Содержание
ВведениеСварка – это процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагреве, пластическом деформировании или совместном действии того и другого. С помощью сварки между собой соединяются однородные и разнородные металлы, их сплавы, некоторые керамические материалы и пластмассы. Сварка является одним из наиболее широко распространенных технологических процессов в машиностроении, строительстве, ремонтном деле. Особое место среди видов термической сварки занимает газовая сварка. Способ газовой сварки был разработан в конце XIX столетия, когда начиналось промышленное производство кислорода, водорода и ацетилена. В тот период газовая сварка являлась основным способом сварки металлов и обеспечивала получение наиболее прочных сварных соединений. В дальнейшем с созданием и внедрением высококачественных электродов для дуговой сварки, автоматической и полуавтоматической дуговой сварки под флюсом и в среде защитных газов (аргона, гелия и углекислого газа и др.), газовая сварка была постепенно вытеснена из многих производств этими способами электрической сварки. Тем не менее, сравнительная простота оборудования и инструментов, большая универсальность позволили использовать газовую сварку для соединения небольших деталей из различных металлов и для всевозможных ремонтных работ в различных отраслях народного хозяйства, особенно в сельском хозяйстве. Физическая свариваемость характеризует принципиальную возможность получения монолитных сварных соединений и главным образом относится к разнородным металлам. Цели работы: получить знания по истории развития газовой сварки и резкиЗадачи работы:
- Развитие газовой сварки и резки
отрасль промышленности – автогенное машиностроениеНаибольших успехов в этом добились такие страныо
- Современные технолог ические процессы термич еской резки
воспламенения в кислороде
- Газовая сва рка и рез ка металлов
газов в смеси с кислородом темпер
| Осно вные свойства горю чих газов | ||||
| Га з | Минимальная теплот ворная способность, кк ал/м3 | Темпер атура нормального плам ени при сгор ании в сме си с кисло родом, °С | Приме нение | |
| Ацетилен | 13000 | 3200 | Сва рка всех мета ллов, резка, пай ка и поверхн остная закалка | |
| Кокс овый газ | 4500 | 2200 | Пай ка и сва рка легкоплавких цвет ных металлов, рез ка | |
| Нефтяной га з | 10500-11000 | 2300 | Сварка ста лей толщиной д о 2 мм, чуг уна, цветных мета ллов и и х сплавов, пай ка и рез ка | |
| Пиролизный га з | 8700-9500 | 2200-2300 | Пайка, рез ка, поверхностная зака лка | |
| Природный га з (метан) | 8500 | 1850 | Сва рка легкоплавких мета ллов, пайка, рез ка | |
| Пары керо сина | 10000-10200 | 2500 | Пайка, рез ка, поверхностная зака лка | |
| Пропан-бутан овая смесь | 20600 | 2050 | Сва рка и пай ка чугуна и цветных мета ллов, резка и поверхностная зака лка |
ЗаключениеТаким образом, в результате проведенного исследования темы реферата, можно сделать следующие выводы. Газовая сварка – это сварка плавлением, при которой металл в зоне соединения нагревают до расплавления газовым пламенем. Процесс газовой сварки состоит в нагревании кромок деталей в месте их соединения до расплавленного состояния пламенем сварочной горелки. Для нагревания и расплавления металла используется высокотемпературное пламя, получаемое при сжигании горючего газа в смеси с технически чистым кислородом. Зазор между кромками заполняется расплавленным металлом присадочной проволоки. Как и любая технология, газовая сварка имеет как преимущества, так и недостатки. Преимущества газовой сварки: простота; не требует сложного и дорогого оборудования; не требует источника электроэнергии; возможность в широких пределах регулировать скорость нагрева и охлаждения свариваемого металла. Недостатки газовой сварки: меньшая скорость нагрева металла и большая зона теплового воздействия на металл, чем при дуговой сварке; концентрация тепла меньше, а коробление свариваемых деталей больше, чем при дуговой сварке; благодаря сравнительно медленному нагреву металла пламенем и относительно невысокой концентрации тепла при нагреве производительность процесса газовой сварки существенно снижается с увеличением толщины свариваемого металла; стоимость горючего газа (ацетилена) и кислорода при газовой сварке выше стоимости электроэнергии при дуговой и контактной сварке. Вследствие этого газовая сварка обходится дороже, чем электрическаяСписок исполь зуемых источников
Техника безопасности в процессе газосварочных работ
Отдельные требования касаются одежды сварщика. Выполнять газовую сварку можно только в спецодежде, которая была сшита из спецматериалов, имеющих огнестойкую пропитку. Перед началом работ одежда проверяется на отсутствие прожженных и рваных мест.
