книги из ГПНТБ / Корсунов В.М. В помощь молодому газосварщику
.pdf
В. М. КОРСУНОВ
ВПОМОЩЬ
молодому газо сварщику
РОСТОВСКОЕ КНИЖНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
1964
Брошюра знакомит читателя с основны ми принципами газосварки, со сварочной аппаратурой и оборудованием. Рассчитана она на выпускников школ, которые хотят приобрести профессию газосварщика, а так же на молодых рабочих-газосварщиков, же лающих повысить свою квалификацию.
Сваркой называется процесс получения неразъемно го соединения деталей с применением местного нагрева.
В зависимости от рода источника тепла для разогре ва свариваемых частей различают сварку электродуговую, электроконтактную, газовую.
При газовой сварке тепло выделяется от сгорания смеси горючего газа с кислородом. В качестве горючих газов используют ацетилен, водород, природный газ и др. Место соединения свариваемых деталей называет ся швом.
Для газовой сварки применяется специальная горел ка, к которой по резиновым шлангам подводятся горю чий газ и кислород. В горелке они смешиваются, а вы ходя из нее — сгорают, образуя сварочное пламя.
В процессе сварки расплавленный металл окружен кислородом, водородом и другими газами, входящими в состав горючей смеси или образующимися при горе нии. В результате он окисляется или насыщается водо родом и углеродом. Поэтому часто при сварке применя ют специальные вещества, называемые флюсами, кото рые предохраняют металл шва от окисления и облегча ют удаление образовавшихся окислов.
Регулируя соотношение горючего газа и |
кислорода |
в смеси, изменяют состав продуктов сгорания, |
уменьшая |
3
до минимума окисление и насыщение расплавленного металла газами и углеродом.
В настоящее время газовая сварка находит приме нение при ремонте деталей машин и механизмов, исправ лении дефектов литья из чугуна и цветных металлов и изготовлении изделий из стали малой толщины.
НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
Детали машин и конструкций изготовляются из раз личных металлов, сплавов, пластмасс и других материа лов. Чтобы правильно подобрать материал для той или иной детали, необходимо знать его свойства.
Различают следующие свойства материалов: физиче ские, механические, технологические и химические.
Физические свойства
Удельный вес — вес 1 см3 вещества, выраженный в граммах.
Электропроводность — способность металлов прово дить электрический ток. Это свойство характеризуется удельным электрическим сопротивлением, т. е. сопротив лением проводника сечением 1 мм2 и длиной 1 м, выра женным в омах.
Теплопроводность—-способность металлов и сплавов проводить тепло. Теплопроводность измеряется количе ством тепла, которое проходит по металлическому стерж ню длиной 1 см за одну секунду при разности темпера тур на концах стержня в 1°.
4
Теплоемкость — количество теплоты, потребное для нагревания вещества на 1°.
Большинство материалов при нагревании расширяет ся, а при охлаждении — сжимается. Величина в милли метрах, на которую удлиняется металлический стержень в 1 м при нагревании его на 1°, называется к о э ф ф и ц и е н т о м л и н е й н о г о р а с ш и р е н и я .
Механические свойства
Механические свойства металлов и сплавов харак теризуются твердостью, прочностью и пластичностью.
Твердость — способность металла сопротивляться вдавливанию в него другого, более твердого тела.
Существует несколько методов определения твердо сти, из которых наибольшее распространение получили метод Бринелля и метод Роквелла.
При определении твердости по Бринеллю стальной шарик диаметром 10 мм вдавливается в испытуемый металл под действием нагрузки 3000 кг. После снятия нагрузки на поверхности металла остается отпечаток, диаметр которого замеряют при помощи увеличительной лупы с делениями. Чем больше твердость испытуемого металла, тем меньше диаметр отпечатка. Величину твер дости определяют по специальным таблицам, в которых для каждого диаметра отпечатка даны значения твер дости. Если толщина металла меньше 6 мм, то применя ют шарик диаметром 5 мм и нагрузку 750 кг.
Способность металла сопротивляться разрушению под действием растягивающей или сжимающей нагруз ки называется прочностью.
Прочность металла определяется на разрывных ма шинах. Для этого в машину закладывают цилиндриче ский или прямоугольного сечения образец, закрепляют и растягивают до разрушения. До испытания замеряют
5
площадь сечения образца, а при испытании — разрушаю щую образец нагрузку. Если разделить максимальную нагрузку, при которой разрушается образец, на его пло щадь сечения до испытания, то получится предел проч ности металла. Максимальная нагрузка, приходящаяся на 1 мм2 площади сечения образца, называется преде лом прочности, или временным сопротивлением разрыву. Предел прочности при растяжении обозначается Оь и из меряется в килограммах на квадратный миллиметр, на пример:
0 Ь— 50 кг!мм2.
При испытании на разрыв по мере приложения посте пенно возрастающей нагрузки образец удлиняется и становится тоньше. Изменения нагрузки и размеров об разца измеряются.
На основании этих замеров строится диаграмма рас тяжения, на которой по вертикальной оси откладывают ся значения растягивающих усилий, а по горизонталь ной — удлинения.
