книги из ГПНТБ / Громадский, Б. В. Водолаз - сварщик - резчик учебное пособие
.pdfПреимущество автоматической сварки под флюсом по
•сравнению с ручным способом сварки состоит в том, что здесь тепловая энергия дуги, горящей под флюсом, поч ти вся используется на плавление электродной проволо ки и свариваемого металла, а это в десятки раз ускоря ет процесс сварки. Сварные швы получаются равномер ными и очень высокого качества.
Полуавтоматическая шланговая сварка под флюсом
Автоматическая сварка не всегда осуществима и це лесообразна. Она выгодна в серийном производстве из делий со значительно длинными . прямолинейными или круговыми швами. При коротких швах, а также при ис пользовании в стесненных условиях этот метод не эф фективен. В этих случаях широкое применение получи ла полуавтоматическая шланговая сварка под слоем
•флюса. Во время сварки электродная проволока пода ется к месту сварки при помощи роликов по гибкому шлангу длиной 3,5 м. Шланг заканчивается держате лем-наконечником, на котором смонтированы воронкабункер для флюса и кнопка для включения механизма полуавтомата и сварочного тока. Держатель со шлан гом перемещается вдоль шва вручную, электродная про волока автоматически подается по шлангу, а флюс к месту сварки поступает из бункерной воронки под дей ствием собственного веса.
Упрощенные способы |
|
|
полуавтоматической |
сварки |
|
С в а р к а л е ж а ч и м |
э л е к т р о д о м |
(рис. 4). |
Этот способ заключается в следующем. Электрод 4 с толстой обмазкой кладется на изделие, а поверх него накладывают массивный прижимной медный брусок I с продольной канавкой для помещения электрода. .Мож но также использовать и деревянный брусок 6', кото рый прижимается к электроду кронштейном 7 с по мощью прижимного винта.
Зажигание дуги производится кратковременным за-
ю
мыканием конца электрода на изделие путем прикосно вения металлическим зажигательным стержнем. Заго ревшаяся дуга уходит под прижимной брусок, распро страняется вдоль электрода, расплавляя электрод и сва риваемый металл и образуя сварной шов. Длина элек трода берется равной 700—1200 мм, диаметр — до 8 мм.
1
1 |
Рис. 4. Схема сварки способом лежачего электрода: |
— медный брусок; 2 — бумага; 3 — обмазка электрода, |
|
4 |
— электрод; 5 — электрод; 6 — деревянный брусок; 7 — |
|
кронштейн с прижимным винтом; 8 — листы металла |
С в а р к а н а к л о н н ы м э л е к т р о д о м (рис. 5). Этот вид сварки также относится к упрощенным спосо бам полуавтоматической сварки. Сварка может осуще ствляться как с постоянным углом наклона, не меняю щимся в процессе сварки, так и с переменным углом наклона.
В первом случае (рис. 5,а) электрод 1 с толстой об мазкой закрепляется в специальной обойме 2, которая свободно перемещается по стойке 3 вниз до ограничи тельного упора 4. После зажигания дуги электрод на чинает плавиться. Обойма под действием собственного веса опускается вниз, подавая электрод по мере его сгорания. Электрод перемещается параллельно самому
п
себе, сохраняя постоянный угол наклона (а) к поверх ности изделия. Дуга возбуждается с помощью обычного электрода и в дальнейшем поддерживается автомати чески.
Во втором случае (рис. 5,6) зажим электрода 6 ус танавливается на стержне электрода 5, который с по мощью шарнира 7 скреплен со стойкой 8 и свободно
Рис. 5. Схема сварки наклонным электродом:
1 — электрод; 2 — обойма; 3 — стойка; 4 — ограничитель ный упор; 5 — стержень; б —- зажим электрода; 7 — шар нир; 8 — стойка
поворачивается на осп шарнираСтержень удержива ется от поворота электродом, конец которого упирается в изделие. После зажигания дуги электрод плавится .и
укорачивается, |
стержень |
постепенно поворачивается |
|
вниз вместе с электродом. |
Конец электрода с |
горящей |
|
дугой перемещается по поверхности изделия, |
образуя |
||
сварной шов. |
Угол наклона электрода (а) изменяется |
||
и в процессе |
сварки постепенно увеличивается. |
||
Резка металлов
Разъединение металлов по заранее намеченной ли нии называется рез кой . Резка металлов может про изводиться механическими и огневыми способами. Огне вая резка осуществляется с помощью горючих газов и кислорода, с помощью электрической дуги и кислорода или просто электрической дугой. При огневой резке ме талл в зоне реза нагревается до высоких температур и
12
удаляется из полости реза в жидком виде или в форме расплавленных шлаков и окислов. Наибольшее приме нение получила кислородная резка, основанная на ис пользовании химической реакции сгорания железа в
кислороде.
