20769

Изучение процесса газокислородной сварки и резки

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Сущность процесса газовой сварки и резки строения газосварочного пламени. Схемы процесса газовой сварки а и ацетиленокислородного пламени б Сварку выполняют нормальным ацетиленокислородным пламенем имеющим наиболее высокую температуру до 3150 С. В некоторых случаях для сварки а особенно для резки используют другие горючие газы дающие при горении смеси с кислородом иную температуру пламени: водород 24002600 С пропанобугановая смесь 24002500 С метан 21002200 С природный газ 2000 2300 С.

Русский

2013-07-31

146.72 KB

30 чел.

Лабораторная работа №19

Изучение процесса газокислородной сварки и резки

Цель работы: ознакомиться с сущностью процесса и оборудованием поста для газовой сварки, выбором режима и техникой выполнения газовой сварки и резки углеродистой стали.

Оборудование и материалы. Ацетиленовый генератор типа АСВ 1,25-3 или АСМ, баллон кислорода с редуктором, сварочная горелка ГС-2 с комплектом наконечников, газокислородный резак, заготовки из стали СтЗкл: труба 040-60 мм, S = 1-2 мм, I = 100 мм, пластины 20x100x3.

Общие сведения

1. Сущность процесса газовой сварки и резки, строения газосварочного пламени.

При газовой сварке расплавление кромок свариваемых заготовок 1 и присадочного металла 2, а также защита жидкого металла сварочной ванны от кислорода и азота воздуха осуществляется газосварочным пламенем 3. Оно образуется при сжигании смеси горючего газа с кислородом на выходе из мундштука горелки 4 (рис.4.30, а).

Рис.4.30. Схемы процесса газовой сварки (а) и ацетилено-кислородного пламени (б)

Сварку выполняют нормальным ацетилено-кислородным пламенем, имеющим наиболее высокую температуру до 3150 °С. Таким пламенем можно сваривать углеродистые и низколегированные стали толщиной 0,5-12 мм. Горючий газ (ацетилен С2Н2) — это бесцветный газ с характерным запахом, благодаря примесям сернистого и фтористого водорода. Он взрывоопасен при нагревании до 460-500 °С, давлении 0,14-0,16 МПа и в смеси с кислородом, содержащей 2,8-93 % С2Н2. В некоторых случаях для сварки, а особенно для резки, используют другие горючие газы, дающие при горении смеси с кислородом иную температуру пламени: водород — 2400-2600 °С, пропано-бугановая смесь — 2400-2500 °С, метан — 2100-2200 °С, природный газ — 2000- 2300 °С. Кислород способствует интенсивному горению газа и получению высокой температуры сварочного пламени. Нормальное пламя (рис.4.30, б) состоит из трех ярко выраженных зон: ядра 1, восстановительной зоны 2 и факела 3. Нагрев и расплавление основного и присадочного металлов выполняют центром восстановительной зоны, где обеспечивается более высокая температура. Находящиеся в этой зоне газы СО и Н2 могут восстанавливать образующиеся оксиды металлов.

В нормальном пламени объемное соотношение кислорода и ацетилена составляет β = О22Н2 = 1,1-1,3. Окислительное пламя (β = О22Н2 > 1,3) применяется для резки, а науглероживающее (β = О22Н2 < 1) для сварки цветных металлов и чугуна.

Тепловая мощность газосварочного пламени определяется расходом горючего газа в дм3/ч. Она выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла и зависит от номера наконечника горелки.

При газовой сварке легированных сталей, цветных металлов, их сплавов, чугуна для раскисления металла шва и перехода в шлак неметаллических включений и примесей применяют флюсы: кислые (борную кислоту Н3ВО3. буру Na2B04) и основные (К20, Na20 и др.).

Газокислородная резка (рис.4.35, в) основана на способности металла или сплава сгорать (окисляться) в струе технически чистого кислорода не расплавляясь. Для осуществления процесса резки необходимо выполнение следующих условий:

  1.  температура плавления металла должна быть выше температуры его воспламенения (окисления);
  2.  температура плавления оксидов металла должна быть ниже температуры плавления металла;
  3.  образующиеся оксиды металла должны быть достаточно жидко-текучими и легко удаляться струей режущего кислорода;
  4.  тепловая мощность подогревающего пламени должна быть достаточной для разогрева металла заданной толщины, а теплопроводность металла должна быть незначительной.

Этим условиям полностью удовлетворяют только низкоуглеродистые и низколегированные стали. Легированные и высоколегированные стали, чугуны, медные и алюминиевые сплавы обычной газокислородной резкой не разделяются. Для их резки применяется кислородно-флюсовая или, лучше, плазменно- дуговая резка.

