.

Технология оборудования сварки

Язык: русский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 622
Скачать документ

Российский государственный профессионально педагогический университет

Контрольная работа

По предмету: «Технология и оборудование сварки»

Вариант 9

Выполнил студент гр. ЗСМ 411

Соколов М. В.

Проверил Преподаватель

_________________

Екатеринбург

2004

Содержание

1.Описать конструкцию и принцип действия

универсальных газовых горелок

(с указанием марки и технических характеристик) для

сварки, резки и подогрева металлов. 3

2. Обосновать выбор технологии газовой сварки

легированной стали З0ХГСА. При рассмотрении

этого вопроса выявить связь выбранного режима

(предварительного, сопутствующего и последующего

подогрева) с составом стали, структурными

изменениями в металле шва и зоне термического

влияния. Результаты оформить в виде таблиц. 9

3. Условия и требования к разрезаемому металлу,

определяющие возможность протекания процесса резки.

Рассчитать расход режущего кислорода при

ручной кислородной резке

стали толщиной 50-100мм и 500мм. 13

4. Список литературы 16

1.Описать конструкцию и принцип действия универсальных газовых горелок
(с указанием марки и технических характеристик) для сварки, резки и
подогрева металлов.

Горелка – это устройство, предназначенное для получения пламени
необходимой тепловой мощности, размеров и формы. Все существующие
конструкции газо-плазменных горелок можно классифицировать следующим
образом:

1) по способу подачи горючего газа в смесительную камеру — инжекторные
и безынжекторные;

2) по мощности пламени — микро мощности (10—60 дм3/ч ацетилена); малой
мощности (25—400 дм3/ч ацетилена); средней мощности (50—2800 дм3/ч
ацетилена) и большой мощности (2800— 7000 дм3/ч ацетилена);

3) по назначению — универсальные (сварка, резка, пайка, наплавка,
подогрев); специализированные (только сварка или только подогрев,
закалочные и пр.);

4) по числу рабочих пламен — одноплеменные и многопламенные;

5) по способу применения — для ручных способов газопламенной обработки;
для механизированных процессов.

Инжекторные горелки. Кислород через ниппель / инжекторной горелки
проходит под избыточным давлением 0,1—0,4 МПа (1 — 4 кгс/см2) и с
большой скоростью выходит из центрального канала инжектора 8 (рис. 1).
При этом струя кислорода создает разрежение в ацетиленовых каналах
рукоятки 3, за счет которого ацетилен подсасывается (инжектируется) в
смесительную камеру 10, откуда образовавшаяся горючая смесь направляется
в мундшук 13 и на выходе сгорает. Инжекторные горелки нормально работают
при избыточном давлении поступающего ацетилена 0,001 МПа (0,01 кгс/см2)
и выше.

Повышение давления горючего газа перед горелкой облегчает работу
инжектора и улучшает регулировку пламени, хотя при этих условиях
приходится прикрывать вентиль горючего газа на горелке, что может
привести к возникновению хлопков и обратных ударов пламени. Поэтому при
использовании инжекторных горелок рекомендуется поддерживать перед ними
давление ацетилена (при работе от баллона) в пределах 0,02—0,05 МПа
(0,2—0,5 кгс/см2).

Рис. 1. Инжекторная горелка:

1 — кислородный ниппель; 2 — ацетиленовый ниппель; 3 — рукоятка; 4 —
кислородная трубка; 5 — вентиль для кислорода; 6 — корпус; 7 — вентиль
для ацетилена; 8 — инжектор; 9 — накидная гайка; 10 — смесительная
камера; 11 — наконечник; 12 — соединительный ниппель; 13 — мундштук

Инжекторные горелки рассчитывают таким образом, чтобы они обеспечивали
некоторый запас ацетилена, т. е. при полном открытии ацетиленового
вентиля горелки расход ацетилена увеличивался бы по сравнению с
паспортным для инжекторных горелок — не менее чем на 15%; для
инжекторных резаков — не менее чем на 10% максимального паспортного
расхода ацетилена.