Огневые способы резки металла носят название в за висимости от того, в смеси с каким горючим газом ис пользуется кислород для создания подогревательного пламени. Если для образования подогревательного пла мени используется ацетилен, то этот способ резки на
зывается ацетилено-кислородным, если водород ■— водо родно-кислородным и т. д. Если для подогрева металла применяется электрическая дуга, то этот способ резки называется электрокислородным.
При отсутствии необходимого оборудования для кислородной резки применяется электрическая дуговая ■резка (рис. 6). Резка металла этим способом произво дится благодаря высокой температуре дуги, проплавля ющей металл на всю его толщину. Резка может выпол няться теми же электродами, которые применяются и для сварки. Дуговая резка из-за невысокой производи тельности и низкого качества не нашла широкого при менения.
Г л а в а II
МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ
Общие сведения
Простые тела, распространенные в природе, делятся на м е т а л л ы и н е м е т а л л ы . При обычных усло виях металлы, за исключением ртути, твердые вещест ва. К характерным признакам металлов относятся: ме таллический блеск, ковкость и прочность, хорошая про водимость тепла и электрического тока. Неметаллы по своим свойствам отличаются от металлов, большинство из них плохо проводит тепло и электрический ток. Не металлы в природе встречаются в виде газов, жидко
стей |
и твердых тел (кислород, |
нефть, фосфор и др.). |
В |
промышленности широко |
применяются сплавы. |
С п л а в а м и называются тела, |
образовавшиеся в ре |
|
зультате затвердения смешанных |
в расплавленном состо |
|
янии двух или нескольких компонентов (т. е. химиче ски индивидуальных веществ). Металлические сплавы могут состоять либо только из металлов (например, ла тунь — сплав меди и цинка), либо из металлов с не большим количеством неметаллов (например, чугун и сталь — сплавы железа с углеродом). Неметаллические сплавы состоят из неметаллов, например, силикаты есте ственные (гранит, базальт) и искусственные сплавы со лей и органических веществ (стекло, шлаки).
Все металлы и сплавы делятся на черные и цвет ные. К черным металлам, широко используемым в тех нике, относятся чугун и сталь. К цветным металлам
и
относятся медь, алюминий, олово, цинк, свинец и их
сплавы.
Все металлы и сплавы имеют определенную темпе ратуру плавления, кипения, теплопроводность, вязкость
испособность свариваться. Некоторые металлы (сталь)' перед расплавлением размягчаются, переходят через пластичное состояние. Ряд других (свинец, олово, алю миний), минуя промежуточное пластичное состояние, пе реходит сразу из твердого состояния в жидкое. Если ме талл нагревать выше точки плавления, то он начинает кипеть и переходит в парообразное состояние. За твердевание металла, т. е. переход его из жидкого состо яния в твердое, происходит при той же температуре, что-
иплавление.
Вниже приведенной таблице даны температуры
плавления и кипения наиболее распространенных метал1лов.
Температура плавления и кипения некоторых металлов
|
|
Температура, |
град. |
Наименование металлов |
|
плавления |
кипения |
|
|
||
Олово |
' |
232 |
2270 |
Свинец |
|
327 |
1744 |
Цинк |
|
419 |
907 |
Алюминии |
|
660 |
1S00 |
Серебро |
- |
961 |
2000 |
Медь |
' . |
1083 |
2360 |
Железо |
|
1539 |
3000 |
Вольфрам |
|
3410 |
5920 |
В расплавленном состоянии металлы способны по глощать газы, которые, соединяясь с расплавленным ме таллом, образуют химические соединения или остаются
вметалле в виде пузырьков. Наиболее активно вступает
всоединение с расплавленным металлом кислород, об
разуя химические соединения, называемые окислами. Окислы, являясь неметаллическими включениями в ме талле, значительно снижают его прочность.
