Кислородная газовая сварка — самый старый метод получения неразъемного монолитного шва путем плавления соединенных концов. Несмотря на использование многих новых современных методов сварки, этот метод все еще используется, особенно при соединении деталей небольшой толщины.
Возможность сварки тонкостенных металлических изделий и независимость от электросети делают этот метод особенно подходящим для ремонта и восстановления деталей из БТ и АТТ в полевых условиях. В основном это касается ремонта отсеков, кабин боевых машин, монтажа и ремонта танков и трубопроводов.
1. Кислородная газовая сварка.
Плавление металла при газовой сварке происходит под воздействием пламени газообразного кислорода. В качестве горючего газа при сварке могут использоваться: ацетилен, водород, пропан и другие.
Горючие газы для газовой сварки
Таблица 1
Из них наиболее широко используется ацетилен. Его основными преимуществами являются относительно высокая теплотворная способность и возможность легкой доставки к месту сварки, что исключает его транспортировку.
Ацетилен получают из карбида кальция и воды по реакции:
CaC 2 + 2H 2 O = C 2 H 2 + Ca (OH) 2 + 30,4 
В этой реакции из 1 кг карбида кальция выделяется около 400 ккал тепла и 300 литров ацетилена. Для полного разложения 1 кг карбида необходимо 10 литров воды.
Ацетилен взрывоопасен (без внешнего источника воспламенения) при следующих условиях:
- если температура газа (при давлении выше 0,15 МПа) превышает 550 ° C
- в присутствии катализатора (при температуре газа от 240 до 280 ° C, например оксидов меди и железа;
- в смеси с воздухом в концентрации от 2,8% до 82% и в смеси с кислородом в концентрации от 2,8 до 93% (эти смеси взрываются при наличии искры или пламени).
Ацетилен производится в так называемых генераторах ацетилена.
Классифицируются они по разным техническим характеристикам:
- по производительности (от 1 до 80)
- по давлению получаемого ацетилена (низкое -0,001-0,01 МПа, среднее -0,01-0,15 МПа и высокое 0,15-0,75 МПа;
- по типу устройств (мобильные и стационарные);
- Наиболее важной характеристикой для классификации является способ работы генераторов и, в частности, способ взаимодействия карбида кальция с водой. В зависимости от этого [/ font] [font = «arial;»] различаются средние системы генераторов: система «карбид в воде» (рис. 1-а); система «вода на карбид» (рис. 1-б) и «контактная система» (рис. 1-в).
Фигура 1. Принципиальные схемы конструкции генераторов ацетилена
Генераторы, работающие по системе «карбид в воде», являются лучшими, так как они производят наиболее полное разложение карбида, а образующийся газ лучше всего очищается и охлаждается водой. Наибольшее распространение получили генераторы системы «вода на карбиде» из-за их относительно простой конструкции (карбид не разлагается полностью — получается 90 % от расчетного количества ацетилена). Из-за очень плохого охлаждения газа контактная система используется только для небольших переносных генераторов.
Из примесей, содержащихся в карбиде кальция (S, P, соединения азота и др.), Ацетилен из генераторов содержит вредные газообразные вещества и водяной пар, которые удаляются последовательной промывкой газа водой, очисткой химическими очистителями и сушкой.
При работе с генераторами ацетилена сварочные посты оснащены предохранительными устройствами. Их назначение — предотвратить проникновение пламени в газопроводы и генератор (при так называемой отдаче). Люфт пламени возникает при воспламенении топливной смеси в горелке, когда скорость воспламенения превышает расход смеси. Практически люфт возникает при нагреве горелки выше 500 ° С. [/ Font]
[font = «arial;»] Между горелкой и генератором размещаются предохранительные устройства, устройство которых показано на рис. 2.
ИНЖИР. 2. Защитное устройство
При нормальной работе ацетилен проходит через воду 4 и через отверстие 7 подается в горелку. При возникновении люфта воспламеняющаяся смесь убивает уплотнение 6, оказывает давление на водяное зеркало, в результате чего обратный клапан 3 закрывается и прерывает доступ. к впускной трубе. Часть воспламененной смеси может улетучиться в атмосферу через защитную трубку 2.
Кислород получают испарением сжиженного воздуха или электролизом воды. Его хранят под давлением 15 МПа в стальных баллонах, которые вывозят к месту сварки. При таком давлении в баллоне вместимостью 40 литров содержится 6
кислород. Кислородные баллоны окрашены в синий цвет и имеют маркировку «кислород» . Кислород также можно переносить в жидком состоянии путем газификации (испарения) перед использованием.
1.1. Оборудование для кислородной газовой сварки.
Важнейшим оборудованием для кислородной сварки являются редукционные клапаны и сварочные горелки.
Редукционный клапан (редуктор).
Он служит для снижения давления газа из баллона до необходимого рабочего давления и поддержания постоянного давления газа, подаваемого в горелку.
Редукционный клапан состоит из камеры «высокого» и «низкого» давления и соответствующих манометров.
Сварочные горелки.
Сварочные горелки используются для формирования топливной смеси и ее сжигания определенным образом.
По своему строению и режиму работы они делятся на нагнетательные и смешивающие.
Инжекторные горелки используются при низком рабочем давлении газа и поэтому также называются горелками низкого давления. Топливный газ (ацетилен) всасывается за счет впрыска кислорода, который проходит через форсунку под давлением до 0,4 МПа. Кислород выходит из сопла (инжектора) с высокой скоростью и, следовательно, создает разбавление в канале ацетилена, благодаря которому ацетилен всасывается и смешивается с кислородом в смесительной камере.
