Устройство и работа газорезательного автомата асш-1

В промышленности применяются различные конструкции полуавтоматов и автоматов для кислородной резки. Все они комплектуются соответствующими машинными резаками ти­па РМ. По принципу устройства машинные резаки мало чем отличаются от ручных.

Рис. 17. Устройство автомата АСШ-1

Автомат АСШ-1 (рис. 17) состоит из колонны 9, установленной на фундаментной раме 10. На этой же раме смонтирован стол 1. В средней части колонны закреплены рамы 8, соединенные шарнирно между собой.

На внешней шарнирной раме укреп­лен резак 2. На той же раме установлен ведущий механизм автомата. Он состоит из электродвигателя 6, редуктора 3, электромагнита 4 и ведущего пальца 5, имеющего рифленую поверхность.

Электромагнит 4 притягивает палец 5 к сталь­ному шаблону. Получая вращение от привода, палец 5 описывает контур шаблона 11. Ту же траекторию совершает резак. Здесь же имеется пульт управления 7, на котором уста­новлены тумблеры для прямого и обратного хода резака, для включения электромагнита, для включения мотора и регуля­тора скорости резания.

Скорость резки устанавливается в за­висимости от толщины разрезаемого металла (табл. 4). Точ­ность копирования составляет ± 0,5 мм.

Таблица 4

Технические данные автомата АСШ-1

Показатель	Толщина разрезаемого металла
	5	10	20	30	40	60	80	100
Давление кислорода, кгс/см2	3	4	4,5	5,0	5,5	6	7	8
Скорость резки, мм/мин	550	475	380	320	270	220	190	160
Расход кислорода, л/пм	70	95	175	250	400	670	870	1200
Расход ацетилена, л/пм	12	16	20	26	34	45	57	75

Для получения качественного реза необходимо выполнить ряд условий:

1. температура горения металла в струе чистого кис­лорода должна быть ниже температуры его плавления (Т_гор < Т_пл), т. е. металл должен гореть в твердом состоя­нии;

2. температура плавления окислов должна быть ниже температуры плавления самого металла (T_{пл.окисл} < Т _пл.мет); в этом случае окислы легко выдуваются из полости реза ки­слородной струей;

3. теплопроводность металла должна быть не слишком большой;

4. теплота сгорания металла должна быть большой, что­бы обеспечить поддержание процесса резки.

Признаками того, хорошо ли данный металл поддается кислородной резке, являются: чистая (гладкая) поверхность реза, равномерная небольшая ширина реза по всей толщине металла, отсутствие на поверхности реза местных выплавле­ний (выхватов), малая степень оплавления верхней кромки и легкое отделение шлака (грата) от нижней кромки.

Практически вышеуказанным условиям удовлетворяют лишь низкоуглеродистые стали. Большинство других метал­лов, применяемых в технике, не поддается кислородной резке.

Чугун не режется вследствие низкой температуры плав­ления и высокой температуры воспламенения. Медь не режется вследствие высокой теплопроводности и малой тепло­ты сгорания. Кислородной резкой алюминий не режется так как он плавится при 660 °C, сгорает при 900 °C, а образующиеся окислы плавятся при температуре 2050 °C, и кроме того он имеет высокую теплопроводность.

Высокоуглеродистые стали дают неровный рез с натека­ми затвердевшего металла, так как температура их плавле­ния ниже температуры горения.

При резке хромистых, хромоникелевых сталей образуются тугоплавкие окислы, препятствующие дальнейшему окислению металла. Для резки подобных металлов и сплавов применяются другие виды термической резки: кислородно-флюсовая, воздушнодуговая, плазменно-дуговая, лазерная и др.

2. ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ

1. Ацетиленовый генератор.

2. Кислородный баллон с редуктором.

3. Автомат для кислородной резки.

4. Стальные, чугунные, алюминиевые пластины.

5. Плакат: схема ацетилено-кислородного резака.

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомиться с сущностью кислородной резки и уст­ройством резака.

2. Зажечь и отрегулировать подогревательное пламя ре­зака.

3. Разрезать на газорезательном автомате пластины из низкоуглеродистой и высокоуглеродистой стали, из чугуна и цветных металлов.

4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Описание ацстилено-кислородного резака и автомата АСШ-1 (выполняется дома в порядке подготовки к лабораторной работе).

2. Эскизы поверхностей реза низкоуглеродистой стали, чу­гуна и металла с высокой теплопроводностью (медь, алюми­ний) с описанием качества реза и указанием причины хоро­шего или плохого качества реза.