На рис. 2 показаны в качестве примера конструкции инжекторных горелок
средней мощности ГС-3 и малой мощности ГС-2 для сварки металлов. Горелки
снабжают набором сменных наконечников, различающихся расходом газа и
предназначаемых для сварки металлов разной толщины. Номер требуемого
наконечника выбирают в соответствии с требуемой тепловой мощностью
пламени, выраженной в дм3/ч ацетилена. К рукоятке горелки ГС-3 можно
присоединять и другие наконечники, например многопламенные для
подогрева, для пайки, вставные резаки для резки металла

Рис. 2. Внешний вид и разрез горелок

а)— типа ГС-3; б) — типа ГС-2; 1 — трубка наконечника; 2 —
смесительная камера; 3 и 5 — уплотнительные кольца из масло термостойкой
резины; 5 — маховичок; 6 — шариковый клапан; 7 — пластмассовая
рукоятка; 8 — ацетиленовый ниппель; 9 — корпус; 10 —
инжектор; 11 — накидная гайка; 12 —
мундштук

Для сварки и наплавки металлов большой толщины, нагрева и других работ,
требующих пламени большой мощности, используют инжекторные горелки ГС-4
с наконечниками № 8 и 9:

№ наконечника 8 9

Расход газов, дм3/ч:

ацетилена…… 2800—4500 4500—7000

кислорода…… 3100—5000 5000—8000

Толщина свариваемой

стали, мм……. 30—50 50—100

В наконечниках ГС-4 инжектор и смесительная камера установлены
непосредственно перед мундштуком. Горючий газ подается в инжектор по
трубке, расположенной внутри трубки подачи кислорода. Этим
предупреждается нагревание горючего газа и смеси отраженной теплотой
пламени, что снижает вероятность обратных ударов пламени и хлопков при
использовании пламени большой мощности. Горелка ГС-4 может работать на
пропан бутане, для чего снабжена двумя наконечниками с сетчатыми
мундштуками, рассчитанными на расходы: № 8 — пропан бутана 1,7—2,7,
кислорода 6—9,5 м3/ч; № 9 — пропан бутана 2,7—4,2, кислорода 9,5— 14,7
м3/ч.

Рис. 3. Наконечник с подогревателем для сварки на пропан бутане

1 — мундштук; 2 — подогревающая камера; 3 —
подогреватель; 4 — сопла подогревателя; 5 — трубка горючей смеси;
6 — подогревающие пламена.

Мундштуки горелок малой мощности или имеющих водяное охлаждение
изготовляют из латуни ЛС59-1. В горелках средней мощности мундштуки для
лучшего отвода теплоты изготовляют из меди МЗ или хромистой бронзы
Бр Х0,5, к которой не так пристают брызги расплавленного металла. Для
получения пламени правильной формы и устойчивого его горения выходной
канал не должен иметь заусенцев, вмятин и других дефектов, а внутренняя
поверхность канала должна быть чисто обработана. Снаружи мундштук
рекомендуется полировать.

Горелки для газов заменителей отличаются от ацетиленовых тем, что
снабжены устройством для дополнительного подогрева и перемешивания
газовой смеси до выхода ее из канала мундштука. Серийно выпускаемые
горелки ГЗУ-2-62 и ГЗМ-2-62М для этого имеют подогреватель и
подогревательную камеру, расположенные на наконечниках между трубкой
подвода горючей смеси и мундштуком (рис. 3). Часть потока смеси (5—10%)
выходит через дополнительные сопла подогревателя и сгорает, образуя
факелы, подогревающие камеру из коррозионно-стойкой стали. Температура
смеси на выходе из мундштука повышается на 300—350° С и соответственно
возрастает скорость сгорания и температура основного сварочного пламени.
Горелки могут работать на пропан-бутан-кислородной и метан-кислородной
смеси; ими можно сваривать стали толщиной до 5 мм (в отдельных случаях
до 12 мм) с удовлетворительными показателями по производительности и
качеству сварки. Наконечники этих горелок рассчитаны на следующие
расходы газов:

№ наконечника 0 1 2 3

Расход, дм3/ч:

пропан-бутана 15—40 30-70 70—140 140-240

кислорода 50—140 105—260 260—540 520-840

№ наконечника 4 5 6 7

Расход, дм3/ч:

пропан-бутана 240—400 400—650 650—1050 1650—1700

кислорода…….. 840—1400 1350—2200 2200—3600 3500—5800

При переводе на пропан-бутан горелок, рассчитанных для работы на
ацетилене, следует брать наконечник, на два номера больший, и ввертывать
в него мундштук, на один номер больший, а инжектор — на один номер
меньший, чем при сварке металла той же толщины на ацетиленокислородной
смеси.