Инжекторные горелки могут работать помимо низкого, среднего и высокого давления. Пламя, создаваемое ими, имеет определенные размеры, которые могут незначительно отличаться. Это требует работы с разными горелками при сварке металлов разной толщины. Поэтому горелки выполнены со сменными форсунками, которые обозначены цифрами от 0 до 7. Устройство сменной форсунки показано на рис. 3.
ИНЖИР. 3. Сменная форсунка: 1 — форсунка (топливная форсунка); 2 — труба; 3 — камера смешения; 4 — нагнетательная камера; 5- инжектор.
Горелки-смесители предназначены для среднего и высокого давления топливного газа. В этих горелках топливный газ и кислород поступают под давлением через отдельные каналы в смесительную камеру. Образовавшаяся топливная смесь выходит с определенной скоростью через топливное сопло. Смесительные горелки имеют относительно простое устройство, но, поскольку они могут работать только при высоких давлениях топливного газа, они используются относительно реже, чем инжекторы.
Кислородная газовая сварка является рентабельной (целесообразной) для сварки материалов толщиной до 10 мм из углеродистых и легированных сталей, стального литья, серого чугуна, цветных металлов.
Скорость плавления сталей от 0,2 до 0,5, алюминия — от 0,15 до 0,2 кг / час .
Скорость сварки v H зависит от толщины свариваемого материала.
Расход горючего газа при толщине материала S = 1 мм составляет 100 л / ч .
Рабочее давление, регулируемое манометрами редукторов для ацетилена 0,02 МПа, для кислорода 0,25 — 0,35 МПа.
1.2 Сварочное пламя.
Хороший сварщик должен соответствовать следующим условиям:
а) Он должен иметь достаточно высокую температуру для быстрого плавления
металл;
б) не окислять металл шва;
c) Иметь небольшой объем для получения концентрированного нагрева.
Тепловая мощность газового пламени — V характеризуется почасовой
расход топливного газа. ( л / ч ) и регулируется заменой наконечника горелки. Выбор мощности пламени в зависимости от теплофизических свойств и толщины металла производится по формуле:
V = K.b,
где: K — коэффициент ( л / ч на 1 мм толщины) для низкоуглеродистого
сталь К = 100-130; для меда К = 150-200; для алюминия К = 150. б — толщина металла в мм.
Распределение температуры в пламени при газовой сварке, структура и состав ацетилено-кислородного пламени показаны на рис. 4.
ИНЖИР. 4. Распределение температуры в пламени: 1 — температурная кривая пламени; 2 — ядро пламени и светящаяся оболочка; 3 — зона сварки (рабочая зона); 4 — факел, 5-изделие.
Сварочное пламя состоит из трех основных зон:
Зона I — ярко выраженное ядро с температурой от 300 до 1000 ° C.
Здесь газовая смесь нагревается, и ацетилен разлагается по реакции
С 2 Н 2 + О 2 = 2 С + Н 2 + О 2 .
которая течет по поверхности ядра. Сильно нагретые частицы углерода ослепительно светятся, делая ядро самой яркой частью пламени.
Зона II — средняя или рабочая зона с температурой до 3150 ° С. Именно здесь происходит первая фаза сгорания (неполная), согласно реакции
2C + H 2 + O 2 = 2CO + H 2 .
В этой зоне температура самая высокая, и из-за наличия продуктов неполного сгорания — CO и H 2 она оказывает восстанавливающее действие на металл сварочной ванны. Именно поэтому на этом участке проводится сварка.
Зона III — факел. Имеет температуру до 1200 ° C. Вот вторая фаза горения за счет O 2 из воздуха:
2CO + H 2 + 3 / 2O 2 + mN 2 = 2CO 2 + H 2 O + mN 2 .
Из-за наличия окислительных газов эта зона называется окислительной.
Согласно реакции горения в первой фазе кислород и ацетилен должны подаваться в равных объемах, т.е. О 2 : С 2 Н 2 = 1. Фактически это соотношение составляет от 1,1 до 1,2 (нормальное пламя) и используется для сварки стали. Объясняется это тем, что в первой фазе горения, наряду с окислением углерода, часть водорода сгорает, образуя водяной пар.
Углекислое пламя (расширенное пламя) отличается от обычного пламени.
избыток ацетилена (O2: C 2 H 2 = 0,8–0,9) также упоминается в литературе как восстанавливающее пламя. Он используется для сварки алюминия и алюминиевых сплавов, для сварки твердых сплавов и для сварки высокоуглеродистых сталей. Температура до 3060 ° С.
Окислительное пламя — образуется при избытке кислорода (O 2 : C 2 H 2 = 1,2-1,5). Он короче обычного и имеет температуру в среднем от 3100 до 3300 ° C. Применяется для сварки латуни, чугуна с бронзой, термической резки и т. Д.
1.3. Технология ручной газокислородной сварки.
Ручная газокислородная сварка применяется при производстве стыковых, Т-
образные и угловые стыки, а также внахлест во всех пространственных положениях: нижнем, горизонтальном, вертикальном и потолочном.
Подготовка кромок зависит от типа стыков и толщины листов. До 5 мм скашивание кромок не производится, при толщине материала от 5 до 15 мм выполняется одностороннее снятие фаски, при большей толщине — двустороннее — рис. 5.
ИНЖИР. 5 Подготовка кромки.
В зависимости от направления движения горелки левая и правая сварка различаются. В первом случае движение идет справа налево и перед горелкой оказывается дополнительный материал — он используется для сварки тонких листов; и легкоплавкие сплавы. Во втором случае горелка движется слева направо перед дополнительным материалом — в этом случае мы имеем более концентрированный нагрев и лучшую защиту расплавленного металла.
Угол наклона горелки относительно продукта определяет интенсивность нагрева. Чем вертикальнее конфорка, тем интенсивнее нагрев.
Оставить комментарий