Виды газопламенной обработки металлов
Пламя, обладающее высокой температурой, необходимое для газопламенной сварки, образуется при сгорании горючих газов или паров в смеси с техническим кислородом. При нормальных условиях кислород представляет собой газ без цвета, запаха и вкуса. Но при низких температурах газообразный кислород может перейти в жидкое состояние и даже превратиться в твердое вещество. Сам кислород не токсичен, не горит, но активно поддерживает горение других веществ, при котором выделяется большое количество тепла.
Соединения кислорода с горючими веществами в большой концентрации может привести к воспламенению и даже взрыву при наличии открытого огня или искры, а в сжатом состоянии при контакте с парами масел, жиров и других горючих веществ — к самовоспламенению. Получают технический кислород из атмосферного воздуха или электролизом воды. Основные физические свойства кислорода приведены в таблице 1.
Хранение и транспортировка жидкого кислорода производится в специальных транспортных резервуарах, имеющих хорошую тепловую изоляцию. К потребителю кислород поступает в баллонах под давлением, создаваемым при помощи компрессоров. Согласно ГОСТ 949-73 давление кислорода в баллонах должно быть 15±0,5 МПа или 20±0,1 МПа. При температуре от -50 до +30°С давление в баллонах должно соответствовать величинам, приведенным в таблице 2.
Хранение и транспортировка баллонов с жидким кислородом при температурах выше +60°С недопустимо.
Таблица 1. Основные физические свойства кислорода
Примечание: критическая температура — это наивысшая температура превращения газа в жидкость. Необходимое для этого давление называется также критическим.
Таблица 2. Величины давления в баллонах при температурах от -50 до +30°С
Ацетилен
Ацетилен (С2Н2) - химическое соединение углерода и водорода, в нормальном состоянии представляющее собой бесцветный горючий газ с резким запахом. Ацетилен легче воздуха и при температуре 20°С один его м³ имеет массу 1,09 кг. Низкая температура ацетилена (240 - 630°С) делает этот газ взрывоопасным в соединении с кислородом. Так, при атмосферном давлении смесь ацетилена с воздухом становится взрывоопасной при содержании ацетилена 2,2%. Ацетилен токсичен и при вдыхании его вызывает головокружение, тошноту и даже отравление.
Сгорание ацетилена в смеси с техническим кислородом сопровождается высокой температурой, достигающей 3200°С. Основные физические свойства ацетилена приведены в таблице 3.
Технический ацетилен получают двумя способами :
Из карбида кальция действием на него водой в специальных ацетиленовых генераторах.
Из углеводородных продуктов, содержащихся в природных газах, нефти и торфосланцах.
В сварочных работах, выполняемых на строительных площадках, в условиях мелких мастерских и т.д. большее распространение получил первый способ. Однако в промышленном производстве все большее распространение получает второй способ, как более прогрессивный и рентабельный.
Газообразный ацетилен может растворяться в таких жидкостях, как вода, бензол, бензин, но чаще всего его растворяют в ацетоне.
Поэтому растворенным называют ацетилен, находящийся в баллоне, заполненном пористой массой, пропитанной ацетоном. При наполнении такие баллоны искусственно охлаждают. При открывании вентиля на баллоне ацетилен начинает выделяться из ацетона в виде газа. Растворение ацетилена применяют для его длительного хранения и транспортировки, так как в жидком и твердом состоянии он взрывоопасен.
Таблица 3. Физические свойства ацетилена
Карбид кальция
Карбид кальция - кристаллическое вещество (СаС2) темно-серого или темно-коричневого цвета с удельным весом от 2,3 до 2,53 г/см³. При взаимодействии с парами воды, находящимися в атмосферном воздухе, имеет характерный (чесночный) запах. При взаимодействии с водой карбид кальция разлагается с образованием ацетилена и гашеной извести. Из 1 кг химически чистого карбида кальция теоретически можно получить 372 дм³ ацетилена, однако наличие примесей снижает этот показатель до 280 дм³. Процесс разложения карбида кальция в воде происходит по следующей реакции:
Карбидная пыль при смачивании водой разлагается почти мгновенно, поэтому применять ее в ацетиленовых генераторах невозможно. Для этого используют кусковый карбид кальция, загружая им ацетиленовый аппарат. В зависимости от размеров кусков и сортности карбида кальция получают фактический выход ацетилена, отраженный в таблице 4.
Таблица 4. Выход ацетилена и карбида кальция
Продолжительность разложения карбида кальция зависит от его грануляции и температуры, при которой происходит разложение. Для охлаждения ацетилена при разложении карбида кальция берут от 5 до 20 дм3 воды на 1 кг карбида кальция. Кроме того, иногда применяют «сухой» способ разложения , когда на 1 кг мелко раздробленного карбида кальция в генератор подают 0,2 — 1 дм³ воды.
