книги из ГПНТБ / Технология металлов и конструкционные материалы учебное пособие

принципиально не отличается от конструкции свароч­ ной инжекторной горелки, но в резаке (рис. 83) установ­ лен дополнительный трубопровод для додачи режущего кислорода в место резки металла. Мундштуки использу­ ются с 'кольцевым подогревателем пламени и многофа-

Рис. 83. Схема газового резака УР:

I — головка резака; 2 — канал для режущего кислорода; 3, 4, 5 — вентили

кельные. Кольцевые мундштуки состоят из внутреннего и наружного мундштуков, которые ввертываются в голов­

ралы-гото канала. Многофакельные мундштуки применя­

201

■При газовой резке величина давления кислорода ус­ танавливается от 0,2 до 1,4 МН/м2 (от 2 до 14 ксс/см2) в зависимости от толщины разрезаемого металла.

и занимает пространство в пределах 20 мм от конца яд­ ра. Здесь ацетилен сгора­

ни: нормальное, с избытком кислорода (окислительное) и пламя с избытком ацетилена (науглероживающее).

Нормальное пламя имеет ясно выраженные три зоны и получается при соотношении ацетилена к кислороду в смеси от 1 : 1до 1 : 1,3 по объему.

При избытке ацетилена пламя приобретает желтова­ тую окраску, ядро теряет резкие очертания, становится расплывчатым и имеет на конце зеленоватый венчик.

При избытке кислорода пламя становится укорочен­ ным с заостренным ядром.)

Заокигание пламени гррелки. После проверки соеди­ нения оборудования и шлангов для газовой сварки пла­ мя зажигают в такой последовательности: 1) открывают

202

вентиль inодачи кислорода; 2) открывают вентиль пода­ чи ацетилена; 3) зажигают смесь; 4) регулируют пламя до нормального.

Тушат пламя ;в обратном .порядке, т. е. вначале зак­ рывают вентиль подачи ацетилена, а затем подачи кис­ лорода.

Режим сварки. Мощность горелки выбирают по сле­ дующей (формуле:

W = A6,

где W — мощность сварочной горелки, л/ч;

б— толщина свариваемого металла, мм;

А— коэффициент, зависящий от свариваемого ме­

горелку, а в левой — присадочную проволоку. Пламя го­ релки сварщик направляет на свариваемый металл так, чтобы расплавляемые кромки основного металла и ко­ нец присадочной проволоки находились в восстанови­ тельной зоне сварочного пламени.

Скорость нагрева металла можно регулировать изме­ нением угла наклона мундштука горелки к поверхности металла. Чем (больше этот угол, тем больше тепла пере­ дается металлу и тем быстрее он плавится. Для равно­ мерного нагрева и получения ровного шва делают раз­ личные поперечные и круговые движения концом мунд­ штука.

■Впрактике существуют левая и правая сварки.

При левой сваркб горелку перемещают справа нале­ во, присадочную проволоку передвигают впереди свароч­ ного пламени.

203

Правая сварка позволяет лучше использовать тепло пла­ мени и применяется чаще при сварке металла толщиной

свыше 5 мм.

Кислородная резка металлов. Процесс кислородной резки заключается в следующем. Металл в месте разреза нагревают газовым пламенем до температуры его вос­ пламенения в кислороде, затем на нагретую поверхность направляют струю режущего кислорода. Воспламенив­ шийся металл выделяет большое количество тепла и на­ гревает следующий слой, который тоже сгорает. Обра­ зовавшиеся окислы сдуваются струей кислорода. По ме­ ре образования сплошного реза резак перемещают по заданной линии.

Металлы поддаются резке при следующих условиях: 1) температура воспламенения металла ниже темпера­ туры его плавления; 2) температура плавления окислов металла ниже температуры плавления самого металла;

Резке хорошо поддаются железоуглеродистые сплавы содержанием углерода до 0,7%. Кислородная резка чу­ гуна затруднена, так как чугун переходит в жидкое состо­ яние прежде, чем он успевает нагреться до температуры воспламенения в кислороде. У меди, латуни, алюминия и его сплавов так же, как и у чугуна, температура воспла­ менения лежит выше температуры плавления и, кроме этого, эти металлы имеют высокую теплопроводность, поэтому оии не могут разрезаться кислородом обычным способом. В настоящее время разработан метод кисло­ родно-флюсовой резкй> позволяющий резать чугун, леги­ рованные, жаропрочные и нержавеющие стали н некото­

204

■j-ie менее 60 м3. Необходимо следить, чтобы водяной зат­ вор всегда был заполнен водой до надлежащего уровня. Проведение сварочных работ, а также применение от­ крытого огня допускается от ацетиленового генератора на расстоянии 10 и 5 м от баллона с кислородом или горючим тазом.

