН- 20. Проволока диаметром 1,6-4 мм марки Ml или Вр.КМц 3-1.

Газовая сварка. Требует повышенной мощности пламени. Для листов толщиной до 10 мм мощность пламени 150 дм3/ч на 1 мм толщины металла, а свыше 10 мм -- 200 дм3/ч.

Для уменьшения отвода теплоты изделие закрывают листовым асбестом.

Пламя используют строго нормальное. Избыток ацетилена вызывает образование пор и трещин, а избыток кислорода ведет к окислению металла шва.

Нагрев и плавка меди производится, восстановительной зоной. ,

Наклон горелки --- 80-90°. Сварку ведут быстро, без перерывов, за один проход.

Присадочная проволока -- чистая медь или медь с раскислителем.

Диаметр проволоки от 1,5 до 8 мм, в зависимости от толщины металла.

В процессе сварки подогретый конец присадочного прута периодически обмакивают во флюс, так его переносят в сварочную ванну.

Для получения мелкозернистой структуры металл проковывают: толщиной до 5 мм -- в холодном состоянии; при большой толщине -- в горячем состоянии (200-300 °). После производят отжиг при температуре до 550 °С и охлаждают в воде. При этом шов получается более пластичным.

Сварка латуни. Латунь -- это сплав меди с цинком. Сваривается теми же способами, что и медь.

Основное затруднение при сварке латуни связано с кипением и интенсивным испарением цинка, пары которого в воздухе образуют ядовитые окислы.

При дуговой сварке применяют присадочные прутки из латуни ЛМц 58-2 и флюс из молотого борного шлака или буры. .

При автоматической сварке используют проволоку из меди Ml и флюс АН-348А или ОСЦ-45.

При газовой сварке нормальным пламенем выделяются пары цинка, в результате чего шов получается пористым. Поэтому применяют пламя окислительное. Избыток кислорода окисляет часть цинка, и образующая на поверхности сварочной ванны оксидная пленка защищает расплавленный металл от дальнейшего окисления.

Сварка бронзы. Бронзой называется сплав меди с любым из металлов, кроме цинка. Сваривается так же, как и медь.

Сварка алюминия и его сплавов. Алюминий обладает малой плотностью, высокой тепло- и электропроводностью. Наибольшее применение получили сплавы алюминия с марганцем АМц.

Поверхность алюминия и его сплавов покрыта тугоплавкой оксидной пленкой, плавящейся при температуре 2050 °С. Эта пленка очень затрудняет сплавление основного и присадочного металла. Поэтому свариваемые кромки необходимо тщательно очистить механическим или чаще всего химическим способом. .

Виды сварки те же, что и меди, но используются прутки с алюминиевой основой и сварочная проволока на основе алюминия (СвА97, СвАМц).

Газовую сварку выполняют левым - способом нормальным пламенем.

Сварка титановых сплавов. Титан обладает антикоррозионной стойкостью. Титан более активен по сравнению с алюминием к поглощению кислорода, азота, водорода в процессе нагрева. Поэтому при сварке технического титана необходима особо надежная защита от этих газов. Такая защита осуществляется при дуговой сварке в инертных газах и при использовании флюсов-паст, которые являются бескислородными.

Дуговая сварка титана и его сплавов покрытыми, угольными электродами и газовым пламенем не применяется. Этими видами сварки невозможно обеспечить высокое качество сварных соединений из-за слишком большой активности титана к кислороду, азоту и водороду.

2. Сварочные полуавтоматы (назначение, классификация, устройство, требования техники безопасности)

Общие сведения и классификация сварочных полуавтоматов. При механизированной сварке используют специальные сварочные аппараты, обеспечивающие механизированную подачу сварочной проволоки, а перемещение дуги вдоль оси шва выполняется вручную. Такие аппараты получили название полуавтоматов для дуговой сварки.

Полуавтоматы классифицированы по разным признакам:

¦ по способу защиты сварочной зоны -- для сварки под флюсом, в среде защитных газов, открытой дугой;

¦ по способу регулирования дуги -- в основном применяют полуавтоматы с саморегулированием дуги;

¦ по виду применяемой проволоки -- сплошной, порошковой или комбинированной;

¦ по способу подачи проволоки -- толкающего, тянущего и комбинированного типа;

¦ по конструктивному исполнению -- со стационарным, передвижным и переносным подающим устройством.

