Выбор тепловой мощности пламени

 

Мощность пламени выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и его теплофизических свойств и регули­руют подбором наконечника горелки:

Номер наконечника горелки

Толщина сваривае­мой низко-углеродис­той ста­ли, мм

0,05…0,1

0,1…0,25

0,2…0,5

0,5…1,0

1,0…2,0

2,0…4,0

4,0…7,0

7,0…11,0

11,0…17,0

17,0…30,0

30,0…80,0

Свыше 80

 

Определение диаметра присадочной проволоки

 

Для сварки низко- и среднеуглеродистой стали диамет рпри­садочной проволоки определяют по формулам в зависимости от способа сварки и толщины металла (S, мм):

- при левом способе d_П = S/2 +1, мм;

- при правом способе d_П = S/2, мм.

 

Определение вида пламени

 

Вид пламени регулируют и устанавливают на глаз в зависи­мости от материала свариваемых деталей (таблица 7.1).

 

Таблица 7.1

Определение вида пламени

 

Показатель	Свариваемый металл
Углеродистая сталь	Легтрованная сталь	Чугун	Медь	Латунь	Алюминий и его сплавы	Цинк	Бронза
Удельный расход (л/ч) на 1 мм толщины металла	Ацетон	100…130		100…120	150…200	100…130		15…20	70…150
Кислород	110…140	80…85	90…110	165…220	135…175	80…85	20…25	80…165
Соотношение ацетилена и кислорода	1:1,1	1:1,1	1:0,9	1:1,1	1:1,3	1:1,1	1:1,1	1:1,1

 

Порядок зажигания горелки

 

1. При открытых вентилях горелки установить рабочее давление по манометру редуктора (средние значения: 4 кгс/см² для ки­слорода и 1 кгс/см для ацетилена) в соответствии с толщиной свариваемого металла. Закрыть вентили.

2. Открыть на четверь оборота кислородный вентиль, а затем на одиноборот ацетиленовый вентиль.

3. Поджечь горючую смесь. Пламя должно гореть устойчиво, не отрываясь от мундштука.

4. Пламя регулируют ацетиленовым вентилем при полностью от­крытом кислородном вентиле.

5. По мере нагревания мундштука может образоваться пламя с избытком кислорода. Чтобы исключить это, создают запас аце­тилена. Необходимо убедиться в его наличии. При этом сред­няя светящаяся зона пламени должна быть примерно в 4 раза больше длины ядра. Это соответствует 15%-му избытку ацети­лена в пламени.

 

Если при зажигании смеси горелка даёт хлопок или при пол­ном открытии ацетиленового вентиля появляетс ячерная копоть, надо проверить:

1) затянута ли накидная гайка;

2) достаточно ли давление кислорода;

3) нет ли воды в шлангах;

4) не перекручены ли (не придавлены ли) шланги.

При хлопках горелку нужно выключить: перекрыть сначала ацетиленовый вентиль, а затем кислородный вентиль. Иногда хлопки и обратные удары вызываются перегревом мундштука после длитель­ной работы. Тогда горелку нужно погасить и охладить мундштук в воде. При частой прочистке мундштука его отверстие разрабаты­вается. Кроме того, он обгорает в процессе сварки. Сильно разра­ботанный мундштук надо заменить.

 

Порядок выполнения работы

 

1) Изучить оборудование, применяемое для газовой сварки.

2) Ознакомиться с характеристикой газового пламени и его строением.

3) Изучить порядок выбора параметров технологии газовой сварки.

4) Ознакомиться с техникой газовой сварки. Заварить обра­зец и дать оценку сварного шва по внешнему виду.

5) Составить отчет.

 

Содержание отчёта

 

1. Цель работы.

2. Описать и зарисовать строение и свойства газового пла­мени, конструкции газовых горелок и аппаратуры, а также порядок выбора параметров технологии газовой сварки.

3. Описать технику газовой сварки и качество опытных свар­ных швов. Отметить дефекты (если имеются), причину их возникновения и пути устранения.

 

Лабораторная работа № 8

 

КИСЛОРОДНАЯ РЕЗКА СТАЛИ

 

Цель работы. Ознакомиться с оборудованием, применяемым для кислород­ной резки стали, изучить условия резкиме талов, ознакомиться с техникой выполнения резки.

Оборудование и принадлежности:

1. Баллоны с кислородом и ацетиленом.

2. Редукторы.

3. Бачок для керосина, оборудованный манометром и насосом.

4. Керосиновый резак.

5. Ацетиленовый резак.

6. Комплект шлангов.

7. Образцы из различных материалов:

- низкоуглеродистая сталь;

- алюминий;

- чугун.

8. Инструкция по технике безопасности.

 

Содержание и методика выполнения работы

 

Кислородная резка является основным, наиболее широко применяемым методом обработки газовым пламенем.