Во время (погрузки, перевозки и разгрузки баллонов следует избегать их ударов и сотрясений. Перевозить баллоны без колпаков запрещается. Баллоны следует переносить па носилках или тележках. Запрещается пе­ реносить баллоны на плечах. Наполненные баллоны хра­

предохраняя их от повреждений и загрязнений, следить за плотностью всех соединений горелки. Перед зажига­ нием горелки или резака следует продуть ацетиленом шланг между горелкой или резаком и водяным затвором.

При хлопке или обратном ударе надо сначала зак­ рыть ацетиленовый вентиль, а затем кислородный.

При газовой сварке и резке следует попользовать за­ щитные очки со светофильтрами из стекол Г-1, Г-2, Г-3.

Г л а в а XVIII

ЭЛЕКТРОДУГОВАЯ СВАРКА И РЕЗКА

При электродуговой сварке для расплавления кромок свариваемых деталей используется тепло электрической дуги. Электрической дугой называется длительный мощ­ ный электрический разряд в газовой среде между двумя электродами.

Впервые явление электрической дуги открыл в 1802 г. В. IB. Петров. Первый в мире применил электрическую дугу для плавления металла при сварке русский инже­ нер Н. Н. Бенардос в 1882 г. Он работал преимущест­ венно над способом сварки угольным электродом. По этому способу электрический ток подводится к сварива­ емому металлу и угольному электроду. Дуга загорается ■при кратковременном соприкосновении электрода и ос­ новного металла и последующем их разъединении. Воз-

208

пикающая дуга расплавляет основной металл и приса­ дочную проволоку.

В 1888 г. Н. Г. Славянов разработал способ дуговой сварки металлическим электродом. Здесь электрод яв­ ляется одновременно и присадочным металлом. В насто­ ящее время этот способ является самым распространен­ ным в технике.

Сварку можно вести постоянным и переменным то­ ком. При сварке постоянным током дуга горит устойчи­ во, при этом количество выделяемого тепла на положи­ тельном полюсе (аноде) значительно больше, чем на от­ рицательном (катоде). Сварку черных металлов (в за­ висимости от марки электрода) ведут на прямой поляр­ ности; анод присоединяют к изделию, а катод — к элек­ троду. При сварке тонколистовой стали для устранения прожогов применяют обратную полярность, т. е. к элек­ троду подсоединяют анод, а к изделию катод.

Широкое применение для сварки в промышленности и в ремонтных мастерских получил переменный ток. Это связано с тем, что расход электроэнергии и стоимость электросварочного оборудования для переменного тока ниже, чем для постоянного.

§ 77. Оборудование и приспособления для дуговой сварки

Источники питания. Для питания сварочной дуги приме­ няют специальные источники тока, отвечающие опреде­ ленным техническим требованиям. Для оценки источни­ ков тока важное значение имеет так называемая внеш­ няя вольтамперная характеристика.

Источники тока для обычных целей (освещения, пи­ тания электродвигателей и т. д.) имеют пологую внеш­ нюю характеристику (рис. 85, а). Для сварки источники питания должны иметь крутопадающую или жесткую характеристику (рис. 85,6). Это делает возможным ус­ тойчивое горение дуги при определенной постоянной си­ ле тока. Ток короткого замыкания не должен превышать рабочий ток более чем в 1,5 раза. Для обычных свароч­ ных установок, из соображений безопасности, макси­ мальное напряжение не должно превышать 90 В для переменного тока и 100 В для постоянного.

Источники сварочного тока должны иметь удобную и достаточную регулировку тока.

206

Для электродуговой сварки применяются источ­ ники 'постоянного тока: сварочные преобразователи, генераторы и выпрямители — и переменного тока: сва­ рочные трансформаторы.

Сварочные преобразователи типа: ПСО-ЗОО-З,

ПСО-500 однокорпусиого исполнения используются при ручной, автоматической и полуавтоматической сварке. Преобразователи работают по принципу самовозбуж­ дения и имеют крутопадающую внешнюю характери­ стику.

Рис. 85. Характе­ ристика источни­ ков тока:

а— нормального;

б— сварочного

/

а

Сварочные преобразователи типа ПСГ-300, ПСГ-500-1

имеют жесткую вольтамперную характеристику и пред­ назначены для питания дуги постоянным током при авто­ матической и полуавтоматической сварке в среде защит­ ных газов плавящимся электродом.

Сварочный преобразователь типа ПСУ-500 может работать на режиме крутопадающей и жесткой вольтамперной характеристики.

Сварочные генераторы типа ГСО-ЗОО, ГСМ-500

имеют 'крутопадающую характеристику и обычно монти­ руются е различными двигателями внутреннего сгорания Так, сварочные агрегаты типа АД-301 и АДД-303 сос­ тоят из сварочного генератора ГСО-ЗОО и дизельного двигателя Д-37М, сварочный агрегат типа АДБ-306 име­ ет двигатель ГАЗ-320Б. Подобные агрегаты предназна­ чены для питания дуги постоянным током при ручной дуговой сварке в полевых условиях.