Роба и рукавицы предохраняют не только от расплавленного металла, но также от излучения (теплового или ультрафиолетового). Сварочная маска может защитить глаза рабочего от УФ-излучения, ИК-света, брызг металла.
Сварщики должны пользоваться светофильтрами в процессе выполнения работ. Если производится резка и сварка, а также другие процессы газопламенной обработки, то сварщикам предстоит работа в защитных очках со стеклами Г1, 2, 3 (уровень отличается степенью затемнения, где 3 является наиболее темным), а вспомогательный персонал – стеклами В-1, 2, 3.
На сварочном посту недопустимо курить. Осмотр рабочего места стоит производить не только перед началом работ, но и в процессе сваривания. Нужно отслеживать, чтобы рядом с местом сварочных работ не выполнялись иные работы: например, по обезжириванию и окрашиванию.
Перед тем как зажигать горелку, нужно приоткрыть вентиль кислорода, а затем – ацетилена. После продувки шлангов зажигается горючая смесь. Недопустима работа горелкой с загрязненными каналами, так как это может привести к хлопкам и обратным ударам.
Огонь распространяется по шлангам достаточно медленно, поэтому при незамедлительных действиях можно избежать взрыва. Но для того чтобы не допускать обратных ударов при сварке, нужно следить, чтобы не возникали такие ситуации, как:
- Резкое снижение давления кислорода, когда он заканчивается в баллоне, либо замерзание редуктора или засорение инжектора.
- Приближение работающего мундштука к предмету, который уменьшает скорость течения газа.
- Перегрев мундштука и труб резака.
- Засорение мундштука (уменьшение проходного сечения и падение скорости истечения).
При эксплуатации генератора не допускается загрузка карбида в мокрую тару, превышение давления на большую величину, чем это указано в паспорте, или использование неисправных загрузочных устройств.
Недопустимо проведение сварки емкостей и трубопроводов, которые находятся под давлением. Сварка емкостей и трубопроводов осуществляется только после их полной очистки, промывки и пропарки.
Вентили на горелке при технических перерывах должны быть плотно закрыты, а при длительном перерыве перекрываются и баллоны.
Способы проведения ручной газовой сварки
Металлические заготовки отличаются по структуре, форме и толщине. В соответствии с этими параметрами применяются разные технологии газосварки. Востребованностью пользуются следующие способы проведения работ.
- Левый. Самый распространенный, применяющийся для металлов с тонкими краями и невысокими температурами плавления. Во время работы горелка продвигается справа налево. Проволока в данном случае располагается перед пламенем.
- Правый. Подходит для изделий с толщиной более 3 мм. с высокими показателями теплопроводности. Присадка в данном случае находится за пламенем, направленным в сторону участка соединения. Это обеспечивает получение качественного шва, сокращение расхода газа и присадочного материала. Скорость процесса возрастает на 20%. При использовании данной технологии применяется проволока, диаметр которой в два раза тоньше металлической заготовки, но не больше 8 мм.
- Применение сквозного валика. Данный способ состоит в постепенном перемещении пламени с верхней кромки изделия и накладыванием слоя расплавленного металла на область нижнего края. Такое соединение имеет форму валика, обладает высокой плотностью, а его структура не имеет пор и неровностей.
- Использование ванночек. Метод образования нескольких ванночек по ходу шва. Постепенное перемещение пламени горелки, когда каждая новая расплавленная зона перекрывает предыдущую на одну треть диаметра присадочной проволоки. Технология применяется при сварке тонких листов, образовании стыковых и угловых швов.
