Газове зварювання та різання металів 1

Лабораторна робота №4

Газове зварювання та різання металів

1.1. Основні поняття

При газовому зварюванні для розплавлення металу застосовують високотемпературне полум'я, яке виходить при спалюванні пального газу в кисні на виході з мундштука пальника. Як горючий газ використовується найчастіше ацетилен (С2 Н2), внаслідок його техніко-економічних переваг, одним з яких є найбільш висока температура полум'я (3150 0 С). Таким полум'ям можна зварювати вуглецеві і низьколеговані сталі товщиною 0,5 - 12мм.

С2 Н2 - це безбарвний газ з характерним запахом, завдяки домішкам сірчистого і фтористого водню. Він вибухонебезпечний.

Іноді для зварювання і, особливо для різання використовують інші горючі гази. У цих випадках кисень сприяє інтенсивному горінню горючого газу і отримання високої температури зварювального полум'я.

1.2. Будова газозварювального полум'я

Ацетилено-кисневе полум'я буває нормальним, окислювальним науглероживается. Тип полум'я досягається співвідношенням газів, яке регулюється вентилями. Для утворення полум'я при використанні инжекторной пальника, необхідно спочатку відкрити кисневий вентиль, а потім ацетиленовий.

Нормальне полум'я (рис.4.1) досягається подачею в пальник 1,1 ÷ 1,2 обсягу кисню на один обсяг С2 Н2.

перша зона являє собою суміш С2 Н2 з киснем, що закінчується з пальника. Вона видно в полум'я як біле яскрава пляма (ядро);

друга зона являє собою результат неповного згоряння С2 Н2. Вона видно в полум'я як слабо-фіолетовий ореол першої зони і характеризується наявністю вільного водню і окису вуглецю. Друга зона називається відновної;

третя зона (факел) має пурпурно-фіолетовий колір і називається окислювальному зоною.

Малюнок 4.1. будова газозварювального

окислювальне полум'я

утворюється при надмірному надлишку кисню. При цьому різко скорочується полум'я, ядро загострюється, друга зона пропадає. Окислювальне полум'я при зварюванні не застосовується, але придатне для різання.

науглероживается полум'я

виходить при надлишку С2 Н2. При цьому полум'я і ядро збільшується, друга зона пропадає, і полум'я стає коптять небо. Наявний вільний вуглець другої зони буде вступати в реакцію з ванною рідкого металу і буде науглероживается її. Це полум'я застосовується для зварювання чавунів, кольорових металів і деяких сталей.

1.3. Обладнання та інструмент газового зварювання

В обладнання поста газозварника входять: газові або ацетиленові балони, ацетиленові генератори, газові редуктори, зварювальні пальники, шланги для підведення газів і стіл.

Газові балони найбільш поширені водяний ємності 40л, діаметром 214 ÷ 220 мм, висотою 1390 мм і вагою 50 ÷ 60 кг. Газова ємність балона 6 м 3 при тиску 15 МПа. Забарвлення балонів залежить від газу, що транспортується: кисень - блакитний колір з написом чорними літерами; С2 Н2 - білий колір з написом червоними літерами. Ацетиленовий балон конструктивно відрізняється від кисневого тим, що він заповнюється пористою масою, просоченою ацетоном, а для зменшення вибухонебезпечності має сталевий вентиль.

Газові редуктори застосовують для харчування зварювальних постів газом з балона. Вони знижують тиск газу до робочого, підтримують його постійним і забезпечують легку регулювання робочого тиску.

Редуктори бувають прямого і зворотного дії, відмінність між якими полягає в тому, що в першому випадку газ з камери високого тиску прагне відкрити клапан, що закриває отвір камери низького тиску, а в другому випадку - закривати клапан. Редуктори пофарбовані в колір балону, забезпечені двома манометрами, один з яких показує тиск газу в балоні, інший - робочий тиск газу.

Ацетиленові генератори призначені для отримання С2 Н2 розкладанням водою карбіду кальцію СаС2 по реакції:

Теоретично для розкладання 1 кг СаС2 треба затратити 0,37м 3 С2 Н2. 1,156 кг гашеного вапна і більше 400 ккал тепла.