Специальные наконечники. Для сварки в тяжелых условиях нагрева, например
крупных чугунных отливок с подогревом, применяют специальные
теплоустойчивые наконечники НАТ-5-6 и НАТ-5-7. В этих наконечниках
мундштук и трубка снабжены теплоизоляционной прослойкой из асбеста,
разведенного на воде или жидком стекле, и покрыты сверху кожухом из
стали Х25Т. Они могут длительно работать без хлопков и обратных ударов.
Для этих работ используют также обычные наконечники, снабженные
дополнительной трубкой для подвода охлаждающего воздуха.

Безынжекторные горелки. В отличие от инжекторных в данных горелках
сохраняется постоянный состав смеси в течение всего времени работы
горелки, независимо от ее нагрева отраженной теплотой пламени. В,
инжекторных же горелках нагрев мундштука и смесительной камеры ухудшает
инжектирующее действие струи кислорода, вследствие чего поступление
ацетилена уменьшается и смесь обогащается кислородом. Это приводит к
хлопкам и обратным ударам пламени, — приходится прерывать сварку и
охлаждать наконечник.

Безынжекторные горелки, в которых ацетилен и кислород поступают в
смесительное устройство под равными давлениями, при нагревании не меняют
состава смеси, поскольку при нагревании мундштука если и уменьшается
поступление газов в горелку, то оно одинаково как для кислорода, так и
для ацетилена. Следовательно, относительное содержание их в смеси, т. е.
состав смеси, остается постоянным. На рис. 4, а показана схема
безынжекторной горелки, на рис. 4, б — схема устройства для питания
безынжекторной горелки ГАР (равного давления).кислородом и ацетиленом
через постовой беспружинный регулятор ДКР (см. рис. 23). Горелка ГАР
комплектуется семью наконечниками на расходы ацетилена 50—2800 дм3/ч.
Каждый наконечник имеет смесительную камеру с двумя калиброванными
отверстиями: центральным для кислорода и боковым для ацетилена.

Рис 4. Безынжекторная горелка

1 — мундштук; 2 — трубка наконечника; 3 — вентиль кислорода; 4 — ниппель
кислорода; 5 — ниппель ацетилена; 6 — вентиль ацетилена; 7 — редуктор
кислородный; 8 — редуктор ацетиленовый; 9 — регулятор ДКР; 10 — шланги;
11 — горелка ГАР

Камерно-вихревые горелки. Для некоторых процессов газопламенной
обработки — нагрева, пайки, сварки пластмасс и т. п. не требуется
высокой температуры ацетиленокислородного пламени. Для этих процессов
можно использовать камерно-вихревые горелки, работающие на
пропано-воздушной смеси. В этих горелках вместо мундштука имеется камера
сгорания, в которую поступают пропан и воздух под давлением 0,05—0,2 МПа
(0,5—2 кгс/см2). Пропан подается в камеру через центральный канал, а
воздух, вызывающий также вихреобразование, поступает по многозаходной
спирали, обеспечивающей «закрутку» газовой смеси в камере сгорания.
Продукты сгорания выходят через концевое сопло камеры сгорания с большой
скоростью, образуя пламя достаточно высокой температуры (1500—1600° С).
Горелки позволяют получать пламя с температурой 350—1700° С.

Горелки специальные. К таким горелкам относятся, например,
многопламенные для очистки металла от ржавчины и краски; газо-воздушные
для пайки и нагрева, работающие на ацетилене газах заменителях; керосино
кислородные для распыленного жидкого горючего; многопламенные
кольцевые для газопрессовой сварки; для поверхностной закалки; для
пламенной наплавки; для сварки термопластов и многие другие.

Принципы устройства и конструкции их во многом аналогичны используемым
для сварочных горелок. Отличие состоит в основном; в тепловой мощности и
размерах пламени или суммы пламен (при многопламенных горелках), а также
размерах и форме мундштука. 2. Обосновать выбор технологии газовой
сварки легированной стали З0ХГСА. При рассмотрении этого вопроса выявить
связь выбранного режима (предварительного, сопутствующего и последующего
подогрева) с составом стали, структурными изменениями в металле шва и
зоне термического влияния. Результаты оформить в виде таблицы.

