Послідовність оформлення звіту

1. Сформулювати мету й завдання роботи.

2. Описати хід виконання роботи.

3. Заповнити табл. 3.1 і побудувати графіки залежностей розрідження від тиску кисню й номера наконечника.

4. Проаналізувати відповідність отриманих результатів даним табл. 3.2 й визначити способи усунення отриманих розбіжностей.

5. Зробити висновки за результатами роботи.

Контрольні запитання

1. Класифікуйте пальники за способом утворення пальної суміші й охарактеризуйте їх.

2. З яких основних вузлів складається зварювальний пальник?

3. Класифікуйте пальники за тепловою потужністю й поясніть, чому кожен із них комплектують певною кількістю наконечників.

4. Чим різняться пальники для зварювання ацетиленокисневим і пропанокисневим полум’ям?

5. Які переваги й недоліки має інжекторний пальник?

6. Які переваги й недоліки має безінжекторний пальник?

7. Перелічіть характерні несправності пальників і опишіть способи їх усунення.

8. Чим характеризується стабільність горіння полум’я у разі спалення горючої суміші у зварювальних пальниках?

Лабораторна робота 4 Дослідження продуктивності й витрат матеріалів у разі зварювання правим і лівим способами

Мета роботи – практичне опанування методики вибору параметрів режиму газового зварювання; набуття навичок зварювання; дослідження впливу способу зварювання на його продуктивність.

Завдання роботи:

1) опанувати методику вибору способу газового зварювання правим і лівим способом;

2) визначити технологічні параметри зварювання, вибрати потрібний інструмент і обладнання;

3) опанувати методику налагодження устаткування для зварювання;

4) визначити для кожного зі способів зварювання продуктивність зварювання, витрату газів і присадних матеріалів на одиницю наплавленого та розплавленого металу;

5) порівняти отримані дані, зробити висновки.

Теоретичні відомості

Продуктивність зварювання та витрати матеріалів і газів – основні чинники, що визначають техніко-економічні показники зварювання й тому важливі для вибору технологічного процесу виготовлення зварних конструкцій.

Існує два способи газового зварювання – правий і лівий.

Зварювання правим способом здійснюють зліва направо; полум’я направлене на вже наплавлений метал і присадний дріт. Цей спосіб застосовують для зварювання металу товщиною більше 3…4 мм. При цьому підвищується продуктивність зварювання.

Зварювання лівим способом здійснюють справа наліво; полум’я направлене на нерозплавлені зварювані кромки металу та присадний дріт. Цей спосіб рекомендують застосовувати для зварювання тонкого металу.

Основними параметрами процесу газового зварювання є витрати пального газу, за якими вибирають номер наконечника пальника, співвідношення між киснем і пальним газом, діаметр і марку присадного дроту.

Потужність полум’я обчислюють за питомими витратами ацетилену, потрібного для зварювання одного міліметра товщини металу, за формулою:

V_С₂Н₂=kδ,

де: k – питома витрата ацетилену для зварювання металу товщиною 1 мм, дм³/(год.мм); δ - товщина металу, мм.

Практикою встановлено такі витрати ацетилену для деяких металів, дм³/(год.мм):

сталь вуглецева – 100…150;

сталь легована – 80…120;

чавун – 80…120;

мідь – 150…200;

латунь – 100;

бронзи – 100;

алюміній – 75…100;

алюмінієві сплави – (АМг, АМц) – 40…45;

нікель – 180;

нікелеві сплави – 140;

свинець – 25;

олово – 30.

За розрахованими витратами ацетилену вибирають відповідний номер наконечника (табл. 4.1), а за номером наконечника – пальник.

Таблиця 4.1.Наконечники ацителенових пальників із неперервною шкалою потужності

Номер наконечника	0	1	2	3	4	5	6	7
Витрати ацетилену,дм3/год	20…60	50…135	135…250	250…400	400…700	700…1100	1050…1750	1700…2500

Нагрівання металу регулюють кутом нахилу пальника до нього: чим ближчий кут нахилу до прямого, тим більше теплоти вводиться в метал.