- Многослойная сварка. Дорогой метод с низкой производительностью труда. Данный способ используется для проведения ответственных работ, требующих повышенного качества сварного шва.
В результате многослойного способа происходит отжиг нижних слоев в процессе наплавки верхних. Такая качественная проковка перед нанесением основного шва формирует особо прочное соединение.
Материалы, применяемые при газовой сварке
Кислород
Кислород при атмосферном давлении и обычной температуре газ без цвета и запаха, несколько тяжелее воздуха. При атмосферном давлении и температуре 20 гр. масса 1м3 кислород равен 1.33 кг. Сгорание горючих газов и паров горючих жидкостей в чистом виде кислороде происходит очень энергично с большой скоростью, а возникновение в зоне горения возникает высокая температура.
Для получения сварочного пламени с высокой температурой, необходимо для быстрого расплавления металла в месте сварки, горючий газ или пары горючей жидкости сжигают в смеси с чистым кислородом.
При возникновении сжатого газообразного кислорода с маслом или жирами последние могут самовоспламеняться, что может быть причиной пожара. Поэтому при обращении с кислородными баллонами и аппаратурой необходимо тщательно следить за тем, чтобы на них не падали даже незначительные следы масла и жиров. Смесь кислорода с горючих жидкостей при определенных соотношениях кислорода и горючего вещества взрывается.
Технический кислород добывают из атмосферного воздуха который подвергают обработке в воздухоразделительных установках, где он очищается от углекислоты и осушается от влаги.
Жидкий кислород хранят и перевозят в специальных сосудах с хорошей теплоизоляцией. Для сварки выпускают технический кислород трех сортов:
высшего, чистотой не ниже 99.5%
1-ого сорта чистотой 99.2%
2-ого сорта чистотой 98.5% по объему.
Остаток 0.5-0.1% составляет азот и аргон
Ацетилен
В качестве горючего газа для газовой сварки получил распространение ацетилен соединение кислорода с водородом. При нормальной температуре и давлением ацетилен находится в газообразном состоянии.
Ацетилен бесцветный газ. В нем присутствуют примеси сероводорода и аммиак.
Ацетилен есть взрывоопасный газ. Чистый ацетилен способен взрываться при избыточном давлении свыше 1.5 кгс/см2, при быстром нагревании до 450-500С. Смесь ацетилена с воздухом взрываться при атмосферном давлении, если в смеси содержится от 2.2 до 93% ацетилена по объему. Ацетилен для промышленных целей получают разложением жидких горючих действием электродугового разряда, а так же разложением карбида кальция водой.
Сварочные проволоки
В большинстве случаев при газовой сварке применяют присадочную проволоку близкую по своему хим. составу к свариваемому металлу.
Нельзя применят для сварки случайную проволоку неизвестной марки.
Поверхность проволоки должна быть гладкой и чистой без следов окалины, ржавчины, масла, краски и прочих загрязнений. Температура плавления проволоки должна быть равна или несколько ниже to плавления металла.
Проволока должна плавится спокойно и равномерно, без сильного разбрызгивания и вскипания, образуя при застывании плотный однородный металл без посторонних включений и прочих дефектов.
Для газовой сварки цветных металлов (меди, латуни, свинца), а так же нержавеющей стали в тех случаях, когда нет подходящей проволоки, применяют в виде исключения полоски металла, нарезанные из листов той же марки, что и свариваемый металл.
Самые востребованные способы
Способы газовой сварки могут описываться и перечисляться в нескольких толстых томах.
Возьмем самые распространенные из них:
Левая сварка
Левый способ газовой сварки – самый распространенный среди мастеров любой квалификации. Используется для соединения металлов с тонким краем и невысоким уровнем температуры плавления. Левая и правая сварка – две стороны одной медали, запомнить это легко.
Правая сварка
Правый способ сварки годится для работы с металлами с толщиной больше 3-х мм и высокой теплопроводностью. Нужно заметить, что сварочный шов при правой сварке получается более качественным благодаря лучшей защите металла пламенем.