Барабаны с карбидом кальция должны сохраняться в помещениях, которые отвечают следующим условиям:
помещение должно быть закрытым, сухим, построенным из негорючих материалов, защищенным от попадания влаги, хорошо проветриваться и иметь легкую кровлю, которую периодически проверяют на целостность.
в помещении не должно быть водопровода, канализации, а также водяного и парового отопления;
уровень пола в помещении должен быть на 0,2 м выше отметки наружной планировки;
помещение должно оборудоваться средствами противопожарной защиты.
Барабаны с карбидом кальция могут складироваться как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. Помещения, где складируется карбид кальция, должны оборудоваться средствами механизации. Пустая тара из-под карбида кальция должна сохраняться в специальных местах вне производственных помещений.
Запрещается складировать карбид кальция в подвалах и местах, где существует угроза затопления, нельзя сохранять открытые или поврежденные барабаны с карбидом кальция. Открывать барабаны с карбидом кальция следует латунным зубилом и молотком, а запаянные барабаны - специальным режущим приспособлением. Место реза должно предварительно смазываться жировой смазкой слоем от 3 до 5 мм, что предотвращает появление искр. Открывать барабаны, развешивать карбид кальция, отсеивать мелкие фракции и пыль нужно в отдельных специальных помещениях. Просыпанный карбид кальция следует тщательно убрать.
Открытые или не полностью использованные барабаны с карбидом кальция закрывают водонепроницаемыми крышками. Открытым может быть только один барабан. В случае возникновения пожара в помещении, где хранится карбид кальция, нельзя пользоваться для тушения огня водой.
Пропан-бутановые смеси
Пропан-бутановые смеси состоят из пропана (C3H8) с примесью бутана (С4Н10) в количестве от 5 до 30%. Их получают при переработке нефти или добыче природного газа. Для сварочных работ эти смеси поставляется в баллонах в сжиженном состоянии. Из сжиженного состояния пропан-бутановая смесь переходит в газообразное при температуре -40°С при нормальном атмосферном давлении или при нормальной температуре, но при пониженном давлении. Условия перехода пропана и бутана в жидкое состояние отражены в таблице 5.
Таблица 5. Переход пропана и бутана в жидкое состояние
Испарение 1 кг пропан-бутановой смеси освобождает до 0, 535 м³ паров, которые в смеси с кислородом образуют сварочное пламя. При работе с пропан-бутановыми смесями следует учитывать, что этот состав тяжелее воздуха, поэтому при утечках скапливается в низменных местах и углублениях.
При большой концентрации такой смеси в атмосферном воздухе она становится взрывоопасной. Для своевременного обнаружения таких скоплений в смесь добавляют специальное вещество, имеющее неприятный специфический запах. Баллоны, предназначенные для хранения и транспортировки пропан-бутановой смеси заполняют не полностью, так как, испаряясь, смесь создает большое давление, что может привести к разрушению баллона и взрыву.
Переход из жидкого состояния в газообразное происходит самопроизвольно в верхней части баллона. Температура пламени, образованного пропан-бутановой смесью с кислородом, ниже температуры ацетиленового пламени, поэтому для сварки сталей такая смесь используется редко. Большей частью такие смеси применяют при газовой резке и пайке или при сварке металлов с низкой температурой плавления.
Водород
Водород — представляет собой газ без цвета и запаха. Его получают в специальных генераторах воздействуя серной кислотой на железную стружку и цинк. Этот горючий газ в смеси с кислородом образует взрывчатую смесь, называемую гремучим газом. Хранят и транспортируют водород в сжиженном состоянии, в которое он переходит при температуре -253°С. Водород в газообразном состоянии легко проникает через любые неплотности, поэтому баллоны, трубопроводы и запорная арматура должны отвечать высоким требованиям герметичности. При сгорании водорода пламя практически не светится и не имеет четких границ.
Бензин и керосин
Бензин и керосин - представляют собой жидкости, получаемые при переработке нефти. При нормальной температуре и атмосферном давлении они легко испаряются и в газопламенной обработке металлов используются в виде паров. Для испарения бензина или керосинка горелки снабжают специальными испарителями или распылителями. Чаще всего эти жидкости используют для резки металлов, заменяя ацетилен. При этом вместо 1 м³ ацетилена расходуется 1,3 кг керосина.
Кроме этого для газопламенной обработки могут применять природный газ, нефтяной газ, окись углерода и т.д. Все эти газы в смеси с кислородом или атмосферным воздухом при определенном их соотношении образуют взрывоопасные смеси, что следует учитывать в процессе работы. Пределы взрываемости газов и паров горючих газов и жидкостей в смеси с воздухом и кислородом приведены в таблице 6.