2. Устройство и работа оборудования сварочного поста газовой сварки

В оборудование поста ацетилено-кислородной сварки входят ацетиленовый генератор, баллон кислорода с редуктором, горелка для газовой сварки, шланги для подвода ацетилена и кислорода к горелке, рабочий стол сварщика.

Ацетиленовый генератор предназначен для получения ацетилена разложением водой карбида кальция СаС2 по реакции СаС2 + 2Н20 = С2Н2 + Са(ОН)2 + Q.

Теоретически для разложения 1 кг СаС2 надо затратить 0,562 кг воды, при этом выделяется около 370 дм3 ацетилена и 1,156 кг гашеной извести Са(ОН)2. По способу контактирования карбида кальция с водой различают генераторы систем: KB — карбид в воду, ВК — вода на карбид, ВВ — вытеснения воды и комбинированные — ВК и ВВ. Кроме ацетиленовых применяются газогенераторы водородно-кислородной смеси.

На рис.4.31 показан переносной ацетиленовый генератор среднего (до 0,15 МПа) давления системы ВВ производительностью 1,25 м3/ч типа АСВ 1,25-3, предназначенный для ремонтных и монтажных работ. Генератор состоит из корпуса, разделенного на две части: верхнюю — газообразователь 4 и нижнюю — промыватель 1. Они связаны между собой трубой 10 со стаканом 9. В газообразователь вставлена шахта 5. Корпус генератора заполняется водой до верхнего края трубы 10 (9 л). В шахту через горловину вставляется корзина 6 с карбидом каль ция массой 2,2 кг. После опускания корзины и закрытия генератора крышкой 8 с винтовым зажимом 7 вода смачивает карбид кальция, а образующийся ацетилен собирается в газообразова- теле 4. Из него по трубе 10 ацетилен поступает в ггро- мыватель 1, проходит через слой очистительной массы и воды и далее через предохранительный клапан 3 по шлангу 2 в водяной затвор 11. Из затвора через ниппель 12 по шлангу ацетилен

Рис.4.31. Ацетиленовый генератор

среднего давления АСВ 1,25-3

поступает в горелку или резак. Количество выделяющегося ацетилена автоматически регулируется вытеснением воды в пространство между корпусом и шахтой при усилении газообразования и обратным поступлением воды в шахту при снижении давления ацетилена в газообразователе по мере его расхода.

Предохранительный порошковый или водяной затвор предназначен для защиты генератора и газопровода от обратного удара сварочного пламени или взрывной волны. Действие водяных затворов открытого и закрытого типов основано на том, что взрывная волна и пламя, движущиеся навстречу потоку горячего газа, выводятся в атмосферу или гасятся внутри затвора. Схемы работы водяного затвора среднего давления закрытого типа показан на рис.4.32.

затвор через наливной штуцер заполняют водой или незамерзающей жидкостью до уровня контрольного крана 6. При нормальной работе ацетилен проходит по трубке 1 через обратный клапан 2, приподнимая шарик, в корпус 7 через слой воды и через ниппель к сварочной горелке. При обратном ударе взрывная волна давит на воду, обратный клапан 2 закрывается и преграждает доступ взрывной волне и воде в газоподводящую трубку 1. Проходя узкий зазор между стенкой корпуса и краем диска 4, отраженная взрывная волна гасится. Слив воды из затвора проводятся через штуцер 8. После каждого обратного удара чадо проверять уровень воды в затворе и в случае надобности доливать ее. Кислород к месту сварки подается обычно в стальных баллонах голубого цвета с черной надписью "Кислород". В баллоне емкостью 40 дм3(л) при давления газа 15 МПа содержится 6000 дм3 или 6 м3 газа. Для снижения высокого давления находящегося в баллоне кислорода до рабочего (0,1-0,4 МПа) и поддержания его постоянным в процессе сварки применяют редуктор. Он навинчивается на баллон и закрепляется накидной гайкой.

Рис.4.33. Схема устройства и работа одноступенчатого газового редуктора: а — нерабочее положение; б — рабочее положение

Схема одноступенчатого редуктора с давлением газа на выходе 0,1-1,5 МПа показана на рис.4.33. Работа редуктора основана на взаимодействии между мембраной 7 и пружиной 8, стремящихся открыть клапан 1, и сил сжатия пружины 4 и давления газа, передаваемых на мембрану 7 и стремящихся закрыть клапан. Рабочее давление в камере низкого давления 6 регулируется вращением винта 9, изменяющего силу сжатия пружины 8, и ограничивается предохранительным клапаном 5. Из камеры низкого давления газ через кран поступает в горелку. Редуктор снабжен двумя манометрами, один из которых показывает давление газа в баллоне, а другой — рабочее давление газа. Если количество газа, уходящего из камеры 6, больше, чем поступающего в нее, то давление в камере понизится. При этом пружина 8 начнет удлиняться и деформировать мембрану 7, клапан 1 откроется и в камеру 6 увеличится поступление газа из баллона. Снижение расхода газа в процессе сварки вызовет повышение давления в камере 6, давление на мембрану 7 возрастет, она изогнется в противоположную сторону и сожмет пружину 8. Клапан 1 будет закрываться и поступление газа уменьшится.

