книги из ГПНТБ / Некрасов Ю.И. Сварка и резка металла на заменителях ацетилена и жидком топливе

Бачок (рис. 13) состоит из корпуса /; воздушного на­ соса 2; запорного вентиля 3 с маховичком 4, спускной пробкой 5 и штуцером для присоединения шланга, по которому горючее из бачка подается в горелку или к резаку. В верхний штуцер вентиля ввернут манометр 6 для измерения давления в бачке. Горючее к горелке или резаку вытесняется из бачка воздухом, подаваемым воздушным насосом 2. По мере расхода горючего давле­ ние в бачке падает, поэтому воздух необходимо перио­ дически подкачивать.

Чтобы керосин не попадал в насос, имеется клапан 7, герметически изолированный от горючего. Воздух из на­ соса 2 по трубке 3, припаянной к корпусу клапана 9, поступает в пространство над зеркалом горячей жид­ кости. К днищу 10 бачка приварена ножка 11 для удоб­ ства работы насосом. Бачок наполняют горючим на 3A его емкости через штуцер 12, вваренный в верхнюю крышку бачка.

Для удобства работы в стационарных условиях керо­ син к горелке целесообразно подавать путем вытесне­ ния горючего из бачка за счет подачи в него сжатого воздуха до 3 кг]'см2 из баллона или воздушной сети че­ рез редуктор.

Шланги. Для питания горелок сжиженными газами следует применять резинотканевые рукава по ГОСТ 9356—60 («Рукава резиновые для газовой сварки и рез­ ки металлов» типа П, рассчитанные на давление до 6 кгс]см2} или по ГОСТ 8318—57 («Рукава резиноткане­ вые напорные» типа «Б», рассчитанные на давление до 10 кг!см2). Длина рукавов не должна превышать 20 м. Для закрепления рукавов на ниппелях следует приме­ нять специальные хомутики. Можно крепить рукава на

20

ниппелях мягкой вязальной (отожженной) проволокой не менее, чем в двух местах по длине ниппеля. Места присоединения рукавов перед началом работы необхо­ димо тщательно проверять на плотность. Применять дефектные рукава, а также подматывать их изоляци­ онной лентой или другим материалом запрещается. При

необходимости ремонта рукавов испорченные места их следует вырезать, а отдельные куски соединять специ­ альными двухсторонними ниппелями с размерами кон­ цевых частей согласно ГОСТ 1078—56. Соединять ру-

21

кава отрезками гладких трубок запрещается. Длина стыкуемых отрезков должна быть не менее 5 м.

ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ

Высокое содержание углерода и экзотермический эф­ фект разложения молекул ацетилена повышают темпе­ ратуру кислородно-ацетиленового пламени до 3100— 3150°. Температура пропан-бутонового и керосино-кис­ лородного пламени составляет около 2200—2400°. Интенсивность нагрева металла приблизительно пропор­ циональна разности температур пламени и температу­ ры плавления свариваемого металла. При сварке ста­ ли эта разница составляет: для ацетилена 3100—1500 = 1600°; для пропана и керосина 2300—1500 = 800°. Для более легкоплавких металлов это различие сглажива­ ется. Например, для латуни разность температур сос­ тавляет: для ацетилена 3100—900 = 2200°; для пропана

икеросина 2300—900=1400°.

Меньшая интенсивность сгорания паров керосина и

пропан-бутана вызывает при сварке стали образование неглубокой, но широкой растекающейся сварочной ван­ ны, что затрудняет сварку сложных соединений.

Сваривать сталь следует стремиться в нижнем поло­ жении с применением специальной сварочной проволо­ ки СВ-12ГС (или СВ-08ГС, СВ-08Г2С), которые компен­

сируют расплавленный металл сварочной ванны марган­ цем и кремнием, выгорающим в результате воздействия избыточного кислорода пламени. Если проволоки ука­ занных марок нет, можно применять обычную малоугле­ родистую проволоку, предварительно покрыв ее обмаз­ кой состава: 50% ферромарганца и 50%• ферросилиция, замешанных на 2—5-процентном растворе жидкого стек­ ла.