Таблица 6. Пределы взрываемости газов, паров и жидкостей
Сварочная проволока и другие присадочные материалы
В качестве присадочных материалов при газопламенной сварке применяют сварочную проволоку или литые прутки, которые по своему химическому составу должны быть близкими к основному материалу. Нельзя в качестве присадочных материалов применять случайную проволоку, так как это скажется на качестве сварного соединения. Присадочные материалы должны отвечать следующим требованиям:
температура их плавления должна быть несколько меньше температуры плавления основного материала
химический состав должен соответствовать химическому составу основного материала
поверхность должна быть ровной и чистой, без окалины, ржавчины, масла и жировых отложений
плавление должно происходить ровно, без разбрызгиваний и испарений
после кристаллизации наплавленный металл должен обладать хорошей плотностью без раковин, пор, шлаковых включений и т.д.
Применение в качестве присадочного металла различных полосок недопустимо, так как это влечет за собой неравномерную ширину сварочного шва и его неоднородность, что сказывается на качестве сварного соединения. Вместо сварочной проволоки допускается применение пруткового материала, прошедшего калибровку. При газовой сварке цветных металлов и нержавеющих сталей в виде исключения допускается применение полосок, своим химическим составом сходных с основным металлом.
Стальная проволока, предназначенная для сварки, поставляется в бухтах с обязательной маркировкой в виде бирок, на которых указаны: марка провода, ее диаметр, покрытие и т.д. Низкоуглеродистая и легированная проволока может иметь омедненную поверхность, предназначенную для защиты от атмосферного воздействия. Размеры и масса мотков проволоки приведены в таблице 7.
Таблица 7. Размеры и масса сварочной проволоки
Для сварки цветных металлов промышленность выпускает сварочную проволоку с соответствующим химическим составом. Так, проволока для сварки алюминия и его сплавов выпускается диаметром от 0,8 до 12,0 мм. Она может быть тянутой или прессованной. Поставляется в бухтах, которые упаковываются во влагонепроницаемые пакеты. К каждой бухте крепится бирка, на которой указывают изготовителя, номер упаковки, условное обозначение проволоки, масса мотка и предупреждение: «Боится сырости и ударов». Химический состав проволоки должен соответствовать свариваемому сплаву.
Проволока на медной основе выпускается в бухтах и прутками. Она может быть в отожженном (мягком) и в твердом состояниях. Предусматривается следующая маркировка проволоки на медной основе:
Флюсы
Флюсы - в газопламенной сварке и пайке используют для раскисления расплавленного металла и удаления из сварочной ванны образующихся окислов и неметаллических включений. Под действием высоких температур флюсы связывают оксиды химическим путем с образованием легкоплавких соединений или растворяют их в сварочной ванне, а образующиеся при этом шлаки всплывают. Образовавшаяся на поверхности сварочной ванны шлаковая пленка защищает металл от окисления при контакте с атмосферным кислородом.
Состав флюсов подбирают в зависимости от химических реакций, преобладающих в сварочной ванне. Так, если в сварочной ванне преобладают основные оксиды, то используют кислые флюсы. Если же реакция сварочной ванны кислая (SiO, и др.), то флюс должен быть основным. Физические свойства наиболее часто применяемых флюсов приведены в таблице 8.
Флюсы вводят в сварочную ванну рукой, ложкой, составляют в виде паст, которые наносят на свариваемые кромки в виде газов, вводимых непосредственно в сварочное пламя и т.д.
Газовая сварка и резка
Основные виды газопламенной обработки. Сущность газовой сварки
Сущность процесса газовой сварки заключается в том, что свариваемый и присадочный металлы расплавляются за счет тепла пламени горелки, получающегося при сгорании какого-либо горючего газа в смеси с кислородом.
Наиболее распространенным газом является ацетилен. В процессе сварки металл соприкасается с газами пламени, а вне пламени — с окружающей средой, обычно с воздухом. В результате металл подвергается изменениям, характер которых зависит от свойств металла, способа и режима сварки. Наибольшим изменениям подвергается металл, расплавляющийся в процессе сварки. При этом изменяется содержание примесей и легирующих добавок в металле. Одновременно может происходить обогащение его кислородом, в некоторых случаях и водородом, азотом, углеродом. Одним из наиболее распространенных процессов, происходящих при взаимодействии пламени с металлом, является окисление.
При сварке сталей в металле сварочной ванны образуется закись железа FeO, которая реагирует с кремнием и марганцем внутри сварочной ванны; вредные примеси выводятся в шлак либо удаляются в виде газов. Для предотвращения окисления кромок металла и извлечения из жидкого металла окислов и неметаллических включений применяются флюсы. Расплавленные флюсы в основном нерастворимы в металле и образуют на поверхности металла пленку шлака. Шлак предохраняет металл от воздействия газов пламени и атмосферных газов.