РАБОТА № 7

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ И ДЕФЕКТНЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ

Цель - исследование у сварных соединений микрострук­туры околошовной зоны и металла шва; определение и срав­нение твердости металла шва, околошовной зоны и основно­го металла (стали) различного химического состава; изучение основных дефектов сварных швов.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Микроструктура металла шва

Металл шва образуется в результате кристаллизации рас­плавленных основного и присадочного материалов. При сварке низкоуглеродистых сталей металл шва имеет денд­ритную столбчатую феррито-перлитную структуру, типичную для литого металла и может обладать всеми её недостатка­ми (крупное зерно, пониженные механические свойства, ликвация, газовые поры, шлаковые вклю­чения и т.д.). Для столбчатой структуры характерна вытянутость зерен в одном направлении. Развитие столбчатой структуры связа­но с направленным интенсивным отводом тепла в основной металл.

Дендриты располагаются в столбчатых зернах, яв­ляясь их основой. Неметаллические включения в сварных широких швах вытесняются наверх, а в узких швах остаются в середине шва. Наплавленный металл имеет пониженные механические свойства.

Для получения необходимой прочности металла сварного шва за счет сварочных материалов проводят его модифици­рование, легирование, снижают содержание углерода, серы, фосфора и других элементов, склонных к ликвации и к об­разованию газовых пор и шлаковых включений, обеспечива­ют надежную защиту от окружающей среды.

При сварке сталей с повышенным содержанием углерода ограничивают глубину проплавления, уменьшая долю основ­ного металла в шве.

Микроструктура металла околошовной зоны

К металлу шва примыкает околошовная зона или зона термического влияния. Для точек зоны термического влияния, различно удаленных от оси шва распределение температур будет неодинаковым. Чем бли­же находится данная точка к линии сплавления основного металла шва, тем быстрее происходит ее нагрев и тем выше максимальная температура нагрева.

При данном химическом составе основного металла струк­тура и механические свойства зоны термического влияния определяются характером термических циклов.

Так как тер­мические циклы участков, различно удаленных от шва, будут неодинаковы, то их структура и механические свойства бу­дут различными.

При сварке низкоуглеродистой стали плавлением структура зоны термического влияния состоит из следующих участков (рис. 19):

1. 

   Рис. 19. Зона термического влияния

   неполного расплавления (линия сплавления) – с довольно крупнозернистой структурой и повышенной хрупкостью;

2. перегрева – с видманштеттовой крупнозернистой структурой с пониженной ударной вязкостью и пластичностью;

3. нормализации – с мелкозернистой структурой, повышение пластичности и вязкости;

4. неполной перекристаллизации – колониями мелких зерен феррита и перлита, расположенных по границам более крупных зерен феррита с пониженными механическими свойствами;

5. рекристаллизации – изменения структуры наблюдают­ся только у наклепанного металла;

6. участок старения (синеломкости) – обычно не отличается по структуре от основного металла.

При многослойной сварке описанные структурные участки имеют последний по порядку наложения шов и основной ме­талл в его зоне термического влияния.

Нижележащие швы и их зоны влияния утрачивают первоначальную структуру в результате однократной или многократной термической об­работки.

По механическим свойствам зона термического влияния неоднородна. Участок нормализации имеет повышенные механические свойства, а участок перегрева - пониженные.

При сварке сталей с повышенным содержанием углерода во 2-5 участках зоны влияния появляются в различных со­отношениях закалочные структуры: мартенсит, троостит и сорбит.

Появление закалочных структур в зоне термического влияния можно предупредить путем нагрева деталей перед сваркой. Темпе­ратура предварительного нагрева зависит от химического состава стали и находится в пределах от 150 до 450 °С. При подогреве снижается скорость охлаждения сварного шва и становится возможным распад аустенита на феррито-цементитную смесь.

Следует особо отмстить влияние околошовной зоны на прочность сварных соединений, изготовленных из термиче­ски упрочненных сталей.

При сварке их может произойти разупрочнение на участке 5 вследствие неполной закалки, на участке 6 из-за высокого отпуска.

По этой причине изго­товление изделий из термически упрочненных сталей с по­мощью сварки иногда становится затруднительным с техно­логической точки зрения.

Определение твердости металла шва, околошовной зоны и основного металла

О механических свойствах сварного соединения можно косвенно судить по значениям твердости. Качество сварного соединения тем выше, чем меньше градиент изменения твердости от основного металла к наплавленному.

Характер изменения твердости при переходе от основно­го металла к наплавленному зависит, главным образом, от способа и режима сварки. Определение твердости произво­дится па приборе Виккерса.

Изучение дефектов сварных швов

При несоблюдении технологического процесса сварки воз­можно образование тех или иных дефектов в сварных швах, ухудшающих механические, физико-механические и другие свойства металла в зоне сварки.

Основными дефектами сварных швов являются наплывы, подрезы, кратеры, непровары, пористость, шлаковые включе­ния и трещины.

Эти дефекты чаще всего встречаются при сварке плавле­нием. Характеристики их приведены в табл. 5.

Таблица 5