Избор и обосновка на режимите на заваряване. Технология на газовото заваряване
Методът на газово заваряване е прост, универсален, не изисква допълнително оборудване и се използва в заводски условия, както и при строителни, монтажни и ремонтни работи във всички сектори на националната икономика.
Газовото заваряване се използва широко за свързване на ниско и средно въглеродни, както и на легирани (хромирани, въглеродно съдържание до 0,2%) стомани с дебелина до 3 mm. Използването на газово заваряване за свързване на стомани с дебелина над 3-4 mm е възможно, но не е практично; електродъговите методи са по-модерни и продуктивни.
Преди заваряване частите се подлагат на определена подготовка, която включва следните операции: почистване на ръбовете, които ще бъдат заварени, изрязване на ръбовете за заваряване (ако е необходимо) и прилагане на прихващания за свързване на листовете или частите, които ще бъдат заварени.
Прилагането на заваръчни шевове е необходимо, за да се гарантира, че позицията на заваряваните части и разстоянието между тях остават постоянни по време на процеса на заваряване.
Дължината на скобите, разстоянието между тях и редът на нанасяне зависят от дебелината на заварения метал и дължината на шева
Параметри на залепване
Захващането трябва да се извърши при същите условия като процеса на заваряване на шевове, тъй като липсата на проникване в захватите може да доведе до повреда на цялата заварена връзка.
Параметрите на режима на заваряване включват: мощност на пламъка, диаметър на телта за пълнене, консумация на материал за пълнене, състав на пламъка.
Изборът на режим на заваряване зависи от топлофизичните свойства на заварявания материал, габаритните размери и формата на продукта. Режимът на заваряване е силно повлиян от използвания метод на заваряване (ляво, дясно) и позицията на заварения шев в пространството.
Диаметърът на заваръчната тел за заваряване на всички стомани се избира в зависимост от дебелината на заварявания метал и в рамките на дебелина до 15 mm може да се определи с помощта на следните емпирични формули:
за метод на ляво заваряване
за десен метод на заваряване
Където д− диаметър на телта, mm; С– дебелина на метала, мм.
При заваряване на стомани с дебелина над 15 mm диаметърът на телта на практика винаги се използва равен на 6-8 mm. Химическият състав на телта за пълнене трябва да бъде близък до химичния състав на заварявания метал.
За стоманените задачи, предложени в тази работа, се препоръчва да изберете следните степени на тел:
за нисковъглеродни стомани – Sv-08; Св-08А; Св-12ГС; Св-08ГС; Св-08Г2С;
за средновъглеродни стомани – Sv-08GA; Св-10ГА; Св-08ГС;
за легирани стомани:
хром-молибден – Sv-08; Св-08А; Св-10Г2;
молибден – Св-18ХМА; Св-19ХМА;
хром – Cv 19ХГС; Cv 13ХМА; Cv-08; Св-08А.
За газово заваряване е необходимо заваръчният пламък да има достатъчна топлинна мощност.
Мощността на газокислородния пламък или часовата консумация на горим газ μ, l/h, се определя от количеството ацетилен, преминаващо през горелката за един час, а последното зависи от дебелината на заварявания метал и от метод на заваряване.
При изчисляване мощността на пламъка може да се определи, като се използват следните емпирични формули:
Където ДА СЕ M – коефициент на пропорционалност, представлява специфичния разход на ацетилен, l/h, необходим за заваряване на даден метал с дебелина 1 mm.
За заваряване на стомани, съдържащи до 0,25% въглерод, по метода на дясната ръка ДА СЕМ се избира със скорост 120−150 l/h ацетилен, а с левия метод - 100−130 l/h. Освен това се вземат по-ниски стойности при заваряване на легирани стомани.
За заваряване на стомана най-широко използвани са горелки от инженерен тип с ниска (G2-04) и средна (G3-03) мощност, работещи с ацетилен. Тези фенери имат подобен дизайн и се различават главно по доставените накрайници. Например, горелка тип G2 е оборудвана с пет накрайника (№ 0, 1, 2, 3 и 4), горелка G3 е оборудвана със седем накрайника. Диапазоните на газовия поток през върховете на съседни числа взаимно се припокриват. Това гарантира реципрочност на плавно регулиране на мощността на пламъка на горелките чрез смяна на накрайниците и манипулиране на клапаните на горелката. При заваряване типът на горелката и номерът на върха се избират в зависимост от дебелината на заваряваната стомана съгласно таблицата. 9. Горелките G2-04 са оборудвани с четири накрайника (№ 1−№ 4), а горелките GZ-03 са оборудвани с три накрайника (№ 3, 4 и 6). Други накрайници се предлагат при специална поръчка.
Прогресивен източник на газ за мобилни заваръчни станции е използването на разтворен ацетилен в бутилки. Днес обаче няма достатъчен производствен капацитет, за да се отговори на производството на разтворен ацетилен в бутилки. Следователно мобилните ацетиленови генератори, произведени в страната, сега се използват широко.
Съставът на пламъка се определя от съотношението на потреблението на кислород към ацетилен. Определя се от външния вид на пламъка. По време на работа заварчикът трябва да следи естеството на пламъка и да коригира неговия състав в зависимост от свойствата на заваряваните материали. При заваряване на въглеродни и легирани стомани със съдържание на въглерод до 0,25% това съотношение е 1,1-1,2.
Последователност на изчисление
Студентът, по свой избор, който отговаря на номера в списъка на групата, записва изходните данни за изчисляване по таблицата. 11 и прави скица на напречното сечение на заваръчния шев (табл. 12).
Определете диаметъра на добавъчния материал, изберете марката заваръчна тел и параметрите на залепване.
Определете мощността на пламъка на газовата горелка и изберете номера на върха на газовата горелка.
