§ 156. Шовная сварка

Фиг. 270. Основные типы соединений при шовной сварке.

Шовная сварка слу­жит для соединений из листового металла; осуществляется непре­рывным швом (см. фиг. 263, г). Этот способ сварки отличается от точечной сварки только тем, что вместо стержневых электро­дов здесь применяют электроды в виде роликов. При вращении сжатых роликов свариваемая деталь протаскивается между ними и тем самым обеспечи­вается плотное герметическое соединение. Диаметр роликов изменяется от 40 до 350 мм в зависимости от кривизны свариваемой детали. Ширина контактирующего обода ролика обычно составляет 4—6 мм.

Основные типы соедине­ний при шовной сварке по­казаны на фиг. 270. Наибо­лее удобным является соеди­нение с отбортовкой, так как оно позволяет располагать сварную деталь вне контура шовной машины. Ширина отбортовки и нахлестки а за­висит от толщины сваривае­мого металла и для & = 1 мм составляет 12 мм, а для 6 = 2 ж/и 18 мм. Типовые узлы при, шовной сварке предста­влены на фиг. 271.

Такая конструкция с от­бортовкой находит примене­ние при изготовлении бензи­новых баков автомобилей и других изделий.

Режим шовной сварки определяется следующими основными параметрами: ша­гом образующих шов точек, усилием, приложенным к ро­ликам, диаметром роликов,

Фиг. 271. Типовые узлы при шовной сварке: 1 — подварка; 2 — крышка; '6 — трубка; 4 — продольный шов

циклом сварки, скоростью сварки и силой сварочного тока. Величина шага точек при шовной сварке обычно лежит в пределах 1,4—4,5 мм д увеличивается с повышением толщины свариваемых деталей. Отдельные точки, образующие шов, перекрывают друг друга не менее чем на поло­вину их диаметра (вернее, длины, так как точки при шовной сваркеимеют вид вытянутого эллипса). Диаметр (длина) точек колеблется от 3 до 8 мм. Ширина шва определяется шириной контактирующей поверхности роликов и режимом сварки.

Машины для шовной сварки мало чем отличаются по своей электрической схеме от точечных машин, но отличаются от них по устройству своей меха­нической части (привод вращения роликов, механизм давления и т. д.).

Глава XXIX

ГАЗОВАЯ СВАРКА И РЕЗКА

§ 157. Газы

В качестве горючих газов при газовой сварке и резке могут служить ацетилен, водород, нефтегаз, природный газ, светильный газ, пары бен­зина, керосина и т. п. Для сварки применяют главным образом ацетилен, выделяющий наибольшее количество полезно используемого при сварке тепла и развивающий наибольшую температуру при сгорании в кислороде. Низшая теплотворность ацетилена составляет 11470 кал/м³, водорода- лишь 257Q кал/м³. Для резки, где. требуется менее мощный источник тепла, можно использовать в качестве горючих все перечисленные выше газы. Ацетилен — газ С₂Н₂ относится к непредельным углеводородам. Ацетилен легче воздуха, бесцветен и имеет слабый эфирный запах в химически чи­стом виде. Смесь воздуха с ацетиленом при содержании последнего от 2,8 до 65% взрывоопасна. Температура воспламенения ацетилена 420°. При давлении свыше 1,75 ати ацетилен становится взрывоопасным. Ацетилен получается при воздействии воды на карбид, кальция. Реакция протекает со значительным выделением тепла:

СаС₂ + 2Н₂0 = Са (ОН)₂ + С_аН₃ + 30,4 кал/моль.

Карбид кальция получают путем сплавления в дуговых электропечах и химического взаимодействия извести с коксом или каменным углем. При разложении 1 кг карбида кальция образуется 250—300 л ацетилена. Аце­тилен получают в специальных генераторах. Сварку ведут или при непо­средственном питании от генератора, или же от специальных баллонов, безопасных и удобных для транспортировки. В баллонах ацетилен нахо­дится под давлением 1.6—22 ати.