В процессе газовой сварки, кроме расплавления металла сварочной ванны, происходит нагрев основного и свариваемого металла до достаточно высоких температур, приближающихся к температуре плавления на границе раздела со сварочной ванной. Поэтому при сварке одновременно происходит ряд сложных процессов, связанных с расплавлением металла, его взаимодействием с газами и шлаками, последующей кристаллизацией, а также с нагревом и охлаждением металла в твердом состоянии как в пределах шва, так и в основном металле и в зоне термического влияния.
Расплавленный металл сварочной ванны представляет сплав основного и присадочного металлов. В результате взаимодействия газов пламени и флюсов он изменяет свой состав. По мере удаления пламени горелки металл кристаллизуется в остывающей части ванны. Закристаллизовавшийся металл сварочной ванны образует металл шва. Шов имеет структуру литого металла с вытянутыми укрупненными кристаллами, направленными к центру шва. Наибольшее применение в промышленности из множества видов газопламенной обработки имеют сварка, пайка и кислородная резка. Наиболее известные виды газопламенной обработки приведены в табл. 48
Виды газопламенной обработки
Для газовой сварки необходимы следующие сварочные материалы, оборудование, приспособления и специальные средства для безопасной работы:
- кислород и горючий газ (ацетилен или его заменители);
- присадочная проволока для сварки или наплавки;
оборудование и аппаратура:
- кислородные баллоны для хранения запаса кислорода, подаваемого из баллонов в горелку или резак;
- кислородные редукторы для понижения давления кислорода;
- ацетиленовые генераторы для получения ацетилена из карбида кальция или ацетиленовые баллоны, в которых ацетилен находится в растворенном состоянии;
- ацетиленовые редукторы для понижения давления ацетилена, отбираемого из баллона;
- специальные баллоны или емкости для сжиженных газов, бачки с насосом для создания в них давления;
- сварочные, наплавочные, закалочные и другие горелки с набором наконечников для нагрева металла различной толщины;
- кислородные и другие резаки с комплектом мундштуков и приспособлений для резки и т. д.;
- резиновые рукава (шланги) для подачи кислорода и любого горючего газа в горелку или резак;
принадлежности для сварки и резки:
- очки с затемненными стеклами (светофильтры) для защиты глаз от яркости сварочного пламени, молоток, набор ключей для накидных гаек горелки и резака, стальные щетки для очистки сварного шва и кромок деталей перед сваркой;
- сварочный стол и приспособление для сборки и фиксации деталей при прихватке и сварке;
- флюсы или сварочные порошки.
Для газосварщика рабочим местом является сварочный пост в комплексе с соответствующей аппаратурой и приспособлениями.
Материалы, применяемые при газовой сварке и резке
1. Газы, применяемые при сварке и резке
Кислород при атмосферном давлении и обычной температуре – это газ без цвета и запаха, несколько тяжелее воздуха. При атмосферном давлении и температуре 20 ° С масса 1 м3 кислорода равна 1,33 кг. Сгорание горючих газов или паров горючих жидкостей в чистом кислороде происходит очень интенсивно, в зоне горения развивается высокая температура.
Для получения сварочного пламени с высокой температурой, необходимой для расплавления металла в месте сварки, горючий газ или пары горючей жидкости сжигают в смеси с технически чистым кислородом. Если горение газов происходит на воздухе, в котором кислорода содержится только 1/5 по объему (остальные 4/5 составляют азот и другие атмосферные газы), то температура сварочного пламени будет значительно ниже и процесс горения происходит значительно медленнее, чем в технически чистом кислороде.
Сам кислород не токсичен, не горюч и не взрывоопасен, однако, являясь сильнейшим окислителем, резко увеличивает способность других материалов к горению, а при очень высокой скорости горения – к взрыву.
Технический кислород добывают из атмосферного воздуха, который подвергают обработке в воздухоразделительных установках, где он очищается от пыли, углекислоты и осушается от влаги. Перерабатываемый в установке воздух сжимается компрессором до высокого давления и охлаждается в теплообменниках до сжижения.
Жидкий воздух разделяют на кислород и азот.
Процесс разделения происходит вследствие того, что температура кипения жидкого азота жиже температуры жидкого кислорода на 13 °С. Азот оказывается более легкокипящим газом и испаряется первым, поэтому его отводят из воздухоразделительной установки в атмосферу. Жидкий чистый кислород накапливается в воздухоразделительном аппарате. При испарении кислорода им заполняют баллоны под давлением, создаваемым с помощью компрессора.