Изберете преносим газов генератор и запишете техническите му характеристики в протокола.
Определете масата на отложения метал и консумацията на електродна тел.
Определете основното време за заваряване и скоростта на заваряване.
Таблица 9
Технически характеристики на газови горелки
| Тип горелка | Дебелина на стоманата, мм | Работно налягане газове, MPa | Разход на гориво | Коефициент на отлагане, |
||
| C 2 H 2 | О 2 | |||||
| Ниска мощност G2-04 | 0 1 2 3 4 | 0,2−0,5 0,5−1 1−2 2−4 4−6 | 0,001−0,1 | 0,15−0,25 | 30−50 60−125 125−230 230−400 400−620 | 4−2 6−4 7−6 10−7 14−13 |
| Средна мощност G3-03 | 0 1 2 3 4 5 6 7 | 0,2−0,5 0,5−1 1−2 2−4 4−7 7−11 11−18 17−30 | 0,001−0,1 | 0,15−0,35 | 30−50 60−125 125−230 230−400 400−620 700−950 1350−1750 1800−2500 | 4−2 6−4 7−6 10−7 14−7 16−15 18−17 21−18 |
Таблица 10
Основни технически характеристики на някои видове преносими ацетиленови генератори
| Марка генератор | Система за взаимодействие на калциев карбид с вода | Производителност, m 3 / h | Работно налягане на ацетилена, MPa | Гранулиране на калциев карбид | |
| ASK-0,5 | BB | 0,5 | 0,01−0,03 | 1,3 | |
| GVD-0,8 | BB | 0,8 | 0,007−0,03 | 2 | |
| ANV-1.25 | ВК-ВВ | 1,25 | 0,0015−0,002 | 5 | |
| ASM-1.25 | BB | 1,25 | 0,01−0,07 | 2,2 | |
| ASV-1.25 | BB | 1,25 | 0,01−0,07 | 3 | |
| MG-55 | BB | 2,0 | 0,0035 | 2−2,5 | |
| ПЗР-1,25 | BB | 1,25 | 0,01−0,02 | 4 |
Газовото заваряване има следните предимства: методът на заваряване е сравнително прост, не изисква сложно и скъпо оборудване или източник на електричество. Чрез промяна на топлинната мощност на пламъка и неговото положение спрямо мястото на заваряване, заварчикът може широко да регулира скоростта на нагряване и охлаждане на заварявания метал.
Недостатъците на газовото заваряване включват по-ниска скорост на нагряване на метала и по-голяма зона на термично въздействие върху метала, отколкото при електродъгово заваряване. При газовото заваряване концентрацията на топлина е по-ниска и изкривяването на заваряваните части е по-голямо, отколкото при електродъгово заваряване. Въпреки това, с правилно подбрана мощност на пламъка, умело регулиране на неговия състав, подходящ клас добавъчен метал и подходяща квалификация на заварчика, газовото заваряване осигурява производството на висококачествени заварени съединения.
Поради относително бавното нагряване на метала от пламъка и относително ниската концентрация на топлина по време на нагряване, производителността на процеса на газово заваряване намалява значително с увеличаване на дебелината на заварения метал. Например при дебелина на стоманата 1 mm скоростта на газово заваряване е около 10 m/h, а при дебелина 10 mm – само 2 m/h. Следователно газовото заваряване на стомана с дебелина над 6 mm е по-малко продуктивно в сравнение с дъговата заварка и се използва много по-рядко.
Цената на запалим газ (ацетилен) и кислород за газово заваряване е по-висока от цената на електроенергия за електродъгово и съпротивително заваряване. В резултат на това газовото заваряване е по-скъпо от електрическото заваряване.
Процесът на газово заваряване е по-труден за механизиране и автоматизиране от процеса на електрозаваряване. Следователно, автоматичното газово заваряване с многопламъчни линейни горелки се използва само при заваряване на черупки и тръби, изработени от тънък метал с надлъжни шевове, за:
Производство и ремонт на изделия от тънка стоманена ламарина (заваръчни съдове и малки резервоари, заваръчни пукнатини, заваръчни лепенки и др.);
заваряване на тръбопроводи с малък и среден диаметър (до 100 мм) и фитинги за тях;
ремонтни заварки на изделия от чугун, бронз и силумин;
заваряване на изделия от алуминий и неговите сплави, мед, месинг, олово;
наваряване на месинг върху детайли от стомана и чугун;
заваряване на кован и високоякостен чугун с пълнежни пръти от месинг и бронз, нискотемпературно заваряване на чугун.
Използвайки газово заваряване, можете да заварявате почти всички метали, използвани в технологията. Метали като чугун, мед, месинг и олово са по-лесни за газово заваряване от електродъгово заваряване. Ако вземем предвид и простотата на оборудването, става ясно, че газовото заваряване е широко разпространено в някои области на националната икономика (в някои машиностроителни предприятия, селско стопанство, ремонтни, строителни и монтажни работи и др.).
За газово заваряване се нуждаете от:
1) газове - кислород и запалим газ (ацетилен или негов заместител);2) тел за пълнене (за заваряване и наваряване);
3) съответно оборудване и апаратура, включително:
А.Кислородни бутилки за съхранение на резерви от кислород;
b.кислородни редуктори за намаляване на налягането на кислорода, подаван от бутилките към горелката или ножа;
V.ацетиленови генератори за производство на ацетилен от калциев карбид или ацетиленови цилиндри, в които ацетиленът е под налягане и е разтворен в ацетилен;
Ж.горелки за заваряване, наваряване, закаляване и други с комплект накрайници за нагряване на метли с различна дебелина;
д.гумени ръкави (маркучи) за подаване на кислород и ацетилен към горелката;
4) аксесоари за заваряване: очила с тъмни стъкла (филтри) за защита на очите от ярката светлина на заваръчния пламък, чук, комплект ключове за горелката, стоманени четки за почистване на метала и заваръчния шев;
5) Заваръчна маса или устройство за сглобяване и закрепване на части по време на заваряване;
6) флюсове или прахове за заваряване, ако са необходими за заваряване на даден метал.