Газовая сварка характеризуется высокими значениями вводимой в изделие
удельной энергии ?и достигающими величин порядка 200—400 Дж/мм2, большей
зоной теплового влияния, меньшей производительностью, чем дуговая
сварка.

Газовую сварку применяют при изготовлении и ремонте изделий из
тонколистовой стали; при ремонтной сварке литых изделий из чугуна,
бронзы, алюминиевых сплавов; при монтажной сварке стыков трубопроводов
малых и средних диаметров (до 100 мм) с толщиной стенки до 5 мм и
фасонных частей к ним; при сварке узлов конструкций из тонкостенных
труб; при сварке изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни и
свинца; при наплавке латуни и бронзы на детали из стали и чугуна; при
наплавке твердых и износоустойчивых сплавов, а также при сварке ковкого
и высокопрочного чугуна с применением прутков из латуни и бронзы.

Газовой сваркой можно сваривать почти все металлы, используемые в
технике. Чугун, медь, латунь, свинец легче поддаются газовой сварке, чем
дуговой. Простота оборудования, независимость от источника
энергоснабжения, возможность широкого регулирования скорости нагрева и
охлаждения металла при сварке позволяют применять этот процесс при
ремонтных и монтажных работах. Сталь толщиной свыше 6 мм газовой сваркой
соединяют редко.

Таблица 1.

Влияние примесей на свойства металла шва и около шовной зоны

Наименование, химический символ примеси В каком виде находится примесь в
металле Взаимодействие с кислородом металла сварочной ванны, шлака, газа
Дефекты сварной конструкции Причины образования трещин Допустимость
(желательна \нежелательна) присутствия примеси в Максимально допустимое
содержание примеси в % Характерные свойства основного металла при
наличии данной примеси Свариваемость металла

В около шовной зоне В металле шва Холодных Горячих Основном металле
Присадочной проволоке

Включение окислов, непровар

Таблица 2.

Свариваемый металл Пламя и его мощность дм3/ч Присадочная проволока
Флюсы Термообработка после сварки Способ сварки Наличие трещин Нагрев
перед сваркой Свариваемость

1 2 3 4 5 6 7 8 9

30ХГСА 75-100 Св-08

Св-08А

Св-18ХГСА

Св-18ХМА

3. Условия и требования к разрезаемому металлу, определяющие
возможность протекания процесса резки. Рассчитать расход режущего
кислорода при ручной кислородной резке стали толщиной 50-100мм и 500мм.

Подвергаемый газовой резке металл должен удовлетворять ряду определенных
условий (требований).

Температура плавления металла должна быть выше температуры воспламенения
его в кислороде (температуры начала интенсивного окисления металла). В
противном случае металл под действием подогревающего пламени резака
будет плавиться и принудительно удаляться кислородной струей без
необходимого окисления, характеризующего процесс газовой резки. При этих
условиях шлак не образуется, и расплавляемый металл, трудно удаляемый
кислородной струей, будет образовывать на кромках реза наплывы. При этом
производительность процесса крайне низкая, рез большой ширины и
исключительно неровный.

Низкоуглеродистая сталь этому условию удовлетворяет. Температура ее
плавления составляет ~ 1500° С, а температура воспламенения в кислороде
1350—1360° С. Однако с повышением содержания углерода в стали
способность ее поддаваться газовой резке падает (так как температура
плавления стали снижается, а температура воспламенения в кислороде
возрастает). Кроме того, в образующихся при резке шлаках увеличивается
количество не окисленного железа, сильно затрудняющего процесс резки
из-за образования грата (сплава шлака с металлом), трудно отделяемого от
кромок реза. Тем более не поддается газовой резке чугун, содержание
углерода в котором составляет более 1, 7%.

Температура плавления металла должна быть выше температуры плавления
образуемых в процессе резки окислов.