Главная опасность при сварке стали — недостаточный

прогрев основного металла, окисление поверхности кро­ мок стыка и натекание перегретого'Металла сварочной ванны на недостаточно нагретый и нерасплавленный основной металл. В результате возможны непровар кор­ ня шва и несплавление металла сварочной ванны и шва с основным металлом. Сваривать изделия во всех воз­ можных случаях необходимо при ограничении скорости плавления конца присадочной проволоки в сварочной

22

ванне, обеспечивая постоянное опережение плавления свариваемых кромок основного металла перед заполне­ нием сварочной ванны плавящейся присадочной прово­ локой.

Малоуглеродистая сварочная проволока и проволока с содержанием марганца менее 1 % и кремния менее 0,5% для сварки стали непригодны. Сварку целесооб­ разно проводить за один проход, что дает возможность получить удовлетворительные механические показатели наплавленного металла.

Мощность керосино-кислородного пламени устанавли­ вают из расчета удельного расхода жидкого горючего 180—200 г]час на 1 мм свариваемой толщины с соотно­ шением кислорода к горючему в смеси βκ = 1.4—1,8 мУкг. Мощность пропан-бутано-кислородного пламени устана­ вливают из расчета 60—90 л пропана на 1 мм свари­ ваемой толщины с соотношением кислорода к горючему β = 3,5—4 м?!кг. Смесь регулируют по внешнему виду пламени так, чтобы его ядро имело резко очерченный контур. Правильность отрегулированного состава пла­ мени определяют по отсутствию выделения искр из сварочной ванны, а также по отсутствию кипения сва­ рочной ванны. Сварку можно выполнять правым и ле­ вым способами.

Поступательное движение пламени при сварке (рис.

и движение присадочной проволоки, но сдвинутое по фазе на 180°.

23

Для увеличения прогрева и перемешивания металла сварочной ванны допускается спиральное круговое дви­ жение пламени горелки. При этом особое внимание сле­ дует обращать на провар корня шва и сплавление шва с основным металлом. Для достижения постоянства

максимальной глубины провара основного металла рас­ стояние от ядра пламени до поверхности кромок дол­ жно быть не более 3—4 мм.

Данные о подготовке кромок под сварку встык приве­ дены в таблице 6. Существенным в подготовке кромок под сварку является исключение притупления кромок и увеличение зазора между свариваемыми сторонами; для толщин 2—4 мм предварительный зазор составляет

2,5—3 мм.

Табл ица 6

При сварке чугуна пропаном и керосином в качестве присадочного материала применяют чугунные стержни диаметром от 6 до 12 мм с химическим составом по ГОСТ 2671—44.

Для низкотемпературной холодной и горячей сварки чугуна можно использовать чугунные стержни Н4-1, разработанные ВНИИАВТОГЕН с химическим соста­ вом: C = 3,0—3,5 % ; S і = 3,3—3,5% ;Мп=0,6—0,7%; Cr = 0,05%; Ti =0,2%; P = 0,3-0,6%; S = 0,06%-.

При горячей сварке чугуна можно применять чугун­ ные стержни одинакового химического состава с основ­ ным металлом.

Флюсы, применяемые при ацетилено-кислородной сварке чугуна, пригодны и для сварки пропаном и жид­ ким горючим. Чугунные детали сваривают с общим или местным подогревом до температуры 400—600°. Мощность пламени принимают соответствующуюсварке

24

грязи, окислов, масла, краски и заусенцев до металли­ ческого блеска.

Для уменьшения испарения цинка латунь сваривают

окислительным пламенем. В этом случае на поверхно­ сти расплавленного металла сварочной ванны образует­ ся пленка окислов, которая снижает испаряемость цин­ ка. Формирование шва происходит хорошо. Угар цин­ ка почти отсутствует. Сварку целесообразно вести односторонним швом и по возможности избегать вто­ ричных подварок или сварки с обратной стороны; вто­ ричный нагрев может вызвать увеличение процента вы­ горания цинка, рост зерна и привести к появлению тре­ щин в сварном шве и в зоне термического влияния.