Технический кислород транспортируют в стальных баллонах согласно требованиям
существующих нормативных документов или в автореципиентах под давлением 15±0,5 МПа (150±5 кгс/см2) или 20±1,0 МПа (200 ±10 кгс/см2) при 20 °С. При наполнении баллонов, их хранении и транспортировании в интервале температур от —50 до +30 °С давление газа в баллоне должно соответствовать приведенному в табл. 49. Таблица 49
Давление кислорода в баллоне в зависимости от температуры окружающего воздуха
| Температура газа. СС | Давление газа в баллоне, МПа (кгсУсм2) | Допустимое отклонение. МПа (кгс см:) | Давление гава в баллоне. МПа (кгс см3) | Допустимое отклонение. МПа (кгс’см3) |
| 15 МПа (150 кгс/см5) арн 20 °С | 20 МПа (200 кгс см3) прн 20 «С | |||
| -50 | 9.3 (93) | 12 3 (123) | ||
| -Ц0 | 10.2 (102) | 13.5(135) | ||
| -30 | 11,1 (111) | 14.6 (146) | ||
| -20 | 11.9 (119) | 15.& (158) | ||
| -10 | 12.7 (127) | = 0.5(5) | 16.9 (169) | =1,0(10) |
| 0 | 13.5(135) | 179 (179) | ||
| — 10 | 14.3 (143) | 19.0(190) | ||
| -20 | 15.0 (150) | 20.0 (200) | ||
| -30 | 15.7(157) | 21.0 (210) | ||
Для сварки и резки выпускают технический кислород 1-го сорта чистотой не менее 99,7 % и 2-го сорта чистотой не менее 99,5 %. При хранении или транспортировке наполненных баллонов давление в них должно соответствовать температуре окружающего воздуха.
Хранение и транспортировка наполненных баллонов при температуре выше 60 °С не допускается.
Баллоны с кислородом должны возвращаться на заполнение с остаточным давлением не ниже 0,05 МПа (0,5 кгс/ см2). Aцетилен ( С2Н2) является химическим соединением углерода с водородом. Это бесцветный горючий газ, имеющий резкий характерный запах. Длительное вдыхание ацетилена вызывает головокружение, тошноту, а иногда и сильное общее отравление.
Aцетилен легче воздуха: 1 м³ ацетилена при 20 °С и атмосферном давлении имеет массу 1,09 кг Aцетилен является взрывоопасным газом. Температура самовоспламенения ацетилена лежит в пределах 240—630 °С и зависит от давления и присутствия в ацетилене различных примесей. При атмосферном давлении смесь ацетилена с воздухом взрывается при содержании в ней ацетилена 2,2 % и более, а в смеси с кислородом при содержании – 2,8 % и более.
Взрыв ацетилено-воздушной или ацетилено-кислородной смеси может произойти от искры, пламени или сильного местного нагрева, поэтому обращение с карбидом кальция и с ацетиленом требует осторожности и строгого соблюдения правил безопасного труда.
В промышленности ацетилен получают при разложении жидких горючих, таких как нефть, керосин, воздействием электродугового разряда. Применяется также способ производства ацетилена из природного газа (метана). Смесь метана с кислородом сжигают в специальных реакторах при температуре 1300—1500 °С. Из полученной смеси с помощью растворителя извлекается концентрированный ацетилен. Получение ацетилена промышленными способами на 30—40 % дешевле, чем из карбида кальция. Промышленный ацетилен закачивается в баллоны, где находится в порах специальной массы растворенным в ацетоне. В таком виде потребители получают баллонный промышленный ацетилен.
Свойства ацетилена не зависят от способа его получения.
Остаточное давление в ацетиленовом баллоне при температуре 20 °С должно быть 0,05—0,1 МПа (0,5—1,0 кгс/см2).
Рабочее давление в наполненном баллоне не должно превышать 1,9 МПа (19 кгс/см2) при 20 °С. Для сохранности наполнительной массы нельзя отбирать ацетилен из баллона со скоростью 1700 дм3/ч.
Рассмотрим подробнее способ получения ацетилена в генераторе из карбида кальция.
Карбид кальция получают путем сплавления кокса и негашеной извести в электрических дуговых печах при температуре 1900—2300 °С, при которой протекает реакция: СаО + 3С = СаС2 + СО. Расплавленный карбид кальция сливают из печи в формы-изложницы, где он остывает. Далее его дробят и сортируют на куски размером от 2 до 80 мм. Готовый карбид кальция упаковывают в герметически закрываемые барабаны или банки из кровельной жести по 40; 100; 130 кг. В карбиде кальция не должно быть более 3 % частиц размером менее 2 мм (пыль). По соответствующему стандарту устанавливаются размеры (грануляция) кусков карбида кальция: 2×8; 8×15;15×25;25×80 мм. При взаимодействии с водой карбид кальция выделяет газообразный ацетилен и образует в остатке гашеную известь, являющуюся отходом.
Реакция разложения карбида кальция водой происходит по схеме:
Из 1 кг химически чистого карбида кальция теоретически можно получить 372 дм3 (литра) ацетилена. Практически из-за наличия примесей в карбиде кальция выход ацетилена составляет до 280 дм3 (литров). В среднем для получения 1000 дм3 (литров) ацетилена расходуется 4,3—4,5 кг карбида кальция.
Карбидная пыль при смачивании водой разлагается почти мгновенно.