Материали, използвани при газово заваряване.
КислородКислородът при атмосферно налягане и нормална температура е газ без цвят и мирис, малко по-тежък от въздуха. При атмосферно налягане и температура 20 градуса. масата на 1m3 кислород е 1,33 kg. Изгарянето на запалими газове и пари на запалими течности в чист кислород протича много енергично при висока скорост, а в зоната на горене възниква висока температура.За да се получи заваръчен пламък с висока температура, е необходимо бързо да се стопи металът на мястото на заваряване, запалим газ или запалими течни пари се изгарят в смес с чист кислород.
Когато сгъстеният кислород се появи с масло или мазнини, последните могат спонтанно да се запалят, което може да причини пожар. Ето защо, когато работите с кислородни бутилки и оборудване, е необходимо внимателно да се гарантира, че дори леки следи от масло и мазнини не попадат върху тях. Смес от кислород от запалими течности експлодира при определени съотношения на кислород и запалимо вещество.
Техническият кислород се извлича от атмосферния въздух, който се обработва във въздухоразделителни инсталации, където се пречиства от въглероден диоксид и се изсушава от влага.
Течният кислород се съхранява и транспортира в специални съдове с добра топлоизолация. За заваряване техническият кислород се произвежда в три степени: най-висок, с чистота най-малко 99,5%
1-ви клас чистота 99,2%
2 клас с чистота 98,5% обемни.
Останалите 0,5-0,1% са азот и аргон
ацетиленАцетиленът, съединение на кислород и водород, стана широко разпространен като запалим газ за газово заваряване. При нормално и налягане ацетиленът е в газообразно състояние. Ацетиленът е безцветен газ. Съдържа примеси от сероводород и амоняк.
Ацетиленът е експлозивен газ. Чистият ацетилен е способен да експлодира при свръхналягане над 1,5 kgf/cm 2, при бързо нагряване до 450-500C. Смес от ацетилен с въздух ще експлодира при атмосферно налягане, ако сместа съдържа от 2,2 до 93% ацетилен по обем. Ацетиленът за промишлени цели се получава чрез разлагане на течни запалими горива под действието на електродъгов разряд, както и чрез разлагане на калциев карбид с вода.
Газовете са заместители на ацетилена.При заваряване на метали могат да се използват други газове и течни пари. За ефективно нагряване и разтопяване на метала по време на заваряване е необходимо температурата на пламъка да е приблизително два пъти по-висока от температурата на топене на заварявания метал.
Изгарянето на различни запалими газове изисква различни количества кислород, подавани към горелката. Таблица 8 показва основните характеристики на запалимите газове за заваряване.
Газовете заместители на ацетилена се използват в много индустрии. Поради това тяхното производство и добив е в големи мащаби и те са много евтини, това е основното им предимство пред ацетилена.
Поради по-ниската температура на пламъка на тези газове, тяхното използване е ограничено до определени процеси на нагряване и топене на метали.
При заваряване на стомана с пропан или метан е необходимо да се използва заваръчна тел, съдържаща повишено количество силиций и манган, използвани като дезоксиданти, а при заваряване на чугун и цветни метали използвайте потоци.
Заместителните газове с ниска топлопроводимост са нерентабилни за транспортиране в бутилки. Това ограничава използването им за пламъчна обработка.
Таблица 8 Основни газове, използвани при газово заваряване
Заваръчни телове и флюсове
В повечето случаи при газово заваряване се използва тел за пълнене, която е подобна по своите химични свойства. състав на метала, който се заварява.Не можете да използвате произволна тел от неизвестна марка за заваряване.
Повърхността на телта трябва да бъде гладка и чиста без следи от котлен камък, ръжда, масло, боя или други замърсители. Точката на топене на жицата трябва да бъде равна или малко по-ниска от точката на топене на метала.
Телта трябва да се топи спокойно и равномерно, без много пръски или кипене, образувайки плътен, хомогенен метал без чужди включвания или други дефекти при втвърдяване.
За газово заваряване на цветни метали (мед, месинг, олово), както и на неръждаема стомана, в случаите, когато няма подходяща тел, по изключение се използват ленти, изрязани от листове от същата марка като заварявания метал.
ПотоциМедта, алуминият, магнезият и техните сплави, когато се нагряват по време на процеса на заваряване, реагират енергично с кислорода във въздуха или в заваръчния пламък (при окислително пламъчно заваряване), образувайки оксиди, които имат по-висока точка на топене от метала. Оксидите покриват капките разтопен метал с тънък филм и това много затруднява стопяването на металните частици по време на заваряване.
За защита на разтопения метал от окисляване и отстраняване на получените оксиди се използват прахове или пасти за заваряване, наречени флюсове. Флюсовете, предварително нанесени върху телта или пръта за пълнене и ръбовете на заварения метал, се стопяват при нагряване и образуват стопими шлаки, които изплуват на повърхността на течния метал. Филм от шлака покрива повърхността на разтопения метал, предпазвайки го от окисляване.
Съставът на потоците се избира в зависимост от вида и свойствата на заварявания метал.
Като флюсове се използват калциниран боракс и борна киселина. Използването на потоци е необходимо при заваряване на чугун и някои специални легирани стомани, мед и неговите сплави. При заваряване не се използват въглеродни стомани.
Оборудване и оборудване за газово заваряване.