Для сварки выпускают полуавтоматы, рассчитанные на номинальные токи 150-600 А, для проволоки диаметром 0,8-3,5 мм со скоростями подачи 1,0-17,0м/мин.

В комплект полуавтоматов обычно входят:

¦подающее устройство с кассетами для электродной проволоки;

¦ шкаф управления;

¦сварочные горелки;

¦провода для сварочной цепи и цепей управления;

¦газовая аппаратура.

Устройство и основные узлы полуавтоматов. При механизированной сварке сварочная головка чаще всего разделена на две части -- подающий механизм и держатель (при сварке в защитных газах -- сварочная горелка), соединенные между собой гибким шлангом. Поэтому такие аппараты иногда называют шланговыми.

Полуавтоматы позволяют сочетать преимущества автоматической сварки с универсальностью и маневренностью ручной.

Типовая схема полуавтомата показана на рис. 54. В их состав входят узлы: держатель 1, гибкий шланг 2, механизм подачи сварочной проволоки 3, кассета со сварочной проволокой 4 и аппаратный шкаф, или шкаф управления 5.

Рис. 54. Схема полуавтомата для дуговой сварки

Наиболее ответственным элементом полуавтоматов является механизм подачи проволоки. Его назначение и компоновка примерно те же, что и у сварочных головок автоматов для дуговой сварки. Обычно она состоит из электродвигателя, редуктора и системы подающих и прижимных роликов. Механизм обеспечивает подачу электродной проволоки по гибкому шлангу в зону сварки.

Приводом могут служить двигатели переменного или постоянного тока.

Скорости подачи в первом случае изменяют ступенчато-сменными шестернями, во втором --.происходит плавное регулирование за счет изменения частоты вращения двигателя.

Конструктивное оформление механизма подачи во многом зависит от назначения полуавтомата. В полуавтоматах для сварки проволокой большого диаметра механизм подачи размещен на передвижной тележке 3 и располагается в отдельном корпусе. В полуавтоматах с проволокой малого диаметра он установлен в переносном футляре и расположен непосредственно на корпусе держателя.

Наибольшее распространение получили полуавтоматы толкающего типа. Подающий механизм подает проволоку путем проталкивания ее через гибкий шланг к горелке. Устойчивая подача в этом случае возможна при достаточной жесткости электродной проволоки.

В полуавтоматах тянущего типа механизм подачи или его подающие ролики размещены в горелке. В этом случае проволока протягивается через шланг. Такая система обеспечивает устойчивую подачу мягкой и тонкой проволоки. Имеются полуавтоматы с двумя синхронно работающими механизмами подачи, осуществляющими одновременно проталкивание и протягивание проволоки через шланг (тянуще-толкающий тип).

Гибкий шланг в полуавтоматах предназначен для подачи электродной проволоки, сварочного тока, защитного газа, а иногда и охлаждающей воды к горелке. С этой целью применяют шланговый провод специальной конструкции. Сварочные горелки предназначены для подвода к месту сварки электродной проволоки, сварочного тока и защитного газа или флюса, а также для ручного перемещения и манипулирования им в процессе сварки.

При этом сварщик удерживает держатель в руке и перемещает его вдоль шва. Быстро изнашивающимися частями держателя (при сварке в защитных газах -- горелками) являются токоподводящий наконечник и газовое сопло, изготовляемые из меди.

При сварке под флюсом на держателе устанавливается бункер для флюса (рис. 55).

Рис. 55. Держатель полуавтомата для сварки под флюсом:

1 -- наконечник; 2 -- бункер для флюса; 3 -- сварочная проволока; 4 -- ручка; 5 -- шланг

В полуавтомате используются приводы, работающие как на переменном; так и постоянном токе.

Техническое обслуживание полуавтоматов для дуговой сварки. Для обеспечения бесперебойной и длительной работы полуавтоматов,, а также для своевременного устранения мелких неисправностей при их эксплуатации необходимо проводить профилактические работы.

Ежедневно перед началом работы следует:

¦ проверить состояние наконечника мундштука и газового сопла. При загрязнении очистить от брызг и нагара, восстановить надежный контакт;

¦ проверить место крепления мундштука к шланговому кабелю;

¦ проверить крепление сварочной горелки к шланговому кабелю, осмотреть изоляцию проводов;

¦ опробовать работу полуавтомата пробными включениями пусковой пробки.

