7.5. Зміст протоколу

1. Назва роботи.

2. Мета роботи.

3. Схема процесу об'ємної іонізації газу електронами та схема зварювання металевим електродом.

4. Схема зміни структури металу в зоні термічного впливу при зварюванні.

5. Розрахункові формули та дані параметрів зварювання (таблиця 7.1)

6. Аналіз отриманих результатів та пояснення фізичного змісту при електродуговому зварюванні та наплавленні металів.

7. Висновки про виконану роботу.

7.6. Питання для самоперевірки

1. Зварювання металів та його види.

2. Електрична дуга та її теплова здатність.

3. Іонізація в міжелектродному просторі та її види.

4. Режим електродугового зварювання та його вибір.

5. Види та характеристика джерела струму при електродуговому зварюванні металів. Схема зварювального трансформатора ТДМ-401-1 У2.

6. Електроди з товстою обмазкою, їх види та призначення.

7.7 Рекомендована література

1. Попович В., Попович В. Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство підручник – Львів, Світ, 2006 – 624 с.

2. Технология конструкционных материалов. Учебник под ред. Г.А. Прейса. Киев: Выща школа, 1991 -392 с.

Лабораторна робота № 8

Вивчення технологічних прийомів газового зварювання та різання металів

Мета роботи - практично ознайомитись з обладнанням, та інструментом газозварювальника, основними технологічними операціями газового зварювання і різання металів, набути деяких навичок з газового зварювання і різання металів.

8.1. Прилади та матеріали

1. Генератор ацетиленовий пересувний типу АСП-1,25-7.

2. Кисневий балон, кисневий редуктор, інжекторний пальник типу ГС-53 та газовий різак типу УР з наборами накінечників, кисневі та ацетиленові гумові шланги, карбід кальцію CaC₂, вода.

3. Листова сталь товщиною 2...3 та 5...10 мм; присадочний дріт діаметром 1,5...2,5 мм.

4. Спецодяг та інструмент.

5. Інструкція з використання генератора ацетиленового АСП-1,25-7.

6. Схема двоступеневого кисневого редуктора (плакат).

7. Технічні характеристики інжекторних пальників та різаків.

8.2. Порядок виконання роботи

1. Ознайомитися з принципом роботи ацетиленового генератора, інструментом та обладнанням газозварювальника та газорізника.

2. Ознайомитися з технологічними операціями ручного газового зварювання та різання металів і розрахунком основних параметрів.

3. Відпрацювати процес запалювання та гасіння ацетиленокисневого полум’я та техніку зварювання та різання .

4. Зварити встик дві пластини товщиною 0,5...3 мм, l = 50 мм; вирізати фасонну заготовку з листового металу товщиною 5...10 мм та пропалити отвір .

5. Оформити результати дослідів та скласти протокол.

8.3. Загальні відомості

Газове зварювання – це процес зварювання металів плавленням, при якому місце з’єднання підігрівають до розплавлення високотемпературним газовим полум’ям, а зазор між ними заповнюють присадочним металом, який вводиться в полум’я зовні. Газове полум’я отримуємо при згоранні в атмосфері технічного кисню.

При газовому зварюванні заготовки підігріваються більш поступово, ніж при дуговому. Це визначає основні галузі його застосування: для зварювання металів малої товщини (0,2...3 мм), легкоплавких металів та сплавів, що вимагають поступового нагрівання та охолодження, (наприклад інструментальних сталей, чавуну, латуней); труб сантехнічних пристроїв, теплових і газових систем та ін.; для пайки та наплавлювальних робіт.

Для газового зварювання та різання металів застосовують метан, пропан-бутан, пари гасу та ін., але частіше ацетилен C₂H₂, який при згоранні в суміші з киснем дає високу температуру (3150 ⁰С). Ацетилен отримують з карбіду кальцію при дії на нього води в ацетиленових генераторах:

CaC₂ + 2H₂O = Ca(OH)₂ + C₂H₂

При розпаді 1 кг карбіду кальцію утворюється 230...300 л ацетилену, що загоряється при температурі 420 ⁰С, вибухонебезпечного при стисненні понад 1,75 кгс/мм² (0,175 МПа) та при довготривалій взаємодіїї з міддю та сріблом. По регулюванню взаємодії карбіду кальцію з водою ацетиленові генератори поділяють на системи “карбід у воду”, “вода у карбід” і “комбіновану”. Вони можуть бути пересувні та стандартні.

Ацетиленовий генератор АСП-1,25-7-пересувний і застосовується для живлення ацетиленом апаратури газополум’яної обробки металів. Виробнича потужність генератора 1,25 м³/год, робочий тиск після затвору складає 0,01...0,07 і найбільш допустимий – 1,15 МПа .