Сварочные выпрямители типа ВСС-300-3, ВКС-500-1,

ВД-302 предназначены для ручной дуговой сварки посто­ янным током. Выпрямительный блок у источника ВСС состоит из селеновых пластин, у ВКС — из кремниевых. Сварочные выпрямители могут иметь крутопадающую и жесткую внешнюю характеристику. Выпрямители эконо­

207

мичнее, чем 'сварочные преобразователи и генераторы, удобнее в эксплуатации, обладают лучшими динамиче­ скими свойствами и быстродействием сварочной цепи.

Сварочные трансформаторы применяются для сварки переменным током. Трансформаторы типа ТС-300, ТС-500 имеют падающую вольтамперную характеристи­ ку. Магнптопровод— стержневого типа. На стержнях расположены по одной катушке первичной и вторичной обмоток (рис. 86).

Подвижными являются катушки вторичной об- iMOTKii. Наибольший сварочный ток достигается при сбли­

вания потоков рассеяния магнитными шунтами. ■Приспособления для сварки. Кроме источника пита­

ния, для производства сварки необходимо иметь электро-. додержатели, подводящие сварочные провода, защит­ ные приспособления и др.

Электрододержатели служат для закрепления элек­ трода и перемещения его в процессе сварки, а также для

208

подвода 'К нему тока. В зависимости от способа закреп­ ления электродов электрододержатели делятся на ви­ лочные, пружинные и зажимные (рис. 87).

'Сварочные провода выбирают наиболее гибкие с лег­ кой и прочной изоляцией (марки ПРГД или ПРГДО).

глаза и кожу лица сварщика, относятся шлемы, щитки. Материалом для них служит листовая фибра или фане­ ра. Для наблюдения за дугой в лицевой части щитка и шлема делается прямоугольный вырез размером 120X79 мм. Вырез окаймляется рамкой, в которую вставляют стекло — светофильтр, не пропускающий ультрафиоле­ товых и инфракрасных лучей (марка ТС-3).

§ 78. Электроды для дуговой сварки

Электродами служат металлические или угольные стерж­ ни, предназначенные для электродуговой сварки и резки металлов.

Электроды должны обеспечивать: 1) стабильность электрической дуги; 2) хорошее формирование сварочно­ го шва; 3) получение сварного шва заданного хими­ ческого состава; 4) хорошую отделимость шлака; 5) вы­ сокую производительность сварки; 6) минимальную ток­

сварке неответственных швов. Покрытия в этих -электро­ дах обеспечивают лишь ионизирующее действие при сварке и незначительно предохраняют жидкий металл от окисления.

Электроды с толстым покрытием изготовляют в спе­ циальных установках методом спрессовывания.

209

В состав толстых покрытий входят следующие сос­ тавляющие: 1) шлакообразующие (титановый концент­ рат, марганцовые руды, полевой шпат, каолин, мел и др.); 2) газообразующие (древесная .мука, крахмал, пи­ щевая мука, декстрин и др.); 3) раскисляющие (ферро­ марганец, ферросилиций, ферротитан, алюминий и др.); 4) легирующие (феррохром, ферротитан, феррованадий, ферровольфрам и др.); 5) стабилизирующие (соедине­ ния калия, натрия и кальция); 6) связующие (жидкое стекло).

По покрытию 'присваивают электроду марку («про­ мышленное обозначение): УОНИ-13, ОММ-5; ЦМ-7 и ОМА->2 и т. д.

В зависимости от-составляющих .покрытия электроды подразделяются «а электроды рудно-кислые (MnO, Si02, FeO), фтористо-кальциевые (CaF2, СаС03), рутиловые

(Ti02) и органические (крахмал, мука).

Электроды с рудно-кислым покрытием (ОММ-5,

ЦМ-7) дают возможность производить • сварку в любом пространственном положении шва, с ржавыми кромками и окалиной, переметным и постоянным током. Недостат­ ками этих электродов являются повышенное разбрызги­

пространственных положениях. Они чувствительны к ржавчине, маслу, влаге и удлинению дуги.

Электроды с рутиловым покрытием (ЦМ-9, ОЗС-З, ОЗС-4) дают устойчивое горение дуги, хорошее форми­ рование шва, небольшое разбрызгивание и используются при сварке постоянным и переменным током в любом про­ странственном положении и не боятся ржавых кромок.

Электроды с органическим покрытием (ОМА-2) спо­ собствуют уменьшению разбрызгивания металла, дают малое количество шлака и пригодны для сварки во всех пространственных положениях шва как переменным, так и постоянным током.

Металлический стержень и покрытие в совокупности образуют соответствующий тип электрода (Э42, Э-50,

Э55, Э65 и др.).

Электроды для сва.рки углеродистых и легированных конструкционных сталей различают по марке, типу

210