Не реже одного раза в месяц:

¦ проверить состояние роликов подающего механизма;

¦ проверять уровень смазки в редукторе подающего механизма и долить.в случае необходимости;

¦ очищать от накопившейся грязи канал, по которому подается электродная проволока.

3. Перечислите зоны газового пламени. Назовите, какой зоной производят сварочные работы. Обоснуйте свой ответ

Пламя имеет три ярко различимые зоны: ядро, восстановительная зона, факел.

Восстановительной зоной ведут сварку, поэтому ее называют еще рабочей. Это обусловлено тем, что эта зона имеет наиболее высокую температуру (3140 °С) в точке, отстоящей на 3-6 мм от конца ядра.

Билет 22.

1. Особенности сварки легированных сталей

Легированными называют стали, в состав которых специально вводят заданное количество легирующих элементов для получения требуемых свойств.

Легированные стали в зависимости от содержания в них легирующих компонентов подразделяют на:

¦ низколегированные (с содержанием легирующих компонентов, кроме углерода, не более 2,5%);

¦ среднелегированные (с содержанием легирующих компонентов, кроме углерода, 2,5-10%);

¦ высоколегированные (с содержанием легирующих компонентов, кроме углерода, свыше 10%).

Низколегированные стали предназначены для сварных конструкций, работающих при нормальной температуре. В качестве легирующих элементов они содержат металлы, например марганец, кремний, хром.

Дуговая сварка. При дуговой сварке легированных сталей применяются следующие режимы:

Толщина металла, мм	1 -- 2	2 -- 5	5 -- 10	Свыше 10
Диаметр стержня электрода, мм	1,6 2,0 2,5	2,5 3,0 4,0	4,0 5,0 6,0	5,0 6,0
Ток, А	35 -- 45 45 -- 65 65 -- 85	65 -- 85 80 -- 100	130 -- 150 170 -- 200 210 -- 240	170 -- 200 210 -- 240

Указанные значения тока соответствуют сварке в нижнем положении. При выполнении вертикальных и потолочных швов ток уменьшают на 10-20% и применяют электроды диаметром не более 4 мм.

Для уменьшения скорости охлаждения металла шва следует применять стыковые и бортовые соединения, так как при тавровых и нахлесточных соединениях скорость охлаждения выше. Рекомендуется избегать соединений, имеющих швы замкнутого контура; если же необходимы такие соединения, то их сваривают короткими участками, обеспечивая подогрев и замедленное охлаждение.

Сварку стыковых соединений металла толщиной до 6 мм и швов с катетом до 7 мм выполняют в один слой (однопроходную), что уменьшает скорость охлаждения.

Более толстый металл сваривают в несколько слоев длинными участками. Каждый слой должен иметь толщину 0,8-1,2 диаметра электрода. Сверху шва накладывают отжигающий валик, края которого должны располагаться на расстоянии 2-3 мм от границы проплавления основного металла. Отжигающий валик накладывают при температуре предыдущего слоя около 200 °С.

Для металла толщиной до 40-45 мм применяют многослойную сварку способом горки или каскада. Длину участков (300-350 мм) выбирают с таким расчетом, чтобы предыдущий слой не успевал охладиться ниже 200 °С при наложении следующего слоя.

Если сталь склонна к закалке или при сварке на морозе, перед выполнением первого шва применяют местный подогрев горелкой или индуктором до 200-250 °С.

Сварку конструкционных низкоуглеродистых сталей производят электродами с фтористокальциевыми покрытиями марок УОНИ-13/45, УОНИ-13/55, УОНИ-13/65, УОНИ-13/85, ОЗС-2, ЦУ-1, ДСК-50, УП-1/55, УП-2/55, К-5А, ЦЛ-18, НИАТ-5 и другими, дающими более плотный и вязкий наплавленный металл, менее склонный к старению.

Электроды с руднокислыми покрытиями. (ОММ-5, ЦМ-7 и др.) применять при сварке ответственных конструкций из низколегированных сталей не рекомендуется.

Низколегированные конструкционные стали лучше сваривать электродами типа Э42А, так как металл шва получает дополнительное легирование за счет элементов расплавляемого основного, при этом металл шва сохраняет высокую пластичность.

Сварка электродами типа Э60А дает более прочный, но менее пластичный металл шва вследствие более высокого содержания в нем углерода.

Сварка средне- и высоколегированных сталей. Сварка этих видов сталей затруднена по ряду причин:

¦ В процессе сварки происходит частичное выгорание легирующих примесей и углерода.