Механические свойства
и свариваемость металлов и сплавов |
|
||
По своим механическим |
свойствам |
все металлы |
и |
■сплавы делятся на в я з к и е |
и х р у |
п к ие . Железо |
и |
сталь, содержащие в своем составе до 0,25% углерода, а также алюминии, медь, алюминиевые и медные сплавы, относятся к вязким металлам. Чугун, сталь, содержа щие большое количество углерода, и некоторые цннко-
Еые сплавы |
относятся к хрупким |
металлам. |
В я з |
к о с т ь ю называется способность |
металла удлиняться |
||
под действием |
растягивающих сил. |
Чем больше |
метал |
лический стержень удлиняется при растяжении и не разрывается, тем большей он обладает вязкостью. Бла годаря вязкости металлы хорошо поддаются ковке, из гибу, прокату, штамповке и т. п. Х р у п к о с т ь ю назы вается свойство металлов под действием растягиваю щих сил не удлиняться, а разрушаться.
Важным |
свойством |
металлов |
и сплавов |
является |
с в а р и в а е м о с т ь , т. |
е. их способность соединяться в |
|||
одно целое |
с другим |
или тем же |
металлом |
(сплавом) |
при нагреве до температуры плавления. Однако метал лы и сплавы обладают не одинаковой способностью сва риваться: это зависит, главным образом от их химиче ского состава. Чем больше в металле содержится угле рода, тем хуже его свариваемость. Хорошо свариваются низко- и среднеуглеродистые стали с содержанием угле рода не более 0,35%. Сталь с высоким содержанием уг лерода сваривается плохо и при сварке в ней могут появиться трещины.
Классификация, состав и механические свойства стали
По химическому составу сталь делится на две ос новные группы: углеродистую и легированную. Сталь, содержащая в своем составе, кроме углерода, легирую
J6
щие элементы (марганец, хром, никель, ванадий, молиб ден и др.)> называется л е г и р о в а н н о й . Легирующие элементы придают стали повышенную прочность и твер дость, жаростойкость, устойчивость против действия кис лот, способность противостоять ржавлению (нержаве ющие стали) и т. п.
Стали с небольшими добавками легирующих элемен
тов (до 2,5%) |
называются н и з к о л е г и р о в а н н ы м и |
||
в отличие от |
с р е д н е л е г и р о в а н н ы х , содержащих |
||
от 2,5 до 10%, |
и в ы с о к о л е г и р о в а н н ы х |
сталей, со |
|
держащих более 10% легирующих элементов. |
|
||
По содержанию углерода стали делятся на н и з к о |
|||
у г л е р о д и с т ы е , содержащие от 0,05 до |
0,25% |
угле |
|
рода, с р е д н е у г л е р о д и с т ы е —от 0,25до |
0,6% |
угле |
|
рода и в ы с о к о у г л е р о д и с т ы е — свыше 0,6% уг лерода. С повышением содержания углерода возрастают прочность и твердость стали, но ухудшается сваривае мость, уменьшается пластичность и увеличивается хруп кость.
В зависимости от назначения и показателей каждый сорт стали имеет несколько марок, которые отличаются одна от другой химическим составом и механическими свойствами. В приведенной таблице указаны марки и химический состав углеродистых сталей общего назна чения, а также качественной углеродистой стали 20Г.