Использование тепла пламени при правом способе экономичнее, а скорость процесса выше почти на 20%. В эту же копилку плюсов можно добавить экономию расходов газов около 10%.
Присадочную проволоку нужно брать с диаметром, меньшим ровно в два раза толщины металлической заготовки. Проволока не может быть толще 8-ми мм.
Сварка с использованием сквозного валика
Эта технология газовой сварки предполагает постепенное, шаг за шагом, перемещение пламени с плавлением верхней кромки отверстия в заготовке и накладыванием слоя расплавленного металла на нижний край этого же отверстия.
Предварительно листы металла фиксируют вертикально, оставляя зазор между ними в половину толщины самой заготовки. Шов формируется в форме валика, который и соединяет детали. Он отличается плотностью, без каких-либо пор или шлаковых остатков.
Сварка с помощью ванночек
Здесь название говорит само за себя. Принцип метода заключается в образовании новых и новых ванночек по ходу шва. Как только образовывается одна из них, в нее вводится конец присадочной проволоки, там плавится, а затем перемещается в восстановительный участок огня горелки.
Тем временем мундштук сопла перемещается дальше по шву – на следующий участок. Каждая новая ванночка перекрывает предыдущую примерно на одну треть диаметра проволоки.
Этим способом соединяют тонкие листы, когда нужно выполнить стыковые или угловые типы швов. Это любимый вид сварки для труб из стальных низколегированных или малоуглеродистых сплавов.
Многослойная газовая сварка
Применяется при очень ответственных видах работ, так как характеризуется довольно низкой производительностью, да и сварочные газы здесь требуются в большом объеме – метод не из дешевых. В нем происходит отжиг нижних слоев при наплавке верхних – последующих.
В результате идет отличная проковка каждого слоя перед формированием следующего шва. Такой способ значительно повышает качество металла шва.
Процесс идет в коротких участках
Особое внимание уделять очистке поверхности нижележащего слоя перед наложением следующего
Сварка окислительным пламенем и раскислением
Баллоны для газовой сварки.
Эта технология создана для соединения деталей из малоуглеродистых стальных сплавов. Пламя здесь имеет резко окислительный характер, вследствие чего в сварочной ванне образуются окислы железа. Если есть окисление, необходимо и так называемое раскисление.
Его добиваются с помощью специальной присадочной проволоки с высокими долями марганца и кремния. Отличный способ с производительностью выше на 10%, чем остальные методы.
Как выполняется газовая сварка в полуавтоматическом режиме
Полуавтоматическая газовая сварка подразумевает гибридный метод соединения металлов. Применяется с использованием защитного газа и электрической дуги, процесс происходит следующим образом:
- Пуск механизмов, подготовку инструментов к работе.
- В специальное отверстие продевается проволока, в непосредственной близости к горелке.
- Редуктором контролируется, выставляется уровень горючей смеси.
- Скорость подачи проволоки контролируется специальным механизмом на барабане.
- Устанавливается напряжение, другие параметры на полуавтомате.
- Перед началом процесса необходимо выставить под правильным углом горелку.
Давление редуктора должно быть при определенных величинах, тип и параметры шлангов. Баллоны для содержания газа должны быть опрессованы и проверены, горелки и проволока отличаются по параметрам, должны соответствовать установленным порядкам. Проверку необходимо производить перед тем, как сваривать металлы.
Сущность процесса газовой сварки и резки
Газовая сварка это — сварка плавлением, при которой для нагрева используется тепло пламени смеси газов, сжигаемой с помощью горелки.
Газовая резка — представляет собой процесс основанный на сгорании (быстром окислении) металла в струе кислорода и удалении этой струей образующихся окислов.
При газопламенной сварке и резке металлов для нагрева используют газовое пламя получаемое при сгорании горючего газа в смеси с кислородом, в специальных горелках.
В качестве горючих газов применяют ацетилен, водород, природные газы, нефтяной газ, пары бензина, керосина и др. Наибольшее распространение получил ацетиле так как имеет самую высокую температуру по сравнению с пламенем других газов.