Низкоуглеродистая сталь образует три окисла железа: FeO с температурой
плавления 1270° С, Fe3O4 с температурой плавления 1538°С и Fe2. O3 с
температурой плавления 1562°С. Допуская, что нее эти окислы железа
присутствуют в шлаке, температура плавления которого в среднем ниже
1500° С, можно считать, что низкоуглеродистая сталь удовлетворяет и
этому условию, тем более, что на поверхности ее при нагревании не
образуется пленки тугоплавких окислов, препятствующих контакту
кислородной струи с металлом. Однако целый ряд металлов и сплавов,
например алюминий, магний, сплавы этих металлов, а также
высоколегированные стали, содержащие высокий процент хрома, этому
условию резки не удовлетворяют. При нагревании этих сплавов в процессе
резки на их поверхности образуется пленка тугоплавкого окисла,
изолирующая металл от контакта с кислородом.

Тепловой эффект образования окисла металла должен быть достаточно
высоким. Это условие диктуется тем, что при резке стали, подогревающее
пламя резака сообщает металлу сравнительно небольшую часть теплоты —
около 5—30% ее общего количества, выделяемого в процессе резки.
Основное же количество теплоты (70—95%) выделяется при окислении
металла.

Низкоуглеродистая сталь образует при резке три окисла железа, выделяющих
при своем образовании в среднем около 627 — 666, 8 кДж/моль (150—160
ккал/г-мол). Этого количества теплоты оказывается достаточно, для
протекания эффективного процесса газовой резки стали.

Иначе обстоит дело с резкой меди и ее сплавов. Помимо высокой тепло
производительности меди, сильно затрудняющей начало процесса резки,
главной причиной, делающей газовую резку меди невозможной, является
низкое тепловыделение при окислении, поскольку при образовании СиО
выделяется теплоты всего 156, 8 кДж/моль (37, 5 ккал/г-мол), а при
образовании Си2О 169, 7 кДж/моль (40, 6 ккал/г-мол). Этого количества
теплоты для начала и поддержания процесса резки меди недостаточно, в
связи с чем процесс газовой резки этого металла невозможен.

Консистенция образующихся окислов Должна быть жидкой, т. е. появляющиеся
при резке шлаки должны быть жидкотекучими. Это условие хорошо
выполняется при резке низко- и среднеуглеродистой стали,
низколегированной стали и титановых сплавов.

Газовая резка сплавов, содержащих высокий процент кремния пли хрома
сильно затруднена или невозможна. Так, например, невозможна резка серого
чугуна, содержащего высокий процент кремния (до 3,5—4,5%), окись
которого (SiO2) сильно повышает вязкость.

Теплопроводность металла должна быть возможно низкой. В противном случае
бывает трудно, а иногда и невозможно (при большой массе
высокотеплопроводного металла) достигнуть концентрированного нагрева
металла.

Низкоуглеродистая сталь, теплопроводность которой невелика {коэффициент
теплопроводности ? = 0,63 Дж/(см. сК) [?, = 0,12 кал/(см. -с-° С]}, не
вызывает трудностей ни в начальный момент, ни в процессе резки. В этом
случае подогрев металла в начальной точке реза до воспламенения
осуществляется быстро, без заметного отвода теплоты в массу разрезаемого
металла.

Что касается начального подогрева до воспламенения таких металлов, как
медь и алюминий, то для этих металлов из-за высокой теплопроводности
начальный подогрев связан с большими трудностями и в большинстве случаев
становится возможным только после предварительного подогрева разрезаемых
листов или заготовок до достаточно высокой температуры (меди до 700—800°
С, алюминия до 300—500° С). Высокая теплопроводность меди и алюминия —
одна из причин, затрудняющих и делающих невозможной газовую резку этих
металлов.

Анализируя приведенные выше условия газовой резки, можно констатировать,
что всем этим условиям хорошо удовлетворяет чистое железо и
низкоуглеродистая сталь. С повышением содержания углерода в стали
способность ее поддаваться газовой резке падает.

Список литературы

А. И. Акулов, Г. А. Бельчук, В. П. Демянцевич «Технология и оборудование
сварки плавлением»

Г. Б. Евсеев, Д. Л. Глизманенко «Оборудование и технология газопламенной
обработки металлов и неметаллических материалов»

Г. Л. Петров «Сварочные материалы»

PAGE

PAGE 14

(Соколов Максим Викторович, РГППУ, «Технология оборудования сварки».

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2019