Предпазни клапани за водаВодните уплътнения предпазват ацетиленовия генератор и тръбопровода от обратен огън от заваръчната горелка и ножа. Обратният огън е запалването на ацетиленово-кислородната смес в каналите на горелката или резачката. Водният затвор осигурява безопасност по време на газово заваряване и рязане и е основната част на газовата заваръчна станция. Водният затвор трябва винаги да се поддържа в добро състояние и да се пълни с вода до нивото на контролния кран. Водният затвор винаги е включен между горелката или ножа и ацетиленовия генератор или газопровода.
Фигура 17 Диаграма на конструкцията и работата на водно уплътнение за средно налягане:
a - нормална работа на затвора, b - обратен пламък
Бутилки за сгъстен газ
Бутилките за кислород и други сгъстени газове са цилиндрични стоманени съдове. В гърлото на цилиндъра се прави отвор с конична резба, в който се завинтва спирателният вентил. Безшевните бутилки за газове под високо налягане са изработени от въглеродни и легирани стоманени тръби. Бутилките са боядисани отвън в различни цветове, в зависимост от вида газ. Например, кислородните бутилки са сини, ацетиленовите бутилки са бели, водородните бутилки са жълто-зелени, а другите запалими газове са червени.Горната сферична част на цилиндъра не е боядисана и върху нея са щамповани паспортните данни на цилиндъра.
Цилиндърът на заваръчната станция е монтиран вертикално и закрепен със скоба.
Цилиндрични клапани
Клапаните на кислородните бутилки са изработени от месинг. Стоманата не може да се използва за части на клапани, тъй като е силно корозивна в среда на сгъстен влажен кислород.Ацетиленовите вентили са изработени от стомана. Забранено е използването на мед и сплави, съдържащи повече от 70% мед, тъй като ацетиленът с мед може да образува експлозивно съединение - ацетилен мед.
Редуктори за сгъстени газове
Редукторите служат за намаляване на налягането на газа, взет от бутилки (или газопровод) и поддържане на това налягане постоянно, независимо от намаляването на налягането на газа в цилиндъра. Принципът на работа и основните части на всички скоростни кутии са приблизително еднакви.По дизайн има еднокамерни и двукамерни скоростни кутии. Двукамерните редуктори имат две редукционни камери, работещи последователно, осигуряват по-постоянно работно налягане и са по-малко склонни към замръзване при високи скорости на газовия поток.
Кислородните и ацетиленовите редуктори са показани на фиг. 18.
Фигура 18 Скоростни кутии: а - кислород, б - ацетилен
Ръкави (маркучи) служат за подаване на газ към горелката. Те трябва да имат достатъчна здравина, да издържат на газово налягане, да са гъвкави и да не ограничават движенията на заварчика. Маркучите са изработени от вулканизиран каучук с платнени уплътнения. Предлагат се маркучи за ацетилен и кислород. За бензин и керосин се използват маркучи от устойчива на бензин гума.
Заваръчни горелки
Заваръчната горелка служи като основен инструмент за ръчно газово заваряване. В горелката кислородът и ацетиленът се смесват в необходимите количества. Получената горима смес изтича от канала на мундщука на горелката с определена скорост и при изгаряне произвежда стабилен заваръчен пламък, който разтопява основния и добавъчния метал на мястото на заваряване. Горелката също така служи за регулиране на топлинната мощност на пламъка чрез промяна на потока от горими газове и кислород.Горелките могат да бъдат инжекционни или неинжекторни. Използва се за заваряване, спояване, наваряване, нагряване на стомана, чугун и цветни метали. Най-често срещаните са горелки от инжекционен тип. Горелката се състои от мундщук, свързващ нипел, накрайник, смесителна камера, съединителна гайка, инжектор, тяло, дръжка, нипел за кислород и ацетилен.
Горелките се разделят според мощността на пламъка:
1.
Микро-ниска мощност (лабораторен) G-1;
2.
G-2 с ниска мощност. Разход на ацетилен от 25 до 700 л. на час, кислород от 35 до 900л. в един часа. Снабден с накрайници No 0 до 3;
3.
Средна мощност G-3. Разход на ацетилен от 50 до 2500 л. на час, кислород от 65 до 3000л. в един часа. Съвети No 1-7;
4.
Голяма мощност G-4.
Има и горелки за ацетиленови заместители на газовете G-3-2, G-3-3. Снабден с накрайници от No1 до No7.
Технология на газовото заваряване.
Заваръчен пламък.Външният вид, температурата и влиянието на заваръчния пламък върху разтопения метал зависят от състава на горимата смес, т.е. съотношението на кислород и ацетилен в него. Променяйки състава на горимата смес, заварчикът променя свойствата на заваръчния пламък. Чрез промяна на съотношението на кислород и ацетилен в сместа могат да се получат три основни типа заваръчен пламък, фиг. 19.
Фигура 19 Видове ацетилен-кислороден пламък a – карбуризиращ, b-нормален, c – окислителен; 1 – сърцевина, 2 – редукционна зона, 3 – горелка
За заваряване на повечето метали се използва нормален (редукционен) пламък (фиг. 19, b). При заваряване се използва окислителен пламък (фиг. 19, c), за да се увеличи производителността на процеса, но е необходимо да се използва тел, съдържаща повишено количество манган и силиций като дезоксиданти; необходимо е и при заваряване на месинг и спояване. При наваряване на твърди сплави се използва пламък с излишък от ацетилен. За заваряване на алуминиеви и магнезиеви сплави се използва пламък с лек излишък на ацетилен.
Качеството на отложения метал и здравината на заваръчния шев са силно зависими от състава на заваръчния пламък.
Металургични процеси при газово заваряване.Металургичните процеси при газово заваряване се характеризират със следните характеристики: малък обем на разтопената метална вана; висока температура и концентрация на топлина в мястото на заваряване; Висока скорост на топене и охлаждане на метлата; интензивно смесване на метала на гладка баня с газов поток от пламък и тел за пълнене; химическо взаимодействие на разтопен метал с пламъчни газове.