Химический состав углеродистых сталей |
|
|
||||
Марка |
|
Химический состав, % |
|
|||
|
|
|
сера |
фосфор |
||
стали |
углерод |
марганец |
кремний |
|||
|
|
|||||
|
|
|
|
ие более |
||
Ст. 0 |
Не более |
|
|
0,060 |
0,070 |
|
Ст. 1 |
0,23 |
|
_ |
|
|
|
0,07—0,12 |
0,35—0,50 |
0,055 |
0,050 |
|||
Ст. 2 |
0,09—0,15 |
0,35—0,50 |
• — |
0,055 |
0,050 |
|
Ст. 3 |
0,14—0,22 |
0,35—0,65 |
0,12—0,30 |
0,055 |
0,050 |
|
Ст. 4 |
0,18—0,27 |
0,40—0,70 |
0,12—0,30 |
0,055 |
0,050 |
|
Ст. 5 |
0,28—0,37 |
0,50—0,80 |
0,17—0,35 |
0,055 |
0,050 |
|
Ст. 6 |
0,38—0,50 |
0,50—0,80 |
0,17—0,35 |
0,055 |
0,050 |
|
Ст. 7 |
0,50—0,63 |
0,55—0,85 |
0,17—0,35 |
0,055 |
0,050 |
|
20Г |
0,15—0,25 |
0,70—1,0 |
0,17—0,37 |
0,045 |
0,045 |
|
|
|
|
Г |
___Lqz_аГ ~ .' 7 " |
||
|
|
|
---------------- 1 |
|||
2 Зак. 469 |
|
|
|
|
|
|
Сера и фосфор являются вредными примесями в ста ли, которые попадают в нее в процессе выплавки. Сера образует с железом химическое соединение, называемое сернистым железом. Сталь с примесью серы свыше 0,1 % делается «красноломкой», т. е. дает трещины в нагретом состоянии. Химическое соединение фосфора с железом— фосфористое железо — более хрупко, чем сама сталь. При содержании фосфора более 0,1% сталь становится «хладноломкой», т. е. хрупкой при нормальной темпе ратуре.
Сталь различных марок имеет определенные меха нические свойства, которые характеризуют ее прочность. Такими свойствами являются предел прочности при ра стяжении и относительное удлинение.
П р е д е л о м п р о ч н о с т и при растяжении назы вается нагрузка на стальной стержень сечением 1 мм2,, при которой он разрушается. Отношение длины стержня, соответствующей моменту разрыва, к первоначальной
его длине, выраженное в процентах, называется |
о т н о |
|||
с и т е л ь н ы м |
у д л и н е н и е м . В таблице указаны ме |
|||
ханические свойства углеродистых сталей. |
|
|
||
Механические свойства углеродистых сталей |
|
|
||
Механи- |
|
Марка стали |
|
|
|
|
|
|
|
ческие |
Ст. 0 |
Ст. 1 Ст. 2 Ст. 3 Ст. 4 Сг. 5 Ст 6 |
Ст. 7 |
20Г |
свойства |
||||
Предел |
|
|
|
|
прочности |
|
|
|
|
при рас |
|
|
|
|
тяжении, |
32—47 32—40 34—42 38 -47 42—52 50—62 60—72 50—80 |
43 |
||
кгс/см2 |
||||
Относи |
|
|
|
|
тельное |
|
|
|
|
удлине- |
18—22 28—33 26—31 23—27 21—25 17—21 13—15 9 - 1 , |
22 |
||
ние, % |
||||
|
1 |
|
|
|
В судостроительной промышленности для изготовле ния сварных конструкций наибольшее применение име ют стали марок Ст. 2, Ст. 3, Ст. 4, 20Г.
Г л а в а III
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ
Электрический ток.
Источники электрической энергии
Э л е к т р и ч е с к и м т о к о м называется упорядо ченное движение заряженных электричеством частиц в замкнутом проводнике.
Металлы в отличие от других тел хорошо проводят электрический ток. Это объясняется тем, что в атомах металлов, кроме электронов, тесно связанных со своими ядрами, имеются свободные электроны, слабо связанные с ними. Постоянно отрываясь от одних ядер, свободные электроны переходят к другим, т. е. находятся в непре рывном движении в междуатомном пространстве. Дви жение этих электронов является беспорядочным, но под действием внешней энергии (химической, тепловой, электрической и др.) можно заставить свободные элек троны двигаться в определенном направлении. Заметим, что в металлических проводниках происходит движение только отрицательных зарядов (свободных электронов), в жидких — как положительных, так и отрицательных (ионов), перемещающихся в противоположных направ лениях.
Для возникновения тока необходим источник элек трической энергии, который преобразует в электрическую энергию какую-либо другую форму энергии. В качестве источников электрической энергии применяются элек трические генераторы, в которых механическая энергия преобразуется в электрическую, гальванические элемен
2* |
19 |