Карбидную пыль нельзя применять в обычных ацетиленовых генераторах, рассчитанных для работы на кусковом карбиде кальция. Для разложения карбидной пыли применяются генераторы специальной конструкции. Для охлаждения ацетилена при разложении карбида кальция берут от 5 до 20 дм3 (литров) воды на 1 кг карбида кальция.
Применяют также «сухой» способ разложения карбида кальция. На 1 кг мелко раздробленного карбида кальция в генератор подают 0,2—1 дм3 (литр) воды. В этом процессе гашения известь получается, не в виде жидкого известкового ила, а в виде сухой «пушонки», удаление, транспортировка и утилизация которой значительно упрощаются.
При сварке и резке металлов можно применять также и другие горючие газы и пары горючих жидкостей. Для нагрева и расплавления металла при сварке необходимо, чтобы температура пламени примерно в 2 раза превышала температуру свариваемого металла.
Поэтому использовать газы – заменители ацетилена целесообразно только при сварке металлов с более низкой температурой плавления, чем у стали, таких как алюминий, его сплавы, латунь, свинец.
При резке металлолома используют пропан.
Пропан – это горючий газ, который получают при добыче природных газов или при переработке нефти. Обычно получают не чистый пропан, а с примесью бутана до 5—30 %. Такая смесь именуется пропан-бутановой. Для сварочных работ пропан-бутановая смесь доставляется потребителю в сжиженном состоянии в специальных баллонах. Переход смеси из жидкого состояния в газообразное происходит самопроизвольно в верхней части баллона из-за меньшей удельной массы газа по сравнению со сжиженной смесью.
Технический пропан тяжелее воздуха и имеет неприятный специфический запах. Природный газ состоит в основном из метана (степень чистоты 98 %), остальное – примеси в небольших количествах бутана и пропана.
Газ имеет слабый запах, поэтому, чтобы обнаружить утечку, добавляют специальные пахнущие вещества.
Чаще всего метан применяют при резке металлов. Для образования газового пламени в качестве горючего можно использовать и другие газы (водород, коксовый и нефтяной газы), горючие жидкости (бензин, керосин, ацетон и т. д.). Жидкие горючие менее дефицитны, но требуют специальной тары для хранения. Для сварки, резки и пайки горючая жидкость преобразуется в пары пламенем наконечника горелки или резака. Характеристика различных горючих газов и жидкостей, применяющихся в различных отраслях машиностроения и в ювелирной промышленности, приведена в табл. 50.
Таблица 50 Характеристика горючих газов и жидкостей, выраженная через коэффициент ацетилена
* Для керосина и бензина приведена масса 1 м3 жидкости.
2. Сварочная проволока и флюсы
Сварочную проволоку выпускают в мотках (бухтах). Ее выправляют и нарезают на части требуемой длины. В большинстве случаев при газовой сварке применяют присадочную проволоку, близкую по своему химическому составу к свариваемому металлу. Нельзя применять для сварки случайную проволоку неизвестной марки и неизвестного химического состава. Химический состав некоторых марок сварочной проволоки, применяемой для газовой сварки углеродистых сталей, приведен в табл. 51.
Таблица 51 Химический состав некоторых марок сварочной проволоки, применяемой для сварки углеродистых сталей
- 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 температуры плавления свариваемого металла.
- Проволока должна плавиться спокойно и равномерно, без сильного разбрызгивания и вскипания, образуя при застывании плотный, однородный наплавленный металл без посторонних включений, пор, шлаков, пленок и других дефектов.
- Диаметр проволоки выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и способа сварки.
Сварка цветных металлов
Для газовой сварки цветных металлов, таких как медь, латунь, алюминий, свинец и др., а также нержавеющих сталей в тех случаях, когда нет подходящей проволоки, применяют в виде исключения полоски, нарезанные из листов той же марки, что и свариваемый металл. Однако сварка полосками ввиду того, что они обычно имеют неравномерную ширину, дает шов худшего качества, чем сварка проволокой.
Сварка бронзы
Для сварки бронзы применяют вместо проволоки отлитые прутки из той же бронзы, т. е. того же химического состава. Флюсы при газовой сварке наносят на присадочную проволоку или пруток и кромки свариваемого металла, а также добавляют в сварочную ванну.
Составы флюсов выбирают в зависимости от вида и свойств свариваемого металла. Флюс должен быть подобран таким образом, чтобы он плавился раньше, чем металл, хорошо растекался по шву, не оказывал вредного воздействия на металл шва и полностью удалял образующиеся при сварке окислы. В качестве флюсов применяют прокаленную буру, борную кислоту, кремниевую кислоту и другие специальные добавки. Флюсы используются в виде порошков, паст, водных растворов. В некоторых случаях такие растворы готовят сами сварщики.