Типичная диаграмма растяжения для мягкой стали представлена на рис. 1.
На участке ОК диаграммы удлинение образца воз растает с увеличением растягивающей нагрузки.
На участке KS удлинение образца происходит без увеличения нагрузки, т. е. металл течет. Нагрузка на единицу площади образца, в результате которой он удлиняется при постоянном усилии, называется преде лом текучести. Этот предел обозначают оу и измеряют в килограммах на квадратный миллиметр. Точка В соот ветствует пределу прочности — максимальной разруша ющей нагрузке.
По изменению размеров образца после разрыва су дят о пластических свойствах металла. Характеристика-
«
ми этих свойств являются относительное удлинение и относительное сужение образца.
Относительное удлинение (б) показывает, на сколько
процентов увеличивается длина образца после его разру шения при испытании на разрыв.
Относительным |
сужени |
|
||
ем (ф) называют выражен |
|
|||
ное в |
процентах |
уменьше |
|
|
ние площади сечения образ |
|
|||
ца после разрушения. |
|
|||
Некоторые детали машин |
|
|||
при |
работе |
подвергаются |
|
|
динамическим |
(ударным) |
|
||
нагрузкам. Многие метал |
|
|||
лы, показавшие высокие ме |
|
|||
ханические свойства при по |
|
|||
степенном приложении на |
|
|||
грузки, оказываются хруп |
|
|||
кими и плохо сопротивляют- |
Рис. I. Диаграмма растяжения |
|||
ся динамическим нагрузкам. |
ПРИ испытании на разрыв. |
|||
В этих случаях |
металл дол |
|
||
жен иметь достаточную вязкость, определяемую при ис пытании соответствующих образцов на удар.
Для испытания на удар применяют образцы сечени ем Ю ХЮ мм, длиной 55 мм с надрезом посередине. Испытания проводят на маятниковых копрах системы Шарпи. Образец укладывают на две опоры, и на него с определенной высоты падает тяжелый маятник. Сло мав образец, маятник за счет неиспользованной энергии поднимается на некоторую высоту, которую отмечает стрелка прибора. Зная вес маятника, высоту его паде ния и высоту подъема после разрушения образца, по таблице находят затраченную работу, которую делят на площадь сечения образца в месте излома, и получа ют характеристику, называемую ударной вязкостью, ко-
7
торая обозначается Ак и из меряется в килограммо-метрах на квадратный сантиметр.
Пластические свойства ме талла определяются испыта нием на загиб. Углом загиба называется наибольший угол, на который можно согнуть вы резанный из металла образец до появления в нем трещин.
Чем пластичнее металл,тем на больший угол загибается образец, не давая трещин.
Схема испытаний показа на на рис. 2.
Технологические свойства
Основными технологиче скими свойствами металлов являются:
Ковкость — способность ме талла поддаваться обработке давлением, принимать новую форму и размеры под действи ем нагрузки без разрушения.
Рис. 2. Образцы |
и |
схемы |
|
|
испытаний: |
|
|
а —схема |
испытания |
на |
изгиб; |
б—схема |
испытания |
твердости; |
|
в—образец для испытания на
ударную вязкость; |
г— образец |
для испытания на |
растяжение. |
Жидкотекучесть — способ ность расплавленного металла
заполнять литейные формы или растекаться по поверх ности. Хорошей жидкотекучестью обладает чугун.
Усадка — уменьшение объема металла при переходе из жидкого состояния в твердое. Это явление объясняет ся уплотнением металла при затвердевании. Усадка за трудняет отливку деталей и сварку, так как в литых и
8
сварных изделиях из-за нее возникают растягивающие напряжения, часто приводящие к образованию трещин.
Различные металлы имеют разную усадку. Измеряют ее в процентах.
Свариваемость — способность металла образовывать прочные и плотные сварные соединения без трещин, пор, шлаковых включений и других дефектов. Свари ваемость металлов зависит от их физических, механи ческих, технологических свойств и от условий, при ко торых свариваются металлы.
Химические свойства
Основным химическим свойством металлов является их способность окисляться, т. е. соединяться с кислоро дом. Металлы'могут образовывать химические соедине ния и с другими веществами, например с углеродом, азотом, серой.
Все металлы состоят из атомов. Когда металлы рас плавлены, атомы их находятся в неопределенном, хаоти ческом состоянии, а при затвердевании пристраива ются друг к другу в строго определенном порядке.
Образуется так называемая атомно-кристаллическая решетка.
В отдельных ячейках атомной решетки — кристал лах—атомы располагаются таким образом, что при этом образуются различные геометрические фигуры: куб, ше стигранная призма, ромб.
Такие металлы, как хром, молибден, вольфрам, вана дий, имеют атомную решетку в виде объемноцентрированного куба (рис. 3, а). Каждая ячейка такой решетки состоит из 9 атомов, один изкоторых расположен в центре куба, а остальные по его вертикали.
На рис. 3, б представлена ячейка решетки в виде
9