Горелка для газовой сварки предназначена для образования смеси из горючего газа с кислородом в требуемом соотношении и получения направленного сварочного пламени необходимой мощности. По принципу работы горелки для газовой сварки разделяются на горелки низкого и высокого давления. Горелки второго типа просты по конструкции и обеспечивают постоянный состав горячей смеси, но имеют ограниченное применение в связи с необходимостью подачи кислорода и ацетилена под давлением (0,1.-0,3 МПа), который получают в газогенераторах.

Широко применяемые горелки низкого давления со встроенным инжектором (рис.4.34, а, б) работают по принципу инжекции (всасывания) горючего газа кислородом. В них кислород под давлением 0,1-0,4 МПа поступает по шлангу в ниппель 1 и далее по трубке 4 через вентиль 5 в инжектор 8. Выходя из инжектора с большей скоростью (300 м/с), он вызывает разрежение в каналах 2 и 3, вследствие чего сюда всасывается ацетилен, под-

Рис.4.34. Схемы горелки низкого давления со встроенным инжектором (а) и инжекторного резака (б)

водимый при низком давлении, но не ниже 0,001 МПа. Смешивание газов происходит в камере 10 и наконечнике 11. Образовавшаяся смесь на выходе из мундштука 12 горелки поджигается и образует сварочное или подогревающее пламя. Регулирование состава смеси осуществляется вентилями 5 и 6. Сменные наконечники 11 крепятся к корпусу 7 горелки накидной гайкой 9. Инжекторные сварочные горелки выпускаются малой мощности (типа ГС-2 "Звездочка"), средней мощности (ГС-3 "Звезда") и большой мощности (типа ГС-4).

Резаки для кислородной резки предназначены для смешивания горючего газа с кислородом, образования подогревающего пламени и подачи к разделяемому металлу струи чистого кислорода 15 через вентиль 13 и трубку 14 (рис.4.34, б).

Резаки классифицируют по:

роду горячего газа — для ацетилена, газов-заменителей, жидкого горючего (керосин, бензин);

принципу действия — инжекторные и безинжекторные;

давления кислорода — высокого и низкого давления;

виду резки — разделительной, поверхностной, кислородно- флюсовой;

назначения — универсальные, специализированные;

типу мундштука — с кольцевым подогревом, щелевые, многосопловые, сетчатые.

Из ручных резаков наибольшее применение получили резаки "Факел", "Пламя-02", РМГ1-62, РПК-2, РПА-2, РАХ-1, позволяющие разрезать металл толщиной 3-300 мм.

3. Выбор режима и технологии газовой сварки

В режим газовой сварки входят расходы горючего газа и кислорода, тип горелки и номер наконечника, способ сварки, углы наклона горелки и проволоки, марка и диаметр присадочной проволоки.

Расход горючего газа при сварке ацетилено-кислородным пламенем определяется как WС2Н2 = KS , дм3/ч, где К — удель ный коэффициент (К = 80-150 для низкоуглеродистой, 70-120 — для легированной стали, 110-300 — для меди, 150-200 — для чугуна); S = 0,5-12 — толщина свариваемого металла, мм.

Расход кислорода при сварке нормальным пламенем.

W02 =(1,1-1,3)WC2н2, дм3/ч.

По расходам горючего газа и кислорода выбирается тип горелки и номер наконечника (табл.4.26).

Таблица 4.26

Тип горелки и номер наконечника при сварке стали

Способ сварки выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла S и положения шва в пространстве. Сварку металла при S < 5 мм нижним и вертикальным швом выполняют левым способом (рис.4.35, а). Нижние и потолочные швы при толщине металла S > 5 мм выполняют правым способом (рис.4.35, б).

При левом способе горелка перемещается за присадочным металлом, сварочное пламя направлено на кромки, шов и сварочная ванна остаются сзади. Пламя свободно растекается по поверхности металла, что снижает опасность появления его прожога и пережога.

Рис.4.35. Способы газовой сварки (а — левый, б — правый) и резки (в)

При правом способе горелка перемещается впереди присадочной проволоки. Сварочное пламя направлено на формирующийся холодный шов. Его растекание ограничено кромками заготовок и направленным валиком, что значительно снижает рассеивание теплоты и повышает коэффициент использования пламени.

Угол наклона горелки выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла (рис.4.36).

Рис.4.36. Угол наклона сварочной горелки

Выбор марки и диаметра сварочной проволоки выполняется в зависимости от марки и толщины свариваемого металла и способа сварки. При сварке углеродистых сталей применяют сварочные проволоки Св08, СВ10, СВ10ГС диаметром 0,2-12 мм. Диаметр проволоки определяется при S < 5 мм, как dnp = S/2 + 1 мм; при S > 5 мм, как dnp = S/2 мм.

Сварку металлов толщиной менее 2 мм проводят встык с отбортовкой кромок без присадочного металла или встык без зазора и разделки кромок, но с присадочным металлом. При толщине металла 2-5 мм сварку выполняют встык с зазором без разделки кромок. При еще большей толщине применяется разделка кромок.

Технология резки. Процесс резки начинают с нагрева металла в начале реза до температуры воспламенения металла в кислороде. Затем пускают режущий кислород путем отворачивания соответствующего вентиля и перемещают резак по линии реза. Режимы ручной резки листовой стали приведены в табл.4.27.

Таблица 4.27

Режимы ручной резки листового проката

Порядок проведения работы

1.Ознакомиться с сущностью процесса газовой сварки, резки и строением газосварочного пламени.

2.Изучить устройство и работу ацетиленового генератора, предохранительного затвора, кислородного редуктора, газосварочной горелки и резака. Привести эскиз генератора и горелки.

3.Рассчитать режим сварки, выбрать тип горелки и номер наконечника, выполнить сварку и резку заполнить табл.4.28.

Таблица 4.28

Таблица результатов


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

37652. Блокинг – генератор 247.5 KB
  Для запуска блокинг – генератора в цепь эмиттера подается положительный импульс напряжения. Под действием этого импульса в цепи эмиттера возникает ток открывающий транзистор и вызывающий появление тока в цепи коллектора. Потенциал коллектора повышается, а на обмотке трансформатора, включенной в его цепь, появляется напряжение
37653. Усилитель импульсного напряжения УИН 839.5 KB
  Цель работы: определить неисправность в усилителе импульсного напряжения УИН. Оборудование: осциллограф С1 – 101, тренажер Т – 97, вольтметр В7 – 20.
37654. Усилитель постоянного тока УПТ 910 KB
  Цель работы: определить неисправность в усилителе постоянного тока УПТ. Оборудование: осциллограф С1 – 101, тренажер Т – 97, вольтметр В7 – 20.
37655. Генератор низкой частоты ГНЧ 807 KB
  Цель работы: определить неисправность в генераторе низкой частоты ГНЧ. Оборудование: осциллограф С1 – 101, тренажер Т – 97, вольтметр В7 – 20.
37656. Генератор высокой частоты ГВЧ 1.11 MB
  Цель работы: определить неисправность в генераторе высокой частоты ГВЧ. Оборудование: осциллограф С1 – 101, тренажер Т – 97, вольтметр В7 – 20.
37657. МІЖНАРОДНО-ПРАВОВА ВІДПОВІДАЛЬНІСТЬ МІЖНАРОДНИХ ОРГАНІЗАЦІЙ. СПІЛЬНІ І ОСОБЛИВІ РИСИ В ПОРІВНЯННІ З ВІДПОВІДАЛЬНІСТЮ ДЕРЖАВИ 285 KB
  Проблема відповідальності в міжнародному праві безпосередньо пов’язана з функціонуванням міжнародного права та забезпеченням миру і правопорядку у світі. Таке розуміння цього міжнародно-правового інституту характерне, як для міжнародної наукової доктрини, так і для вітчизняної.
37658. Радиопередающее устройство РПрдУ 1.14 MB
  Цель работы: определить неисправность в радиопередающем устройстве РПрдУ. Оборудование: осциллограф С1 – 101, тренажер Т – 97, вольтметр В7 – 20.
37659. Расчет параметров силового трансформатора 317.5 KB
  Рассчитываем ЭДС наводимую в одном витке Находим ожидаемое падение напряжения в обмотках трансформатора: для первичной обмотки для вторичных обмоток . Находим предварительно число витков для обмоток трансформатора: для первичной обмотки число витков ; для вторичных обмоток . Принимаем: Вычисляем индукцию в сердечнике при работе трансформатора на холостом ходу Определяем удельные потери в стали магнитопровода: при при Вычисляем составляющую тока первичной обмотки зависящую от токов вторичных обмоток: Определяем...
37660. Тепловой расчет блока 137.5 KB
  Вычисляем приведенную высоту деталей размещенных на кассете: 2. Вычисляем поверхность рабочей зоны охватывающей четыре кассеты 5. Вычисляем площадь поверхности кассет обращенных друг к другу: 6. Вычисляем значение коэффициента 9.