При газовой сварке кроме кромок свариваемых деталей расплавляются присадочный материал, который вводится в пламя горелки. После затвердевания жидкого металла образуется сварной шов.
К преимуществам газовой сварки относятся:
- простота способа;
- несложность оборудования;
- отсутствие источника электрической энергии.
К недостаткам газовой сварки относятся:
- меньшая производительность;
- сложность механизации,
- большая зона нагрева и более низкие механические свойства сварных соединений, чем при дуговой сварке.
Газовую сварку используют при изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали толщиной 1-3 мм, сварке чугуна, алюминия, меди, латуни, наплавке твёрдых сплавов, исправлении дефектов. литья и др.
Оборудование для газовой сварки
Для проведения газосварочных работ требуется комплект оборудования, включающий:
- редуктор;
- кислородный баллон;
- предохранительные клапаны;
- горелка;
- газовый генератор;
- шланг;
- флюсы и припои.
Понадобится специальная тележка, предназначенная для размещения всего оборудования. Она обеспечит лучшую мобильность при проведении работ.
Разновидности горелок
Горелки выполняют ряд важных функций. Они участвуют в смешении газа, стабилизации фронта воспламенения, регулируют подачу горючей смеси и интенсивность горения.
В зависимости от конструкционных особенностей горелки бывают инженерными, диффузными, оснащенными системами принудительного нагнетания кислорода, а также комбинированными.
Кроме того, они классифицируются по:
- характеристикам нагнетания давления;
- способу подачи кислорода;
- варианту сжигания газа;
- излучающей способности и т.д.
В зависимости от особенностей конструкции они могут выдерживать от 5 000 Па до 0,3 МПа.
Баллоны с газом
Для каждого вида газа выпускаются баллоны отдельного цвета. В процессе эксплуатации их нельзя окрашивать, чтобы избежать нежелательных реакций. Баллоны, предназначенные для ацетилена, не следует оснащать медными вентилями, т.к. это может спровоцировать взрыв.
Специальные шланги
В процессе сварочных работ применяют специальные шланги. Они предназначены для подачи горячих жидкостей и газов. К этим элементам оборудования предъявляются особые требования.
Они должны выдерживать большое давление. Если на шланге присутствует желтая полоса, он может использоваться для горячих жидкостей. Шланги с красной отметкой выдерживают 6 атмосфер, а с синей – до 20.
Водяной затвор
Водяной затвор предназначен для защиты генератора, трубы и других элементов газосварочного оборудования. Его располагают между ацетиленовой трубой и горелкой.
Пост для сварки газом
Это специальный стол, который можно фиксировать и поворачивать. Некоторые модели оснащены вентиляцией и системой для хранения инструментов.
Проволока и присадки
Для проведения работ используют особую присадочную проволоку. Ее диаметр подбирают в зависимости от толщины детали. В процессе сварки применяют флюсы. Эти вещества производят на основе кремниевой и борной кислоты и выпускают в виде растворов, порошков и паст.
Редуктор
Это важнейший элемент конструкции. Он необходим для снижения давления газа, исходящего из баллона. Редукторы бывают прямого и непрямого действия. Некоторые из них имеют устройства, предотвращающие замерзание газа при его выходе из баллона.
Газораспределительные рампы, трубопроводы и рукава для газовой сварки
В случае, когда сварка выполняется при большом расходе горючего газа, питание налаживают от газораспределительной рампы. Рампа состоит из двух коллекторов, гибких трубопроводов и рампового редуктора. На каждом из коллекторов смонтирован запорный вентиль, который даёт возможность замены газового баллона на одном из коллекторов, не останавливая, при этом, работу другого. Уменьшение давления газа происходит за счёт рампового редуктора. Давление кислорода, азота и воздуха понижают от 1,5МПа до 0,15МПа (в отдельных случаях до 0,03Мпа). Давление ацетилена, пропана, бутана и других горючих газов — от 1,9МПа до 0,01МПа.
Подача кислорода и горючих газов от газораспределительных рамп к рабочим местам происходит по трубопроводам.