Основните реакции в заваръчната вана са окисление и редукция. Най-лесно се окисляват магнезият и алуминият, които имат голям афинитет към кислорода.
Киселините на тези метали не се редуцират от водород и въглероден оксид, така че при заваряване на метали са необходими специални потоци. Оксидите на желязото и никела, напротив, се редуцират добре от въглероден оксид и водород в пламъка, така че при газово заваряване на тези метали не са необходими потоци.
Водородът може да се разтвори добре в течно желязо. Когато заваръчната вана се охлади бързо, тя може да остане в заваръчния шев под формата на малки газови мехурчета. Газовото заваряване обаче осигурява по-бавно охлаждане на метала в сравнение, например, с електродъгово заваряване. Следователно при газово заваряване на въглеродна стомана целият водород има време да излезе от заваръчния метал и последният ще се окаже плътен.
Структурни промени в метала при газово заваряване.Поради по-бавното нагряване зоната на влияние при газовото заваряване е по-голяма, отколкото при електродъговото заваряване. Слоевете на основния метал непосредствено до заваръчната вана са непрекъснати и придобиват едрозърнеста структура. В непосредствена близост до границата на заваръчния шев има зона на непълно топене. Основен метал с груба структура, характерна за ненагрят метал. В тази зона якостта на метала е по-ниска от якостта на заваръчния метал, поради което тук обикновено се получава повреда на заварената връзка.
Следва участък от нерекристализация, също характеризиращ се с едрозърнеста структура, за която температурата на топене на метала не е по-висока от 1100-1200C. Следващите секции се нагряват до по-ниски температури и имат финозърнеста структура, нормализирана стомана.
За подобряване на структурата и свойствата на заваръчния метал и зоната на термично въздействие понякога се използва коване с горещо заваряване и локална термична обработка чрез нагряване със заваръчен пламък или обща термична обработка с нагряване в пещ.
Илюстрация на методите за газово заваряване е показана на фиг. 20.
Фигура 20
Характеристики и режими на заваряване на различни метали.
Заваряване на въглеродни стомани
Стоманите с ниско съдържание на въглерод могат да бъдат заварени с всеки метод на газово заваряване. Пламъкът на горелката трябва да е нормален, с мощност 100-130 dm3/h при дясно заваряване. При заваряване на въглеродни стомани се използва нисковъглеродна стоманена тел sv-8 sv-10GA. При заваряване с тази тел част от въглерода, мангана и силиция изгарят, а заваръчният метал получава едрозърнеста структура и максимална якост в сравнение с основния метал. За да получите отложен метал с еднаква здравина с основния метал, използвайте тел Sv-12GS, съдържаща до 0,17% въглерод; 0,8-1,1 манган и 0,6-0,9% силиций.Заваряване на легирани стомани
Легираните стомани провеждат топлина по-малко добре от нисковъглеродните стомани и следователно се деформират повече по време на заваряване.Нисколегираните стомани (например XCHD) са добре заварени чрез газово заваряване. При заваряване използвайте нормален пламък и тел SV-0.8, SV-08A или SV-10G2
Хромо-никеловите неръждаеми стомани се заваряват с нормален пламък с мощност 75 dm 3 ацетилен на 1 mm дебелина на метала. Използва се тел СВ-02Х10Н9, СВ-06-Х19Н9Т. При заваряване на топлоустойчива неръждаема стомана се използва тел, съдържащ 21% никел и 25% хром. За заваряване на устойчива на корозия стомана, съдържаща 3% молибден, 11% никел, 17% хром.
Заваряване на чугун
Чугунът се заварява при коригиране на дефекти в отливките, както и при възстановяване и ремонт на части: заваръчни пукнатини, черупки, при заваряване на счупени части и др.Заваръчният пламък трябва да бъде нормален или карбуризиращ, тъй като окислителният пламък причинява локално изгаряне на силиций и в заваръчния метал се образуват зърна от бял чугун.
Заваряване на мед
Медта има висока топлопроводимост, така че при заваряването й трябва да се прехвърли по-голямо количество топлина до точката, където металът се топи, отколкото при заваряването на стомана.Едно от свойствата на медта, което затруднява заваряването, е нейната повишена течливост в разтопено състояние. Следователно при заваряване на мед не остава празнина между ръбовете. Като добавъчен метал се използва чиста медна тел. Флюсовете се използват за деоксидиране на мед и отстраняване на шлаката.
Заваряване на месинг и бронз
Заваръчен месинг. Газовото заваряване се използва широко за заваряване на месинг, който е по-труден за заваряване с електрическа дъга. Основната трудност по време на заваряване е значителното изпаряване на цинк от месинг, което започва при 900C. Ако месингът е прегрят, тогава поради изпарението на цинка заваръчният шев ще стане порест. При газово заваряване може да се изпари до 25% от съдържащия се в месинга цинк.За да се намали изпарението на цинк, месингът се заварява с помощта на пламъци с излишък на кислород до 30-40%. Като добавъчен метал се използва месингова тел. Като флюсове се използват калциниран боракс или газообразен флюс BM-1.
Заваряване на бронз
Газовото заваряване на бронз се използва при ремонт на изделия от лят бронз, наваряване на триещи се повърхности на части със слой от антифрикционни бронзови сплави и др.Заваръчният пламък трябва да има редуциращ характер, тъй като с окислителен пламък се увеличава изгарянето на калай, силиций и алуминий от бронз. Като добавъчен материал се използват пръти или телове, подобни по състав на заварявания метал. За дезоксидация в телта за пълнене се въвежда до 0,4% силиций.
За да се предпази металът от окисляване и да се отстранят оксидите в шлаката, се използват потоци със същите състави, както при заваряване на мед и месинг.
Режим на заваряване- набор от параметри на процеса, които определят възможността за заваряване на дадено съединение от метал с определен клас и дебелина в пространствени позиции, определени от дизайна на продукта.
Основните параметри на газовото заваряване са вида и мощността на пламъка, диаметъра на присадната тел и скоростта на заваряване.
Тип пламъкзависи от материала, който се заварява: въглеродните и легираните стомани се заваряват с нормален пламък, чугунът се заварява с карбюризиращ пламък, а месингът се заварява с окислителен пламък. Изборът на желания тип пламък се извършва в зависимост от естеството на неговия блясък.
Сила на пламъкагорелка, избрана в съответствие с дебелината на заварения метал и неговите термофизични свойства, се определя от потреблението на ацетилен, необходимо за разтопяването му. Колкото по-дебел е заварявания метал и колкото по-висока е неговата топлопроводимост (като например медта и нейните сплави), толкова по-голяма трябва да бъде мощността на пламъка. Регулира се стъпаловидно чрез избиране на върха на горелката (вижте подраздел 6.6.2) и плавно чрез клапани на горелката.
Избор диаметър на телта за пълненеизвършва се в зависимост от дебелината на заварения метал и метода на заваряване. При заваряване на ниско- и средновъглеродни стомани диаметърът на телта за пълнене, mm, за метода на ляво заваряване се определя по формулата
d p = s / 2 + 1,
а за дясно -
където s е дебелината на заварения метал, mm.
Скорост на заваряванезададена от заварчика в съответствие със скоростта на топене на ръбовете на частта.
Техника на заваряване- набор от методи, техники и манипулации, извършвани от заварчик за образуване на висококачествен шев.
При газовото заваряване компонентите на заваръчната техника са:
- ъгълът на наклона на мундщука на горелката към повърхността на заварените ръбове;
- метод на заваряване;
- манипулиране на мундщука на горелката и телта за пълнене, докато пламъкът се движи по шева.
Ъгъл на мундщукаЗаварчикът избира горелката към повърхността на заварените ръбове в зависимост от дебелината на метала и неговите термофизични свойства. За нисковъглеродни стомани тази зависимост може да се представи, както следва:
Колкото по-голяма е дебелината на метала и колкото по-висока е неговата топлопроводимост (като медта и нейните сплави), толкова по-голям е ъгълът на наклон на мундщука на горелката. По този начин заварчикът, променяйки ъгъла на наклона на мундщука и по този начин количеството топлина, подадено към метала, контролира процеса на образуване на заварка.
Методи на заваряванеса показани на фиг. 9.4.
Ориз. 9.4. Методи на заваряване:
а - ляво; ярък; - движение на горелката; ---- движение на телта за пълнене; стрелките показват посоките на заваряване
Горелката в ръката на заварчика може да се движи само в две посоки:
- от дясно на ляво, когато пламъкът е насочен към студените, все още незаварени ръбове на метала, а телта за пълнене се подава пред пламъка. Този метод се нарича ляв;
- отляво надясно, когато пламъкът е насочен към заварената зона на шева, а телта за пълнене се подава след пламъка. Този метод се нарича правилен.
Левият метод се използва при заваряване на тънкостенни (с дебелина до 3 mm) конструкции и нискотопими метали и сплави.
Правилният метод се използва за заваряване на конструкции с дебелина на стената над 3 mm и метали с висока топлопроводимост.
Качеството на шева с правилния метод на заваряване е по-високо, отколкото с левия, тъй като металът е по-добре защитен от пламъка на горелката от излагане на въздух.
Манипулиране на мундщука на фенерчето(Фиг. 9.5), извършени от заварчика, допринасят за образуването на висококачествен шев. Ако се използва тел за пълнене, нейните движения подобряват процесите на топене, смесване на заваръчната вана и отстраняване на оксиди.
Ориз. 9.5. Манипулиране на мундщука на горелката по време на заваряване:
а - със закъснение в основата на шева; b - в спирала; c - „полумесец“; z - зигзаг
Краят на мундщука на горелката едновременно извършва два вида движения: надлъжно - по оста на шева и напречно - в перпендикулярна посока. Мундщукът на горелката трябва да се движи по такъв начин, че металът на заваръчната вана винаги да е защитен от излагане на въздух от зоната на редукция на пламъка.
Пълнежната тел извършва същите колебателни движения като мундщука, но в посока, обратна на трептенията на горелката, а краят на пълнежната тел винаги трябва да е в заваръчната вана или в зоната на редукция на пламъка. При заваряване в долно положение най-често се използва движението "полумесец" на телта за пълнене (виж фиг. 9.5, c).
Газовото заваряване е заваряване чрез стопяване на метал, който се нагрява от пламък на горелка. При нагряване ръбовете на заварените детайли се стопяват заедно с пълнежния материал, който допълнително се въвежда в пламъка на горелката. След кристализация на течния метал се образува заваръчен шев. Предимствата на газовото заваряване включват простотата на метода, неусложненото оборудване и липсата на източник на електрическа енергия.
Недостатъците на газовото заваряване включват по-ниска производителност, сложност на механизацията, голяма зона на нагряване и по-ниски механични свойства на заварените съединения, отколкото при дъгова заварка. В допълнение, недостатъците на заваряването с газов пламък включват ниската ефективност на калоричността на горимия газ, тъй като само 6-7% от топлината, отделена по време на изгарянето на ацетилен, се изразходва за заваряване на метал. Останалата топлина се изразходва за радиация и конвекция, загуби от непълно изгаряне на газ, нагряване на зони в близост до шева, пръскане на метал и др.
По време на газово заваряване заварчикът държи горелката в дясната си ръка, а телта за пълнене в лявата си ръка. Пламъкът на горелката е насочен към заварения метал, така че ръбовете да са в зоната на намаляване на пламъка на разстояние 2-6 mm от края на сърцевината. Не докосвайте разтопения метал с края на ядрото на пламъка, тъй като това причинява карбуризация на заваръчната вана. Краят на телта за пълнене трябва да бъде в зоната за възстановяване или леко потопен в заваръчната вана.
Режими на газово заваряване
Режимите на газово заваряване определят:
- мощност на заваръчния пламък
- ъгъл на наклон на пълнежния материал и дюзата на горелката
- диаметър на пълнежния материал
- скорост на заваряване.
Пламъкът за заваряване трябва да има достатъчна топлинна мощност, която се избира в зависимост от дебелината на заварения метал и неговите физични свойства. Изборът на режими на заваряване зависи изцяло от дебелината на заваряваните части.
Силата на заваръчния пламък директно зависи от консумацията на горим газ и за заваряване с ацетилен може да се определи приблизително по формулата:
Va = k S
където Va е мощността на пламъка, определена от разхода на ацетилен, l/час; S - дебелина на заварения материал, mm; k е коефициент на пропорционалност, чиято стойност зависи от вида на стоманата.
Например за нисковъглеродна стомана и чугун k = 100 - 130, а за високовъглеродна стомана k = 75 100. За алуминий и неговите сплави k = 100 - 15 за медни сплави - 150 - 225. Чрез промяна на топлинната мощност на пламъка, заварчикът има доста широк диапазон от граници, той може да регулира скоростта на нагряване на топенето на метала, което е едно от предимствата на заваряването с газов пламък.
Ъгълът на наклона на мундщука на заваръчната горелка се увеличава с увеличаване на дебелината на заварявания метал. Зависимостта на ъгъла на наклона за заваряване на стомани е показана на фиг. 1. Ако се заваряват цветни метали, чиято топлопроводимост е по-висока от стоманата, тогава ъгълът на наклона на мундщука леко се увеличава.
Диаметърът на добавъчния материал се избира в зависимост от дебелината на заваряваните части и метода на заваряване. Обикновено диаметърът на телта за пълнене е равен на половината от дебелината на заварения метал. На практика, когато дебелината на метала е повече от 15 m, пълнежният материал се взема с диаметър 6-8 mm.
Скоростта на заваряване е стойност, която зависи от дебелината на заварения метал и неговите свойства. Скоростта на заваряване се определя по формулата:
V = A/S
Където A е коефициент, зависещ от свойствата на материала и за стомани със средна дебелина е 12 - 15, S е дебелината на заварения метал, mm.
Методи за газово заваряване
Има няколко начина за нанасяне на заваръчен шев. Използването им е продиктувано от навиците на заварчика и характеристиките на заваръчното съединение.
Ляво заваряване(фиг. 2А) - е най-използваният метод за газово заваряване на метали с дебелина 4-5 mm. При този метод горелката се премества отдясно наляво и телта за пълнене се премества пред горелката. Заваръчният пламък, насочен от шева, загрява добре незаварената зона и телта за пълнене. Когато дебелината на метала е малка (по-малко от 8 mm), горелката се движи само по протежение на шева, а когато дебелината на метала е повече от 8 mm, се извършват допълнителни колебателни движения напречно на оста на шева. Краят на телта за пълнене се потапя в заваръчната вана, разбърквайки нейната спирала с фигуративни движения.
Предимството на левия метод е, че заварчикът може ясно да види шева, което му дава възможност да осигури еднаквост на заваръчния ръб. Шевът е гладък и красив. Мощност на заваръчния пламък: при метода на ляво заваряване се приема в диапазона от 100 - 130 dm3 ацетилен на час на mm дебелина на метала.
Право заваряване(Фиг. 2B) се счита за по-икономичен, тъй като пламъкът е насочен директно към шева. Това дава възможност за заваряване на дебел метал с намален ъгъл на отваряне на ръбовете. И тъй като количеството отложен метал е намалено, вероятността от изкривяване на частите е намалена. При този метод горелката се движи отляво надясно, а пълнежният материал се движи след горелката. Тъй като пламъкът е насочен към шева, скоростта на охлаждане се намалява и металът едновременно се подлага на термична обработка, което спомага за подобряване на качеството на шева.
Чрез заваряване на перли(двойно перло) се използват за вертикално заваряване на челни съединения отгоре надолу (фиг. 3). За да направите това, в долната част на съединението се разтопява проходен отвор и постепенно издигайки пламъка нагоре, горната част на отвора се разтопява. Чрез въвеждане на пълнежен материал долната част на отвора е заварена. При заваряване на дебел метал заваряването се извършва едновременно от двете страни от двама заварчици.
Заваряване с басейни(Фиг. 3А) се състои от последователно образуване на вани от разтопен метал и въвеждане на няколко капки пълнителен материал в тях. Заваряване с вани; използва се за заваряване на метал с дебелина до 3 мм. При този вид заваряване всяка следваща; банята се припокрива с предишната с 2/3 от диаметъра. Този метод се използва при заваряване на тънки; ламарина и тръби от нисковъглеродна стомана, челни и ъглови съединения с дебелини на частите до 3 мм, постигащи високо качество на заваръчни шевове. За да направите това, след като разтопите баня с диаметър 4-5 mm, заварчикът вкарва края на телта за пълнене в нея и след като разтопи малко количество от нея, премества края в зоната на намаляване на пламъка, което намалява вероятността от окисление на метала. Мундщукът на горелката се използва за извършване на движения, които позволяват образуването на съседна вана, която трябва да припокрива предишната с ⅓ от диаметъра. В този случай ядрото на пламъка не трябва да се потапя във ваната, за да се избегне карбуризирането на заваръчния метал.
Заваряване по фланцови ръбовеизползва се за заваряване на метал с дебелина до 2 - 3 mm. Този тип заваряване се използва без добавъчен метал, но само поради осцилаторните и спиралните движения на горелката.