У разі зварювання газами – замінниками ацетилену витрати пального газу визначають за формулою:

V_СхНу= Ψkδ, (4.1)

де: Ψ – коефіцієнт заміни ацетилену на газ-замінник (для пропан-бутанової суміші Ψ = 0,6; природного газу Ψ = 1,6; воднево-кисневої суміші, отриманої з електролізно-водневих генераторів, – Ψ = 2).

Для зварювання металів газами – замінниками ацетилену застосовують пальник ГЗУ-3-02. Номери його наконечників визначають за табл. 4.2 відповідно до обчислених за формулою (4.1) витрат газів.

Таблиця 4.2.Наконечники пальника ГЗУ-3-02 для газів – замінників ацетилену

Газ	Номери наконечника
	1	2	3	4
	Витрати газу,дм3/год
Пропан-бутан	25…30	70…95	145…190	210…340
Природний газ	70…140	170…230	340…450	650…830
Кисень	90…180	260…340	520…680	950…1260

Діаметр присадного дроту обчислюють за допомогою залежностей d=δ/2+1 (для лівого способу зварювання) і d=δ/2 (для правого).

Для зварювання конструкційних нелегованих сталей ацетиленом використовують низьковуглецевий дріт марок Св08, Св08А, а для зварювання газами – замінниками ацетилену – Св08Г2С, Св08ГС.

У разі зварювання конструкційних низьковуглецевих сталей зварювальні флюси, зазвичай, не використовують, на відміну від вуглецевих і легованих сталей, кольорових металів.

Прихвачування в процесі газового зварювання здійснюють із кроком від 50 до 150 мм за параметрами режиму, аналогічними зварюванню.

Продуктивність газового зварювання можна оцінити за масою розплавленого та наплавленого металу за одиницю часу G, кг/год:

де: F – площа перерізу зварного шва, см²; L – довжина зварного шва, см; ρ – густина матеріалу (для сталі – 7,8 г/см³); τ – час зварювання, с.

Ефективність використання теплової енергії можна визначити ефективним ККД зварювання

,

де: ω – швидкість переміщення пальника, м/год; ρ – густина матеріалу, кг/м³; Ѕ_пл– тепловміст одиниці маси металу за температури плавлення Т_пл (для сталі за Т_пл = 1600^оС Ѕ_пл= 1600 Дж/кг); q_п= Q_НV_С₂Н₂ – повна теплота, яка утворилася під час згоряння газу, МДж/год; Q_Н – нижня теплотворна здатність ацетилену (Q_Н=53 МДж/м³); V_С₂Н₂ – витрати ацетилену , м³/год.

Знаючи G, можна визначити витрати ацетилену та кисню на наплавлення й розплавлення 1 кг металу, а також швидкість його наплавлення:

Лінійну швидкість зварювання, м/год, визначають за формулою:

а витрати ацетилену й кисню на зварювання 1 м, м³/м, за формулами:

;

де:V_С₂Н₂ – потужність полум’я, що визначається годинною витратою ацетилену, л/год.

Таблиця 4.3.Основні показники зварювання на 1 кг наплавленого металу

Спосіб зварювання

Маса пластини,г

Маса наплавленого металу, г

Маса дроту, г

Маса витраченого дроту Gдр,г

Час зварювання τ, с

Довжина шва L, см

Товщина пластини δ, см

Площа перерізу шва F, мм2

Потужність полум»я VС₂Н₂, л/год

Втрати на розбризкування, %

Маса розплавленого металу, г

до зварювання

після зварювання

До зварювання

Після зварювання

Лівий

Правий

Таблиця 4.4.Основні показники зварювання на 1 м шва

Спосіб зварювання	Витрати ацетилену Анапл, л/кг	Витрати кисню Кнапл, л/кг	Витрати газів на 1 м шва, м3/м		Швидкість зварювання та наплавлення			ηзв	Втрати g, %	Маса наплавленого металу на 1 м3ацетилену	Витрати присадного дроту на 1 м шва, г/м
			ацетилену	кисню	Розплавлення кг/год	Лінійна, м/год	Наплавлення, кг/год
лівий
правий