Ацетилен, що утворюється під час реакції карбіду кальцію з водою, по трубці 6 потрапляє в промивник, барботується через шар води, охолоджується, промивається і через вентиль 10 і затвор 8 потрапляє до споживача. Тиск ацетилена діє на мембрану, що забезпечує рух корзинки вгору, зменшуючи змочування карбіда, обмежуючи утворення ацетилену та зменшуючи його тиск. При цьому корзина рухається вниз і збільшується змочення карбіду кальцію та утворення ацетилену. Таким чином мембрана регулює процес утворення ацетилену. Крім цього, при підвищенні тиску ацетилену, вода з газоутворювача потрапляє у витискувач, таким чином зменшується змочуваність карбіду. При зниженні тиску ацетилену вода знову займає попередній об’єм. При підвищенні тиску в генераторі вище допустимої норми спрацьовує клапан 9, що випускає ацетилен в атмосферу.

Затвор 8 служить для запобігання генератора від проникнення в нього вибухової хвилі ацетиленокисневого полум’я, а також повітря і кисню зі сторони споживача.

Забороняється розбирання та збирання затвора (окрім заміни кульки).

Ацетилен для зварювання може надходити із металевих балонів, де він знаходиться, задля запобігання вибуху, в розчиненому вигляді під тиском 1,6 МПа. Ацетиленовий балон фарбується в білий колір.

Кисень для зварювання та різання застосовується в газоподібному стані і постачається в балонах під тиском 15 МПа.

Кисневий балон фарбується в голубий колір.

Робочий тиск при зварюванні складає для кисню 0,1...0,5 МПа, для ацетилена 0,01...0,15 МПа. Для зниження та регулювання тиску застосовують редуктори.

Газові пальники і різаки призначені для дозування і змішування кисню і горючого газу та отримання стійкого і концентрованого газового полум’я. За принципом дії пальники поділяються на інжекторні низького тиску 0,001...0,005 МПа та безінжекторні середнього тиску ацетилену 0,025...0,05 МПа.

Рисунок 8.1 - Генератор ацетиленовий пересувний АСП-1, 25-7

1 – кришка; 2 – гвинт; 3 – траверса; 4 – корзина; 5- піддон; 6 – трубка;

7 – контрольний штуцер; 8 – затвор; 9 – клапан; 10 – вентиль; 11 – манометр

Принцип роботи інжекторного пальника (рис. 8.2,а) такий. Кисень під тиском 0,3...0,4 МПа потрапляє в інжектор 5 пальника через ніпель, регулювальний вентиль і трубу 1. Виходячи з великою швидкістю з нижнього каналу інжекторного конуса, кисень створює значне розрідження в камері 4 за інжектором і всмоктує горючий газ, що потрапляє через ніпель і вентиль 2 в ацетиленові канали пальника і камеру змішування 5, де і утворюється горюча суміш. Далі горюча суміш потрапляє по накінечнику 6 до мундштука 7, на виході з якого при згоранні утворюється зварювальне полум’я. Пальники інжекторного типу мають змінні накінечники з отворами різного діаметру, що забезпечує можливість регулювання потужності газозварювального полум’я. Вогневим різанням називається процес спалювання металу киснем і виведення струменем кисню утворених оксидів. Для газокисневого різання застосовують різак, що відрізняється від інжекторного пальника додатковою кисневою трубкою зі своїм вентилем та мундштуком (рис. 8.2,б). Різаки типу УР дозволяють застосовувати ацетилено-кисневе різання сталі товщиною від 5 до 300 мм.

Рисунок 8.2 – Принципові схеми будови:

а – інжекторного пальника типу ГС-53; б – газового різака типу УР

Процес різання починається з нагрівання металу 1 в початковій точці різання до температури підпалення даного металу в кисні (рис. 8.3.). Нагрівання здійснюється підігріваючим полум’ям 3 , що утворюється при згоранні горючого газу в кисні. Коли температура нагрівання металу набуває потрібного значення, подається струмінь ріжучого кисню 2, що падає на нагрітий метал та запалює його. При горінні металу виділяється теплота, яка також підігріває нижні шари металу, горіння розповсюджується по всій товщині металу. Оксиди 5, що утворюються при згоранні металу, які знаходяться в розплавленому стані, видаляються струменем ріжучого кисню і видуваються із зони різання 4. Переміщуючи різак по заданій лінії з певною швидкістю, отримуємо форму різу заданої конфігурації.

Рисунок 8.3 - Схема процесу газокисневого різання