Ацетиленові генератори розрізняються:

по продуктивності: від 1 до 80 м 3 / год;

по ряду установок: стаціонарного та пересувного типу;

за принципом взаємодії карбіду кальцію з водою: вода на карбід, вода на карбід -витесненіе, карбід у воду, витіснення, сухого розкладання.

На малюнку 4.2 приведена схема ацетиленового генератора системи вода на карбід. Воду періодично подають на карбід, який знаходиться в кошику 1. Кошик поміщають в горизонтальну циліндричну реторту 2, що герметично закривається зовні. На шляху проходження газу від генератора до зварювальної пальнику встановлюють запобіжні водяні затвори 3, що запобігають проникнення киснево-ацетиленового полум'я в ацетиленовий генератор при його зворотному ударі.

Малюнок 4.2. схема ацетиленового

генератора системи вода на карбід

На малюнку 4.3 надана схема стаціонарного ацетиленового генератора низького тиску типу ГНВ - 1,25, продуктивністю 1,25 м3 / год. Генератор складається з верхньої і нижньої частин, розділених перегородкою 6. У нижній частині уварена реторта 3, в якій знаходиться кошик 2 для карбіду кальцію. Є також витіснювач 11, вимірювач рівня води 8, шланги для подачі води 4 і відведення ацетилену 10, крани для води 5 і газу 12. Всі генератори забезпечені запобіжними водяними затворами.

Для підготовки генератора до роботи необхідно відкрити кришку 1 реторти і завантажити карбід кальцію в кошик, після чого щільно закрити кришку. Закрити кран 5 і відкрити кран 12. Корпус генератора заповнюється водою до рівня шайби-вимірювача 8.

ля пуску генератора необхідно закрити кран 12 і відкрити кран 5. Вода через шланг 4 потрапляє в реторту і змочує карбід кальцію, а що утворюється С2 Н2 через трубку 7 збирається в газозбірнику 15, з нього по трубі 9 при відкритому крані 12 надходить в запобіжний водяний затвор і далі йде до зварювальної пальнику.

Малюнок 4.3. Схема стаціонарного ацетиленового

генератора типу ГНВ - 1,25

В процесі виконання газового зварювання можливі зворотні удари. Зворотний удар - це поширення вибухової хвилі або полум'я в напрямку від пальника до джерела горючого газу. Причинами зворотного удару можуть бути:

значний надлишок кисню (великий тиск, при якому швидкість згоряння пального газу перевищує швидкість витікання газу з пальника);

закупорка мундштука наконечника пальника. Це відбувається в результаті розбризкування металу і попадання гарячої краплі в вихідний отвір мундштука;

нагрів наконечника, при якому С2 Н2 вибухає всередині пальника.

Для захисту генераторів від зворотних ударів застосовуються запобіжні, найчастіше водяні, затвори. Дія водяного затвора відкритого і закритого типів базується на тому, що вибухова хвиля і полум'я, що рухаються назустріч потоку горючого газу, виводяться в атмосферу або гасяться всередині затвора.

Для стаціонарного ацетиленового генератора типу

ГНВ - 1,25 використовується водяний затвор відкритого типу. Затвор через воронку 13 заповнюють водою до рівня контрольного крана 19. При нормальній роботі С2 Н2 проходить по газовідвідної трубці 17, що знаходиться в запобіжної трубі 14 корпусу 16, через шар води і накопичується у верхній частині корпусу. Для запобігання виходу газу в атмосферу служить рассекатель 20. З верхньої частини С2 Н2 через ніпель 18 надходить до зварювальної пальнику. При зворотному ударі вибухова хвиля тисне на воду, яка заходить в отвір 21 газопідвідної трубки і створює водяну пробку, перегороджуючи доступ вибухової хвилі в газопровідної трубку. Суміш згорає газу з водою піднімається через зазор між газопровідної і запобіжної трубками в воронку. Газ виходить в атмосферу, а вода повертається в корпус. Після кожного удару треба перевіряти рівень води в затворі і, в разі потреби, доливати її.