МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ, НАУКИ, МОЛОДІ І СПОРТУ УКРАЇНИ

УКРАЇНСЬКА ІНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГІЧНА АКАДЕМІЯ

КАФЕДРА ІНТЕГРОВАНИХ ТЕХНОЛОГІЙ У ВИРОБНИЦТВІ ТА ЗВАРЮВАЛЬНОГО ВИРОБНИЦТВА

ГАЗОПОЛУМ’ЯНА ОБРОБКА МЕТАЛІВ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ

СПЕЦІАЛЬНІСТЬ

6.050504

6.0101.04

Харків 2012

УДК 621.791.01

Газополумяна обробка металів. Конспект лекцій./ Упорядн.

М. А. Калін. - Харків: УІПА, 2012. - 136 с.

Анотація: У конспекті лекцій розглянуто курс “Газополум’яна обробка матеріалів” – одна з загальних спеціальних дисциплін, що вивчається студентами спеціальностей: 6.010104 “Професійне навчання. Технологія та обладнання зварювального виробництва”і 6.050504 “Технологія та устаткування зварювання”. У ній розглядається ряд технологічних процесів, зв'язаних з обробкою металів і неметалічних матеріалів високотемпературним газовим полум'ям.

Відповідальний випусковий: М.К. Резніченко

Рецензент: В.А. Багров, канд. техн. наук, доцент

©М.А. Калін

©УІПА

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ Й НАУКИ, МОЛОДІ І СПОРТУ УКРАЇНИ

УКРАЇНСЬКА ІНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГІЧНА АКАДЕМІЯ

Газополум’яна обробка металів конспект лекцій

СПЕЦІАЛЬНІСТЬ

6.050504 Технологія й устаткування зварювання

6.010104 “Професійне навчання. Технологія та обладнання зварювального виробництва”

Затверджено

Науково-методичною Радою

Української інженерно-педагогічної

академії,

протокол №

від “ ” 2012 р.

ХАРКІВ 2012

Лекция 1

1.1 Газопламенная обработка материалов

(введение)

Значительное место в сварочном производстве займает обработка материалов газовым пламенем. Классификация разных способов газополаменной обработки представлена на схеме 1.

Газополум'яна обробка

Зварювання

Паяння

Використання місцевого (поверх- невого) нагріву

Нанесення поверхневих

слоїв

Киснева різка

Мягким

припоєм

Металів

Обробка місцевим нагрівом

(без зміни структури)

Твердими

припоями

Не металів

Без

застосування

флюсів

Сварка плавленням

Наплавка

Металізація

Місцева термічна обробка

(зі зміною структури)

Зварка тиском

(газопресова)

Напиленняе

Нормалізація відпуск

Поверхнева закалка

З застосуванням флюсів

Наибольшее применение в промышленности из представлених способов газополаменной обработки имеют: сварка, пайка и кислородная резка.

Свойства твердых тел, в т.ч. и механические (прочность, упругость, пластичность и др.) определяются их внутренними энергетическими связями, т.е. связями, молекулярного, механического, (межатомного, ионного) взаимодействия. В металлах, которые относятся к твердым кристаллическим телам, внутренние связи определяются единым энергетическим полем ионизированных атомов которые (знаходяться|перебувати| в узлах кристаллических решеток) и свободных электронов. Группы электронов, расположенных к определенной ориентацией кристаллической решетки, образовывают отдельные зерна или кристаллы метала. По границам между зернами кристаллическая решетка, как правило, обезображенная. Большинство металлов являются поликристаллическими телами.

Для получения в сварном соединении таких энергетических связей, как и в свариваемом материале, необходимо пограничные пласты узлов кристаллической решетки одной свариваемой детали приблизить к пограничным пластам решетки другой на такие расстояния, при которых между ними возникает единое энергетическое поле. В ряде случаев такое состояние может быть получено с помощью промежуточного дополнительного материала, который должен установить подобные связи з|із| пограничными пластами обеих свариваемых частей|частка|. Расстояние между узлами кристаллической решетки, при котором в металлах образовывается достаточно|досить| сильное энергетическое поле, возле м. Подобный точности подгонки поверхностей твердых материалов современные методы обработки обеспечить не могут. Так полировка и хонингование метала обеспечивает точность обработки поверхностей не выше м приблизительно в 400 раз менее точную, чем та, которая необходима при сближении поверхностей для установления общего|спільний| энергетического поля.