Кислородная резка основана на сгорании металла в струе тех­нически чистого кислорода. Сущность этого способа резки заклю­чается в том, что металл вначале нагревается до температуры, близкой к температуре плавления (горения в кислороде), а затем сжигается в струе ки­слорода, и этой же струёй выдуваются из места реза образовавшиеся окислы (продукты горения). На­грев металла при резке осуществляется пламенем, которое обра­зуется при сгорании какого-либо горючего газа в кислороде. Ки­слород, который подается на нагретый металл и сжигает его, на­зывается режущим кислородом. Для того, чтобы металл резался кислородом, он должен удовлетворять следующим условиям:

1) температура воспламенения металла в кислороде долж­на быть ниже температуры его плавления;

2) окислы металла должны иметь температуру плавления ниже, чем температура плавления самого металла;

3) металл не должен обладать высокой теплопроводностью;

4) окислы металла должны обладать высокой жидкотекучестью.

Такие металлы, как медь, алюминий и их сплавы, а также чу­гунн не удовлетворяют всем вышеперечисленным условиям и по­этому не поддаются кислородной резке.

Для кислородной резки применяют кислород и горючие газы (ацетилен, водород, коксовый газидр.).

Особо важную роль при резке имеет чистота кислорода. Для резки необходимо применять кислород с чистотой 98,5-99,5%. С понижением чистоты кислорода очень сильно снижается произво­дительность резки и увеличивается расход кислорода.

По назначению кислородная резка делится на разделитель­ную резку и поверхностную.

Разделительная резка предназначена для вырезки различ­ного рода заготовок деталей, для раскроя листов, для резки заго­товок и для других работ, связанных с разрезкой металла на не­сколько частей. При выполнении разделительной кислородной резки необходимо учитывать требования, предъявляемые к точно­сти резки и качеству реза. Большое влияние на качество реза и производительность резки оказывает подготовка металла под рез­ку. Перед началом резки листы подаются на рабочее место и укладываются на подкладки так, чтобы обеспечить беспрепятствен­ное удаление шлаков из зоны реза. Поверхность металла перед резкой должна быть очищена.

При разделительной кислородной резке стали окисление металла по толщине происходит неравномерно – верхние слои окисляются более интенсивно, чем нижние. Причиной этого явля­ются: загрязнение режущего кислорода газами и парами, выде­ляемыми в резе при окислении металла, менее интенсивный непо­средственный подогрев нижних слоёв металла подогревающим пламенем, падение кинетической энергии струи и увеличение её диаметра по мере удаления от режущего сопла. Вследствие этого окисление нижних слоёв металла происходит более широкой по­лосой и более медленно, чем верхних. Явление запаздывания процесса резки в нижних слоях металла принято называть отста­ванием. Величина отставания определяется по отклонению от вертикали бороздок (гребешков и впадин) на поверхности кромки реза. Особенно больших значений отставание достигает при резке больших толщин стали (50 мм и более).

Разметку вырезаемых деталей производят металлической линейкой, чертилкой и мелом. Перед началом резки необходимо установить давление газов на ацетиленовом и кислородном редук­торе, подобрать нужные номера наружного и внутреннего мундштуков в зависимости от вида и толщины разрезаемого металла.

Скорость перемещения резака должна соответствовать ско­рости горения металла. Малая скорость приводит к оплавлению разрезаемых кромок, а большая – к появлению непрорезанных до конца участков реза.

Поверхностная резка предназначена для разделки канавок на металле, для удаления поверхностных дефектов на отливках, прокате и сварных швах, для снятия поверхностного слоя металла и для ряда других работ.

По способу выполнения кислородная резка делится на руч­ную и машинную. Ручная резка выполняется вручную рабочим-резчиком с помощью газорезательных полуавтоматов и автоматов.

Для осуществления резки необходимо иметь горючий газ и кислород, которые подаются из баллонов (описаны в предыдущей работе) и далее по шлангам направляются к резаку.

Резаки служат для смешивания горючего газа с кислородом, образования подогревающего пламени и подачи к разрезаемому металлу струи режущего кислорода. Схема ацетиленокислородно­го резака для
ручной резки показана на рис. 8.1.

 

Рис. 8.1. Схема ацетиленокислородного инжекторного резака

 

Резак для ручной резки имеет рукоятку 7 и корпус 8, к кото­рому при помощи накидной гайки 11 присоединена смесительная камера 12, в которую ввёрнут инжектор 10. Кислород, поступаю­щий через шланговый ниппель 5, разветвляется по двумнаправ­лениям: кислород подогревающего пламени регулируется венти­лем 4 и поступает в центральный канал инжектора 10. Выходя всмесительную камеру 12, струя кислорода создае тразряжение в каналах, по которым через ниппель 6 и вентиль 9 подсасывается ацетилен. Горючая смесь по трубке 13 идёт в головку резака и, выходя через зазор между наружным 15 и внутренним 14 мунд­штуками, сгорает, образуя подогревающее пламя. Другая часть кислорода через вентиль 3 проходит в трубку 2 и поступает в го­ловку 1, откуда выходит через центральный канал внутреннего мундштука 14, образуя режущую струю кислорода.