Сварочные работы: Практическое пособие для электрогазосварщика
Евгений Максимович Костенко Сварочные работы: Практическое пособие для электрогазосварщика
Аннотация к книге «Сварочные работы: Практическое пособие для электрогазосварщика»
Книга содержит общие сведения о сварке, сварных соединениях и швах электрической и газовой сварке плавлением, газовой сварке и резке. Кратко описано устройства, оборудование и аппаратура для дуговой и газовой сварки, наплавки и резки, рассмотрены приемы выполнения различных сварных швов, вопросы контроля качества сварных соединений. Приводятся сведения о перспективных видах сварки.
Для профессиональной подготовки и повышения квалификации сварщиков, учащихся ПТУ и УКК, а также для мастеров и инженерно-технического персонала.
Презентация "Газопламенная обработка металлов"
Презентация для урока по МДК 05.01 "Техника и технология газовой сварки(наплавки) для профессии 15.01.05 "Сварщик. " В презентации приведена классификация видов газопламенной обработки металлов, описана сущность некоторых видов газопламеной обработки и указаны достоинства и недостатки. Презентация снабжена фотографиями.
Просмотр содержимого документа
«Презентация "Газопламенная обработка металлов"»
Газопламенная обработка металлов
- Понятие «Газопламенная обработка металлов» объединяет свыше 30 технологических процессов. Эти процессы могут быть подразделены на следующие основные группы:резка, сварка, наплавка, пайка, нагрев, металлизация и напыление.
Схема газовой сварки
Газовая сварка ..\IMG_2096.JPG
Кислородно-флюсовая резка ..\ копьева резка бетона. jpg
Газовая резка ..\резка. png
Газопламенная обработка металлов
..\порошковое напыление. jpg
..\кислородно-дуговая разка. jpg
Сущность основных процессов
Этот способ относится к сварке плавлением. Источником тепла в этом случае является высокотемпературное пламя температурой 2100-3200 гр.С, образующееся в результате сгорания смеси горючего газа с техническим кислородом. В процессе сварки кромки деталей расплавляются сварочным пламенем. Одновременно с этим расплавляется конец присадочной проволоки, которая вводится в
При этом сварочное пламя образует
вокруг ванны расплавленного
металла газовую зону, которая
защищает ее от окружающего воздуха
Это процесс получения неразъемного соединения металлов, находящихся в твердом состоянии, при помощи расплавленного присадочного металла, называемого припоем. При сварке расплавляется только один присадочный материал (припой), а основной металл нагревается до
температуры, несколько большей
При этом в основном металле не происходит изменений структуры даже в области близкой линии спая. Обладая высокой текучестью припой хорошо смачивает нагретую поверхность основного металла, растекается по ней , затекает в небольшие зазоры и образовывает достаточно прочног соединение.
Под наплавкой понимается нанесение слоя расплавленного металла на поверхность изделия. Наплавка применяется как при восстановлении изношенных деталей узлов и машин, так и при изготовлении новых изделий. При газовой наплавке в сравнении с электродуговой проще регулировать температуру нагрева основного и присадочного материала.
Струя сжатого воздуха напыляет порошковый материал через пламя специальной горелки, где порошок нагревается до пластического состояния и наносится на нагретую поверхность. Порошковое напыление применяется для защиты от коррозии различного технологического оборудования и строительных конструкций, создания
Таким способом возможно нанесение на различные материалы покрытий их полиэтилена, полистирола, эпоксидных смол, стеклоэмалей, металлокерамических и др.материалов.
Это процесс нанесения слоя металла на поверхность какой-либо детали или изделия, основанный на том, что расплавленный металл под воздействием сжатого воздуха распыляется на мелкие частицы, которые попадают на поверхность детали и образуют на ней слой.
Этим способом наносится
покрытие из различных металлов
(сталь, медь, латунь, алюминий,
цинк и др.) на металлические,
деревянные, картонные и
Этот способ основан на способности железа, нагретого до температуры 1300-1400 гр.С гореть в струе кислорода. Образующиеся при этом продукты горения в виде шлаков удаляются этой же струей. В качестве горючих газов
используют ацетилен и
Преимущества газовой сварки
Недостатки процесса газовой сварки
- 1. Никифоров Н.И. Нешумова С.П., Антонов И.А. Справочник молодого газосварщика и газорезчика. – М.: Высш.шк., 1990. – 239 с.
- 2. Смирнов П.Ю., Сергеев А.В. Эксплуатация баллонов. Оборудование для газопламенной обработки материалов. – СПб.: ДЕАН, 2005. – 296 с.
- Евсеев Г.Б., Глизманенко Д.Л. Оборудование и технология газопламенной обработки металлов и неметаллических материалов. М., «Машиностроение», 1974. – 321 с.