Трубопроводы для подачи ацетилена разделяют на три группы, в зависимости от рабочего давления: -низкого давления, до 0,01МПа; -среднего давления, от 0,01 до 0,15МПа; -высокого, свыше 0,15МПа.
Трубопроводы для подачи кислорода, в зависимости от рабочего давления, также бываю трёх групп: -низкого давления, до 1,6МПа; -среднего давления, от 1,6 до 6,4МПа; -высокого, свыше 6,4МПа.
Арматура и трубопроводы для подачи ацетилена изготовлены из стали и окрашены в белый цвет. Арматуру и трубопроводы для подачи кислорода изготавливают из латуни или бронзы и окрашивают в голубой цвет.
Достоинства и минусы
Газовая резка и сварка металлов обладает многими преимуществами, но нас интересует только резка, имеющая такие плюсы:
- Востребована, когда разрезается металл большой толщины или нужна вырезка по трафарету, а болгарка с криволинейными участками не справляется.
- Газовый аналог гораздо удобнее для работы, имеет малый вес, действует в два раза быстрее, чем оборудование с бензиновым двигателем.
- Пропан по стоимости ниже ацетилена и бензина, так что его использование рентабельнее.
- Кромка среза намного уже, а структура чище, нежели от болгарки или бензинового оборудования.
Недостатки — узкий круг металлов, подверженных аналогичной обработке.
Особенности газовой сварки
Газы, которые отлично горят в воздухе и при этом не достигают высокой температуры: ацетилен; метан; пропан; водород; пары бензина.
Чтобы они сгорели, понадобится кислородная струя. Сварка чаще всего проводится на основе ацетилена, который вырабатывается при реакции карбида кальция и воды. Горение происходит при температуре от 3200 до 3400 градусов Цельсия.
К ценным качествам газосварки относят следующие:
- доступность;
- ненужность наличия электричества;
- простоту сварочного оборудования.
Однако, процесс такой работы нельзя назвать высокопроизводительным, так как всё выполняется вручную. А эксплуатационные и механические свойства готового изделия не всегда соответствуют высокому качеству.
При работе сварочного аппарата, кислород подаётся из специального кислородного баллона, который по ГОСТу окрашивается в голубой или синий цвет. Чтобы обеспечить беспрерывный процесс, кислород должен подаваться на горелку при слабом давлении, равномерно.
Для таких целей баллоны комплектуются редукторами, которые контролируют и регулируют подачу кислорода. К горелке подводятся шланги — кислородный и ацетиленовый. Кислород подают по центральному каналу: струя разряжается, засасывает ацетилен, который поступает под небольшим давлением в горелку. В камере газы перемешиваются и выходят из наконечника наружу.
Слабые места и нюансы технологии
Если начали с плюсов, будет честным остановиться и на минусах. Недостаток в скорости нагревания металла – она низкая.
Кроме того, рабочий участок при таком методе «распластан» — уж очень большая зона нагревания металла, из-за чего теряется много тепловой энергии. Имеет место и такое неприятное явление как коробление.
Таким образом производительность рабочего процесса не очень высокая, а с увеличением толщины кромок свариваемых заготовок снижается еще больше.
Поэтому, если толщина вашего металлического листа больше шести миллиметров, начинайте думать о применении газовой сварки где-нибудь в другом месте. А толстый край лучше варить, к примеру, дуговым способом.
Инжекторная и безинжекторная горелка.
Газовая сварка – не самый дорогой способ сварки, это общеизвестно. Но газ для сварки — ацетилен и кислород, которые любят использовать в качестве сварочной газовой смеси, стоят все-таки дороже, чем электричество.
А если добавить довольно высокие риски взрывов и серьезную пожар опасность, которые мгновенно возникнут при неправильном обращении с горючими жидкостями, газами, кислородными баллонами и элементарным карбидом кальция, энтузиазм немного снижается.
Технология газовой сварки отлично подходит для широкого спектра сварочных работ: от соединения деталей из алюминия и стали до работы по бронзе и чугуну.
Сразу отметим, что газовой сварке по силам практически все металлы, включая такие капризные как медь, свинец или чугун: они варятся легче именно газовой технологией, чем какими-либо другими.