Сварка обеспечивает плотный шов (балл сварки соот­ ветствует указанным в «Инструкции главной инспекции Котлонадзора»).

Присадочную проволоку берут того же состава, что и свариваемый металл ( в виде прутков диаметром от 4 до 16 мм), в зависимости от толщины свариваемых из­ делий. Лучшие результаты получаются в случае приме­ нения присадочной проволоки ЛК62-0,5, содержащей 0,5% кремния. Для улучшения качества сварки свар­ ной шов целесообразно проковывать, что позволит по­ высить прочность наплавленного металла.

При сварке латуни ЛК62 толщиной 4 мм сварочной проволокой ЛК62-0,5 предел прочности металла шва достигает 36 кг]мм2, угол загиба 180°, ударная вязкость

8,1 кгмісм2.

ТЕХНОЛОГИЯ РЕЗКИ

Подготовка к резке. Основными операциями перед на­ чалом процесса разделительной кислородной резки яв­ ляются: очистка поверхности металла от прокатной и литейной корки, грязи, песка и окалины; зажигание и регулирование мощности пламени и расположение ре­ зака по отношению к плоскости разрезаемого металла. Для очистки поверхности пользуются металлической щеткой или очищаемую поверхность предварительно на­ гревают пламенем резака вдоль линии реза. При раз­ метке под резку допуск на резку принимают в пределах

1—2 мм.

.26

Разрезаемые детали желательно располагать в гори­ зонтальной плоскости: резка в других положениях свя­ зана с некоторыми трудностями.

При зажигании пламени устанавливают требуемую мощность и определенный состав пламени; кратковре­ менно открывая вентиль режущего кислорода, опреде­ ляют устойчивость горения пламени. Оно должно гореть нормально, не изменяться по составу, не давать хлоп­ ков и не отрываться от мундштука. Особенно вниматель­ но необходимо следить за тем, чтобы в пламени не было избытка горючего во избежание науглероживания кро­

мок реза.

Струя режущего кислорода должна располагаться строго по оси подогревающего пламени; ее смещение в сторону от оси ухудшает качество резки.

Мощность пламени влияет не только на время пред­ варительного подогрева металла до температуры горе­ ния, но и на скорость резки, качество поверхности реза и глубину прорезания. Поэтому параметры подогрева­ ющего пламени при резке металла различной толщины, условий резки и требований, предъявляемых к качеству поверхности реза, различны. При резке скраба или стального литья, покрытого коркой окалины, песка, ли­ тейной земли или ржавчиной, мощность пламени долж­ на быть больше, чем при резке чистой прокатной листо­ вой стали. Увеличение мощности пламени необходимо для удаления поверхностных загрязнений, доведения ме­ талла до температуры горения и непрерывного поддер­ жания процесса резки. Увеличивать мощность пламени необходимо также и при резке листов со скосом кромок, поскольку при наклонном положении оси головки реза­ ка к плоскости металла снижается интенсивность нагре­ ва металла.

При резке металла с чистой поверхностью мощность пламени устанавливают в зависимости от времени пред­ варительного подогрева; чем меньше до некоторого пре­ дела мощность пламени, тем меньше оплавление верхних кромок реза и тепловая деформация вырезаемых де­ талей. Для этих условий наиболее эффективно пламя с заметным избытком кислорода, позволяющее увели­ чить скорость резки на 10—20%.