Второй газ, применяемый, для газовой сварки, кислород 0₂. Кисло­род содержится в воздухе в количестве около 21%. При атмосферном давле­нии он сжимается при температуре -183°, а при критическом давлении 51,4 am при —119°. Жидкий кислород представляет собой прозрачную голубую жидкость. При испарении 1 л жидкого кислорода образуется 790 л газообразного. Кислород получают при помощи специальных разделитель­ных аппаратов, охлаждающих воздух до жидкого состояния и отделяющих кислород от азота и других газов воздушной смеси. Транспортируют газо­образный кислород в стальных баллонах, где он находится под давлением до 150 am. При этом давлении стандартный баллон емкостью 40 л содержит 6 м³ кислорода. Жидкий кислород транспортируют в специальных транспорт­ных танках. На заводе-потребителе жидкий кислород из танка переливают в специальные сосуды ^:— газификаторы. Последние бывают двух систем — теплые и холодные. Первые имеют давление газа порядка 150 am, вторые — до 15 am. Наибольшее распространение имеют холодные газификаторы, из которых газообразный кислород поступает в цеховой газопровод, где давление газа снижается при помощи постовых редукторов до величины, необходимой для сварки или резки. Теплые газификаторы применяют в случае необходимости наполнения баллонов газообразным кислородом.

Сварочное ацетиленокислородное пламя состоит из трех основных зон (фиг. 272). Первая зона (ядро) пламени окружена тонкой ослепительно светящейся оболочкой, насыщенной раскаленными частицами свободного углерода. Длина ядра в нормальных условиях сварки колеблется в преде­лах 5—20 мм, В первой зоне протекает процесс пирогенного разложения ацетилена в присутствии кислорода, в результате которого во второй зоне

пламени образуются продукты неполного сгорания ацетилена СО и Н₂. Сварку про­изводят второй, восстановительной зоной, которая к тому же имеет максимальную тем­пературу. Третья зона представляет собой факел желто-красного цвета. В сгорании СО и Н₂ в третьей зоне участвует также кисло­род окружающего воздуха. В результате реакции полного сгорания ацетилена обра­зуются углекислый газ и пары воды;

С₂H₂ + 2,50₂ = 2С0₂ + Н₂0 + 306,8 кал/моль (13 700 кал/м³).

Фиг 272.Сварочное ацетиленокислородное пламя:

1 — наконечник горелки; 2—ядро пламени;

3 — восстановительная зона; 4 — зона

вторичного пламени.

Форма, цвет и химический состав пламе­ни в значительной степени зависят от соотно­шения ацетилена и кислорода в смеси газов. При избытке кислорода пламя становится окислительным и приобретает голубоватый оттенок; ядро, а также факел пламени умень­шаются в размерах. При избытке ацетиле­на ядро пламени сильно удлиняется, вторая (восстановительная) зона исчезает, а вместо нее появляется дополнительная зона ярко­го свечения, насыщенная раскаленными ча­стицами сажи. При сварке применяют пламя с соотношением 0₂:С₂Н₂ = 1,1÷1,2. Такое пламя называют нормальным. Максимальная температура нормального пламени имеет место на расстоя­нии 2—3 мм от конца ядра и составляет, по данным Н. Н. Клебанова, 3050—3150°; на расстоянии 25 мм от ядра температура падает до 2450—2650°. Температура пламени также зависит от соотношения кислорода и ацетилена в смеси. Максимальная температура бывает при соотношении 0₂: С₂Н₂ = = 1,4÷1,5. Передача тепла от пламени к металлу изделия происходит за счет конвекции и излучения. Основную роль в теплопередаче играет конвекция, тогда как излучение имеет второстепенное значение. Свароч­ное пламя вредно отражается на зрении сварщика. Однако это действие пламени значительно слабее, чем дуги. При газовой сварке для защиты глаз ограничиваются очками с синими защитными стеклами.