Заваряване на различни позиции на шевовете. Заваряване в долна позицияШевът обикновено не създава проблеми. Вертикалните, таванните и хоризонталните шевове на вертикална повърхност (фиг. 5) имат свои собствени характеристики и изискват умения за работа.
Заваряване вертикални шевовеОтдолу нагоре е по-добре да го направите вляво. Хоризонталните шевове във вертикална равнина се изпълняват по правилния начин. В този случай потокът от газов пламък е насочен към шева, предотвратявайки разпространението на метала извън заваръчната вана. За разлика от обичайния метод с дясна ръка, заваряването се извършва отдясно наляво, създавайки леко изкривяване на заваръчната вана.
Таванни шевовеОсвен това е по-добре да го направите по правилния начин, тъй като при този метод краят на телта за пълнене и налягането на газовия поток предотвратяват изтичането на течния метал.
По време на газовото заваряване протичат различни процеси: физически, свързани с нагряване и топене на метала, образуване на заваръчен шев, както и химични, причинени от изгаряне, взаимодействие на потока и добавъчния материал с разтопения метал.
Основният инструмент на газовия заварчик е заваръчният пламък. Образува се при изгаряне на запалим газ в кислород. Съотношението на обемите на кислорода и горимия газ в тяхната смес определя външния вид, температурата и естеството на въздействието на заваръчния пламък върху разтопения метал.
Нека разгледаме структурата на пламъка (фиг. 7.1). Заваръчният пламък има три ясно различими области: сърцевина 7, редукционна зона 2 и горелка 3.
Ориз. 7.1. Структурата на ацетиленовия заваръчен пламък и разпределението на температурата по дължината на горелката: 1 - сърцевина; 2 - зона за възстановяване; 3 - факла
ЯдроПламъкът е ярко светеща зона, във външния слой на която горят горещи въглеродни частици, образувани по време на разлагането на ацетилена.
Зона за възстановяване, по-тъмен, се състои от въглероден окис и водород, които деоксидират разтопения метал, премахвайки кислорода от неговите оксиди.
Факел- периферната част на пламъка - представлява зона на пълно изгаряне на въглеводороди в околния кислород.
В зависимост от съотношението на обемите на кислорода и ацетилена се получават три основни типа заваръчен пламък: нормален, окислителен и карбуризиращ (фиг. 7.2).
Ориз. 7.2. Видове заваръчен пламък: а - нормален; b - окислителен; в - карбуризиране; 1 - сърцевина; 2 - зона за възстановяване; 3 - факла
Нормален заваръчен пламъксе образува, когато в горелката има един обем ацетилен на обем кислород. При нормален пламък и трите зони са ясно видими.
Сърцевината има рязко изразена форма, близка до цилиндър с ярко светеща обвивка. Температурата в сърцевината достига 1000 °C.
Заваряването се извършва в зоната на редукция, съдържаща продукти от непълно изгаряне на ацетилен. Температурата на тази зона в точка 3...6 mm от сърцевината е 3150°C. Факелът има температура от 1200...2500 °C.
Нормален заваръчен пламък се използва за заваряване на всички видове стомана, мед, бронз и алуминий.
Оксидиращ заваръчен пламъксе получава при излишък на кислород, когато към горелката се подават повече от 1,3 обема кислород на обем ацетилен. Ядрото на такъв пламък има скъсена, конусовидна форма. Той придобива по-малко остри очертания и по-блед цвят от нормалния пламък. Дължината на редукционната зона намалява в сравнение с нормален пламък. Факелът има синкаво-виолетов цвят. Горенето е придружено от шум, чието ниво зависи от налягането на кислорода. Температурата на окислителния пламък е по-висока от тази на нормалния пламък, но при заваряване с такъв пламък, поради излишък на кислород, се образуват порести и крехки шевове.
Оксидиращият пламък се използва при заваряване и спояване на месинг.
Карбуризиращ заваръчен пламъкполучен с излишък от ацетилен, когато в горелката има не повече от 0,95 обема кислород на обем ацетилен. Ядрото на такъв пламък губи острите си очертания и в края му се появява зелен ръб, чието присъствие показва излишък от ацетилен. Зоната на намаляване е значително по-лека от тази на нормален пламък и почти се слива с ядрото. Факелът става жълт на цвят. При значителен излишък на ацетилен пламъкът става димен. Температурата на карбюризиращия пламък е по-ниска от тази на нормалните и окислителните пламъци.
Чугунът се заварява с помощта на пламък за леко карбуризиране и се отлагат твърди сплави.
Газовият заварчик настройва и задава вида на заваръчния пламък „на око“.
При извършване на заваръчни работи е необходимо заваръчният пламък да има топлинна мощност, достатъчна за разтопяване на заварявания метал.
Силата на пламъка по време на газово заваряване зависи от дебита на ацетилена - обемът газ, преминаващ през горелката за един час. Мощността се регулира чрез избор на върха на горелката и промяна на позицията на ацетиленовия вентил. Силата на пламъка се избира в съответствие с дебелината на заварения метал и неговите топлофизични свойства.
Разходът на ацетилен, dm 3 /h, необходим за разтопяване на слой от заварен метал с дебелина 1 mm, е установен на практика. Така слой от нисковъглеродна стомана с дебелина 1 mm се топи при разход на ацетилен от 100... 130 dm 3 / h. За да определите консумацията на ацетилен при заваряване на конкретен детайл, трябва да умножите консумацията, съответстваща на единична дебелина, по действителната дебелина на заварения метал, mm.
Пример. При заваряване на нисковъглеродна стомана с дебелина 3 mm минималната консумация на ацетилен dm 3 / h ще бъде 100x3 = 300, а максималната - 130x3 = 390.