Давление кислорода устанавливают в пределах от 30 МПа до 140 МПа, давление ацетилена – от 0,2 МПа до 1 МПа.

При зажигании подогревающего пламени слегка открываю твентиль подогревающего кислорода, а затем вентиль ацетилена. Когда в ацетиленовом канале создается разряжение, зажигают горючую смесь у выходного отверстия мундштука и регулируют пламя кислородным и ацетиленовым вентилем.

Кроме ацетиленокислородного резака применяют керосино­резы.

Керосинорезы применяют для кислородной резки низкоуглеродистых сталей с использованием в качестве горючего керо­син. Керосин подаётся в резак под давлением 5…20 МПа из бачка ёмкостью 5 дм³, снабженного ручным воздушным насосом, мано­метром и запорным вентилем. Схема работы резака с испарите­лем представлена на рис. 8.2.

 

Рис. 8.2. Схема работы керосинореза

 

Керосин из бачка по шлангу через ниппель, трубку 8 и вен­тиль 7 поступает в асбестовую набивку испарителя 11. Кислород через вентиль 9, проходяи нжектор 4, поступает в головку резака 3. В головке 3 кислород смешивается с парами керосина, образуя горючую смесь. Испаритель 11 нагревается пламенем вспомога­тельного мундштука 12. Образовавшаяся горючая смесь в смеси­тельной камере выходит наружу через кольцевой зазор между мундштуком 1 и 2, образуя подогревающее пламя. Состав подог­ревающего пламени и его мощность регулируется вентилем 9 и маховичком 10, который изменяет положение инжектора в смеси­тельной камере. Режущий кислород проходит через вентиль 6 и по трубке 5 направляется в центральный канал мундштука 1. В рукоятке размещены трубки для подвода керосина и кислорода. Керо­син подается в резак под давлением 5…20 МПа из бачка ёмкостью 5 дм³, снабженного ручным воздушным насосом, манометром и запорным вентилем.

 

Порядок выполнения работы

1) Ознакомиться с применяемым оборудованием.

2) Изучить сущность и условия кислородной резки.

3) Ознакомиться с техникой резки образцов из различных ма­териалов: сталь, алюминий, чугун.

4) Определить в процессе выполнения резки материал каж­дого образца.

 

Содержание отчёта

1. Привести теоретические сведения:

- сущность и виды кислородной резки;

- условия кислородной резки.

2. Зарисовать схему процесса кислородной резки.

3. Описать, какой из выше названных материалов подверга­ется кислородной резке, какие материалы не режутся и по каким причинам.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

 

	Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки: Учебник для вузов. – 2-е изд. испр. и доп. / А.И. Акулов, В.П. Алёхин, С.И. Ермаков и др. / Под ред. А.И. Акулова. – М.: Машиностроение, 2003. – 560 с.: ил.
	Ручная дуговая сварка. Материалы. Оборудование. Технология / С.Н. Жизняков, З.А. Сидлин. – М.: ЦТТ ИЭС им. Е.О. Патона, 2007. – 360 с.
	Основы сварочного производства: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / В.М. Виноградов, А.А. Черепахин, Н.Ф. Шпунькин. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 272 с.
	Сварка. Резка. Контроль:Справочник. В 2-х томах / Под общ. ред. Н.П. Алёшина, Г. Г. Чернышова. – М.: Машиностроение, 2004. Т. 1/ Н.П. Алёшин, Г.Г. Чернышов, Э.А. Гладков и др. – 624 с.: ил. Т. 2 / Н.П. Алёшин, Г.Г. Чернышов, А.И. Акулов и др. – 480 с.: ил.
	Газопламенная обработка металлов:Учебник для студ. учреждений сред. проф. образования /Г.В.Полевой, Г.К. Сухинин. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 336 с.
	Сварочные материалы для дуговой сварки: Справочное пособие. В 2-х томах. Т. 2: Сварочные проволоки и электроды / Н.Н. Потапов, Д.Н. Баранов, О.С. Каковкин и др. / Под общ. ред. Н.Н. Потапова. – М.: Машиностроение, 1993. – 768 с.: ил.
	Сварочные работы: современное оборудование и технология работ /Е.А. Банников, Н.А. Ковалёв. – М.: АСТ: Астрель, 2008. – 448 с. – (Самоучитель).
	Сварочные работы: практическое пособие для электро-газосварщика / сост. Е.М. Костенко. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2007. – 240 с. – (Книжная полка специалиста).
	Основы сварочного производства:Лабораторный практикум /Ф.Д. Кащенко – Магнитогорск: МГТУ, 2004. – 62 с.