Чистота кислорода. Чистота режущего кислорода су­

щественно влияет на качество и производительность

27

кислородной резки. C уменьшением чистоты кислорода ухудшается процесс окисления металла. Это вызывает необходимость повышения давления режущего кислоро­ да в линии; соответственно увеличивается и его расход. При этом большая часть кислорода, не прореагировав с металлом, в виде балласта будет расходоваться бес­ полезно и оказывать охлаждающее действие на процесс горения в зоне резки. Повышение давления кислорода при постоянном диаметре сопла мундштука вызывает увеличение диаметра струи режущего кислорода на вы­ ходе из сопла, нарушает ее цилиндричность,-приводит к потере кинетической энергии струи, вызывает увеличе­ ние ширины реза и количество металла, удаляемого из разреза в шлак. Кроме того, нарушается параллельность кромок реза. При этом процесс сгорания металла в кислороде замедляется, скорость резки снижается, а края реза получаются оплавленными с приваренным к нижней кромке реза большим количеством шлака, сос­ тоящего из основного металла и его окислов. Удаление же шлака после резки сопровождается большими труд­ ностями. Повышение чистоты кислорода до 99,5—99,8% дает возможность вести кислородную резку без образо­ вания шлака или с легкоотделимым шлаком во всем диапазоне разрезаемых толщин (от 5 до 200 мм). Та­ кая чистота кислорода обеспечивает максимальное окис­ ление металла, переходящего в шлак, и соответственно уменьшает прочность сцепления шлака с нижней кром­ кой реза.

Процесс резки. Резку стальных деталей, как правило,

начинают с кромки и затем ведут резак по намеченной линии. Время предварительного подогрева металла до начала резки, по сравнению с ацетилено-кислородным пламенем, больше примерно в 1,5 раза. Для ускорения процесса резки целесобразно применять специальные приемы, чтобы сократить время на нагрев до начала резки. Пламя резака устанавливают на расстоянии 8— 10 мм над кромкой стального листа. В зону пламени, под углом 45° к оси головки резака, вводят стальной пруток диаметром 3—5 мм, которьш при плавлении об­ разует на поверхности металла расплавленные капли. При пуске струи режущего кислорода расплавленная капля воспламеняется и воспламеняет основной металл. Ускорить процесс резки можно насечкой металла зуби-

28

лом. Образующаяся при этом острая кромка под воздей­ ствием тепла пламени быстро нагревается до темпе­ ратуры воспламенения металла.

Если форма вырезаемой детали не позволяет начать рез с кромки (например, пробивка отверстий, вырезка

фланцев, колец и т. п.), то в начале разреза, на неболь­ шом расстоянии от контура реза, прожигают отверстие, от которого и начинают процесс резки. Расстояние меж­ ду мундштуком и металлом в этом случае должно сос­ тавлять 10—15 мм, а пуск струи режущего кислорода следует производить очень плавно. Это необходимо для того, чтобы избежать зашлаковывания выходных сопел мундштука и проникновения брызг расплавленного ме­ талла во внутреннюю полость мундштука.

Резку начинают после того, как металл под воздей­ ствием подогревающего пламени нагрелся до температу­ ры воспламенения в кислороде. Перемещать резак сле­ дует начинать, когда струя режущего кислорода пробь­ ет всю толщину стального листа.

Положение головки резака относительно плоскости металла определяется толщиной металла и способом процесса резки. При механизированной разделительной резке головку резака располагают вертикально поверх­ ности металла. При ручной резке прямолинейных заго­ ловок из листовой стали толщиной до 20 мм головку наклоняют в сторону реза, а при резке металла толщи­ ной от 20 до 60 мм ее располагают вертикально. При резке металла толщиной свыше 60 мм головку резака следует несколько отклонить в сторону, обратную на­ правлению реза.

Перемещать резак следует плавно, равномерно, без рывков, со скоростью, которую для каждой толщины металла определяют по потоку искр и шлака, выбрасы­ ваемых из полости реза по отношению к оси головки резака. При слишком быстром перемещении резака по­ ток шлака будет сильно отставать, и резка прервется.

Допустимой скоростью резко считают скорость, при ко­ торой величина отставания потока шлака не превышает 10—20% толщины разрезаемого металла. Давление кис­ лорода и керосина устанавливают до начала работы сог­ ласно данным технической характеристики резака. При понижении давления кислорода непрерывность процес-

29