-82%
-85%
Процессы газопламенной обработки металлов (гом)
Методы газопламенной обработки металлов объединяют свыше 30 технологических процессов (рис. 1.). По своему технологическому назначению они могут быть подразделены на четыре основные группы: резка, соединение, нагрев и напыление материалов. Основой этих процессов является использование концентрированного местного источника нагрева высокотемпературным пламенем. К газопламенным методам примыкают процессы газоэлектрической, в том числе плазменной и газолазерной обработки, при которых теплоносителем служит газ, а источником нагрева — плазменная дуга, лазерный луч и т. д.
Разработано высокопроизводительное автогенное оборудование, которое обеспечивает получение надежных и экономичных металлоконструкций, работающих при сложном нагружении, в широком интервале температур и давлений. Газопламенная обработка повсеместно применяется во многих отраслях народного хозяйства и обладает неоспоримыми преимуществами по сравнению с механической обработкой по производительности труда и капитальным затратам. Наиболее характерные области применения основных газопламенных процессов приведены в табл. 1..
В последние годы внедрение этих процессов непрерывно расширяется. Совершенствуются оборудование и аппаратура для их использования. Современные установки и машины для термической резки и напыления материалов характеризуются высокой степенью автоматизации с использованием программного управления н микропроцессорной техники. Вместе с тем энергетические основы процессов, использующих газовое пламя дли местного нагрева обрабатываемого материала, сохраняются прежними.
Газопламенная обработка преимущественно ведется с применением кислорода и горючих газов (ацетилена и его заменителей). Иногда используются смеси кислорода и паров горючих жидкостей (керосина или бензина). Применяемые при газопламенных процессах горючие газы и кислород подаются к месту работы в сжатом состоянии по газопроводам или в стальных баллонах.
До сих пор широко используется выработка ацетилена в передвижных генераторах на месте производства работ. Наиболее распространенными процессами газопламенной обработки являются газовая сварка и кислородная резка. Они сохраняют свое значение для некоторых видов металлообработки, несмотря на успешное развитие электродуговых методов сварки и резки.
Газовая сварка широко используется при сварке стали малой толщины, чугуна, цветных металлов и сплавов. Кислородная резка применяется на поточно-механизированных линиях для высокопроизводительного раскроя листового проката в судостроении, машиностроении и других отраслях металлообработки. Ручная кислородная резка до сих пор повсеместно используется для разделки металла в цеховых условиях, при ремонте, монтаже и в строительстве.
Рис 1. Структура процессов газопламенной обработки
Таблица 1. Области применения основных процессов газопламенной обработки металлов.
Ручная кислородная резка
Разделительная резка низкоуглеродистой и низколегированной стали толщиной 3- 300 мм
Разделительная резка низкоуглеродистой стали толщиной от 300 до 800 мм
Разделительная резка скрапа. лома и низкоуглеродистой стали толщиной до 200 мм
Разделительная резка высоколегированной стали
Поверхностная зачистка местных дефектов на заготовках из низкоуглеродистой и низколегированной стали
Машинная кислородная резка
Заготовительная прямолинейная резка
Точная фигурная вырезка заготовок и деталей из листовой низкоуглеродистой стали толщиной до 100 мм
Обрезка торцов труб в цеховых и полевых условиях (диаметром от 194 до 1420 мм)
Резка стали большой толщины (до 2000 мм)
Разделительная резка блюмсов и слябов на установках непрерывной разливки стали
Сплошная поверхностная зачистка блюмсов и слябов в потоке прокатки
Машинная плазменная резка
Точная фигурная вырезка заготовок и деталей из листовой низкоуглеродистой высоколегированной стали толщиной до 80 мм и алюминия толщиной до 100 мм
Машинная лазерная резка
Точная фигурная вырезка деталей и заготовок из листов
Сварка стали малой толщины, чугуна, цветных металлов и сплавов
Ручная газопламенная пайка
Пайка легкоплавким и тугоплавкими припоями, низкотемпературная пайкосварка чугуна чугунными припоями
Машинная газопламенная пайка
Механизированная высокопроизводительная пайка деталей из медных сплавов
Наплавка цветных металлов и твердых сплавов на стальные и чугунные изделия
Тонкослойная наплавка износостойких покрытий из порошковых твердосплавных материалов
Газопламенный нагрев, правка и очистка
Нагрев до 300°С изделий из черных и цветных металлов и неметаллических материалов, а также для оплавления поверхности битумной гидроизоляции
Правка металлоконструкций до и после сварки
Пламенная очистка поверхности металла от ржавчины, окалины и краски
Газопламенное напыление покрытий
Нанесение покрытий из цинка, алюминия, стали и других материалов для защиты металлоконструкций от коррозии, повышения износостойкости деталей и восстановления их размеров
Нанесение покрытий из порошков цинка и термопластических материалов с температурой плавления до 800°С для защиты от коррозии и уплотнения поверхностей
Нанесение покрытий из самофлюсующихся твердых сплавов, оксида алюминия и других материалов для повышения износостойкости деталей
Читайте также: