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

32 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

20525. Исследование полупроводникового диода 28.5 KB
  Исследование полупроводникового диода. Цель работы: Изучение свойств плоскостного диода путём практического снятия и исследования его вольтамперной характеристики. UПР В I A Uобр В I A 06 10 25 10 065 15 5 14 07 20 7 20 075 25 9 26 08 80 11 32 Обработка результатов опытов: По данным таблицы 1 2 в декартовой системе координат построить вольтамперную характеристику диода. Это показывает вольтамперная характеристика диода.
20526. Расчёт полупроводникового выпрямителя 20.5 KB
  Расчёт полупроводникового выпрямителя. Цель работы: Научится элементарному расчету выпрямителя. Наиболее широкое распространение получила схема мостового выпрямителя схема состоит из 4 диодов Д1 Д4. Вторичные обмотки трёхфазного выпрямителя соединены Звездой .
20527. Изучение соединения резисторов 70 KB
  Цель работы: Изучить на практике признаки параллельного и последовательного и смешанного соединение резисторов. Общее сопротивление цепи из нескольких последовательных соединение резисторов равно сумме сопротивлений этих резисторов. Параллельным называется такое соединение проводников при котором соединение между собой как усл. Смешанным или последовательно параллельным называется такое соединение при котором на одних участках электрические цепи они соединены параллельно а на других последовательно.
20528. Проверка закона Ома для участка цепи и всей цепи. Проверка закона Кирхгофа 37.5 KB
  Проверка закона Ома для участка цепи и всей цепи. Цель работы: Практически убедится в физических сущности закона Ома для участка цепи. Как показывают опыты ток на участке цепи прямо пропорционально напряжении на этом участке цепи и обратно пропорционально сопротивлении того же участка это закон Ома Рассмотрим полную цепь: ток в этой цепи определяется по формуле закон Ома для полной цепи.цепи с одной ЭДС прямо пропорционален этой ЭДС и обратно пропорционален сумме сопротивлении внешней и внутренней участков цепи.
20529. Измерение мощности и энергии 44 KB
  [Вт] [Вт] 100 Вт = 1 гектоватт [гВт] 1000 Вт = 1 киловатт [кВт] 1000000 Вт = 1 мегаватт [МВт] Электрическая мощность измеряется ваттметром Электрическая энергия измеряется счетчиком электрической энергии.1 № опыта Данные наблюдений Результаты вычислений U I tc P Wэнер R Pобщ 1 220 07 600 154 924 гВт 3143 704 2 220 11 3600 242 8712 гВт 1222 3 220 14 4900 308 15092 гВт 714 Р=UI=22007 = 154; W1=154600=92400=924 гВт P2=UI2=2201.1 = 242; W2=2423600=871200=8712 гВт P3=UI3=2201.4 =...
20530. Определение удельного сопротивления материалов 56 KB
  Цель работы: Опытным путем определить удельное сопротивление проводниковых материалов. Теоретическое основание: Сопротивление проводника характеризует его способность препятствовать прохождения тока. Для того чтобы при расчетах учесть способность разных проводников проводить ток вводится понятие удельное сопротивление. Удельное сопротивление – это сопротивление проводника длиной 1м и поперечное сечение 1 мм2 Сопротивление проводника зависит не только от материала из которого он изготовлен оно зависит и от его размеров длины и поперечного...
20531. Создание и редактирование простейших таблиц в EXEL 91.5 KB
  Интервал или блок ячеек задается адресами левой верхней и правой нижней ячеек разделенных двоеточием например А1:C4; B1:B10. Для выделения блока ячеек можно использовать мышь перемещать при нажатой левой кнопке или клавиши управления курсором при нажатой клавише Shift. Для удобства представления данных в EXСEL применяются различные форматы ячеек числовой денежный научный процент дата и др. Присвоить формат ячейке или блоку ячеек предварительно выделив их можно с помощью команды Ячейки меню Формат или нажав правую кнопку мыши и...
20532. Создание и редактирование различных видов диаграмм в Excel 74 KB
  Диаграмма – это графическое представление числовых данных. Ряды данных – это наборы значений которые требуется изобразить на диаграмме. Например при построении диаграммы дохода компании за последнее десятилетие рядом данных является набор значений дохода за каждый год. Математический аналог рядов данных это значения функции Y.
20533. Встроенные функции EXCEL. Статистический анализ 101 KB
  Встроенные функции EXCEL. Простейший способ получения полной информации о любой из них заключается в переходе на вкладку Поиск из меню после чего необходимо напечатать имя нужной функции и нажать кнопку Показать. Для удобства функции в EXCEL разбиты по категориям матаматические финансовые статистические и т. Зная к какой категории относится функция справку о ней можно получить следующим образом: Щелкните на закладке Содержание в верхней части окна а затем последовательно пункты Создание формул и проверка книг Функции листа.