Облегчить возможность сближение поверхностей на расстояние около м можно: 1) применением внешней силы достаточной величины; 2) увеличением температуры. Исходя из этого, все способы сварки можно классифицировать как способы сварки давлением и правлением. Материалы которые даже при высоких температурах почти не имеют пластического состояния (например, чугуны), практически, могут свариваться только плавлением.

Паяние также является способом получения механически неразъемных соединений.

Паянные соединения металлов образуются при использовании другого металла (сплава) -припоя, который владеет другими свойствами, в частности меньшей температурой плавления в сравнении с основным металлом. При паянии расплавленный припой взаимодействует з|із| нерасплавленными кромками деталей, которые спаиваются, вследствие чего посля|потім| твердения должны устанавливаться те или другие энергетические связи припоя з|із| обеими кромками деталей.

Все большее распространение в промышленности приобретают пластмассы. Для изготовления изделий, заготовки из них необходимо соединить одну с другой|. Это осуществляется операциями подобными сварке. Поэтому сварка неметаллов рассматривается как один из способов газопламенной обработки совместно с металлами. Кислородная резка является весьма распространенным способом газополаменной обработки металлов. Но она в противоположность сварке или пайке разрушает имеющиеся в металле энергетические связи. Резка осуществляется сжиганием некоторого обьема металла с помощью действия кислорода.

Меньшее применение имеет газополаменная обработка, связанная с использованием местного нагрева, употребляемая с целью изменения структуры и свойств металла (местная т.о.) для поверхностной очистки обрабатываемого металла от оксидов или перераспределения внутренних напряжений в металле.

За последнее время все большее значение начинают приобретать способы нанесения поверхностных слоев – металлизация, газопламенное напыление.

Все виды газополаменной обработки характеризуются использованием местного нагрева обрабатываемого материала газовым потоком горючих газов.

В связи с тем, что при газопламенной обработке нагрев осуществляется теплопроводностью через контакт материала, который нагревается, с|із| более нагретым газовым потоком, эффективность этого процесса качественно определяется ступенем|міра| превышение температуры газа над температурой материала, который нагревается. Это оценивается температурным коэффициентом полезного действия :

= 1- (1)

- максимальная температура газового потока;

- необходимая максимальная температура для того, что нагревается материала.

Естественно, что при относительном непродолжительном контакте газов и материала полного сравнивание температур, в месте контакта не происходит, и газы, которые отходят, будут иметь температуру Т_отх, выше чем Т_м. Тогда эффективность нагрева с учетом износа перегретых газов при приближении материала, который нагревается, к необходимой максимальной температуре будет определятся подобным же коэффициентом ŋ р, что учитывает это несовершенство теплопередачи :

=1- (2)

В случае, если = коэффициент с ŋ р=0, и необходимого нагрева достичь не удается.

Для нагрева тугоплавких металлов (например железа) к температуре плавления (Т_отх) приблизительно равная 2200-2300 K. Итак, для того, чтобы нагревать железо к температуре плавления, пламя должно иметь температуру выше 2300 K. Для нагрева железа (или другого материала) к менее высокой температуре Тотх соответственно будет ниже. Тогда для >0 окажется низшей температура пламени.

Наиболее универсальным источником нагрева для всех видов газо пламенной обработки будет пламя, температура которого выше 2300 K. Такую высокую температуру пламени можно отримати|одержати| тільки|лише| при сжигании углеродов и водорода в чистом кислороде. Поэтому для выполнения газо пламенной обработки в основном используется высококалорийные газы и пары углеводородов, а также чистый кислород .

Курс “Газополаменная обработка металлов” разсматривает методы производства газов (горючих и кислорода) для газопламенной обработки, аппаратуры что обеспечивает их промышленное использование, технологические процессы всех основных видов газопламенной обработки, применяемых в настоящее время|нині|, а также некоторые основные вопросы организации работ по газопламенной обработке.