Конспект лекций_Соединения элементов МК

5.3.3. Шланги.

Для подвода к горелке или резаку газообразного или жидкого горючего служат шланги, изготавливаемые из вулканизированной резины с одним или несколькими сло-

ями прокладок из хлопчатобумажной ткани. Шланги рассчитаны на рабочее давление до 1 МПа (10 атм) для кислорода, до 0,3 МПа (3 атм) – для газов. Длина шлангов должна быть не менее 5 м, внутренний диаметр 9,5 мм, наружный – 17,5 22 мм.

Для подвода бензина и керосина используют специальные бензостойкие шланги.

5.3.4. Ацетиленовые генераторы.

Ацетиленовые генераторы служат для получения ацетилена путем взаимодейст-

вия карбида кальция с водой.

Стандартные генераторы имеют производительности от 0,8 до 80 м3/ч.

Изготовляют генераторы стационарного и передвижного типа; последние производительностью не более 3,2 м3/ч. По рабочему давлению различают генераторы: низко-

го – до 0,01 МПа (0,1 атм), среднего 0,01 0,15 МПа (0,1 1,5 атм) и высокого – более

0,15 МПа (1,5 атм) давления.

По способу взаимодействия карбида кальция с водой различают три основные си-

стемы генераторов (рис. 5.3):

1. «Карбид в воду» (рис. 5.3 а) – система наилучшая; разложение карбида проис-

ходит до конца, зона реакции хорошо охлаждается, ацетилен промывается; выход ацетилена около 95%;

2. «Вода на карбид» (рис. 5.3 б) – вода периодически подается на карбид; реакция проходит с недостаточным количеством воды; возможен перегрев и полимеризация;

куски карбида обволакиваются гашеной известью; выход ацетилена 85 90%; 3. Контактная (рис. 5.3 в) – вода и карбид кальция периодически приводятся в

соприкосновение; охлаждение недостаточно, возможен перегрев ацетилена и поли-

меризация; это наихудшая система по выходу и качеству ацетилена; применяется для малопроизводительных переносных генераторов благодаря простоте конструкции.

59

а)

карбид С2Н2 кальция

шибер

пузырьки	в)	ацетилен
ацетилена	вода	С2Н2
	козина с
	карбидом

решетка

гашеная известь

б)

вода

С2Н2

вода

ацетилен

резервуар с водой

реторта для загрузки корзины

корзина с карбидом

Рис. 5.3. Схемы систем ацетиленовых генераторов

а) «карбид в воду»; б) «вода на карбид»; в) контактная

Существуют варианты мокрого и сухого процесса и комбинированные системы – «вода на карбид» и «вытеснение воды».

Типы применяемых генераторов. В строительстве применяют более удобные пе-

редвижные генераторы низкого давления типов МГ, ГНВ, АНВ и среднего давления ти-

пов АСМ, ГВР и др.

Генератор ГНВ-1,25 работает по комбинированной системе «вода на карбид» и «вытеснение воды» (рис. 5.4).

60

				13
	12								2
11
												3
										4
											5
10
													6

газ

9

7

8

Рис. 5.4. Комбинированная схема системы работы генератора

1 – корпус; 2 – труба; 3 – перегородка; 4 – трубка; 5 – кран; 6 – резиновый шланг; 7 – реторта; 8 – корзина; 9 – контрольный кран;

10 – водяной затвор; 11 – воронка; 12 – кран; 13 – трубка; 14 – сосуд

Такое устройство генератора позволяет обеспечить автоматическую регулировку процесса разложения карбида кальция в реторте в зависимости от расхода газа. Генера-

тор имеет высокий коэффициент использования карбида кальция, т.к. не допускает вы-

хода газа в атмосферу при прекращении его отбора.

При централизованном газоснабжении используют стационарные генераторы среднего давления типов ГВР-3, ГРК-10-57, ГСД-5 «Автоген-М» и другие, работающие по различным системам.

5.3.5. Предохранительные затворы.

В качестве предохранительных затворов ацетиленовых генераторов применяют:

1.Жидкостные или водяные.

2.Сухие.

Они служат для предохранения агрегатов от обратного удара. Обратный удар – это воспламенение ацетилено-кислородной смеси внутри горелки с распространением

61

пламени внутри ацетиленового шланга в направлении к ацетиленовому генератору, что

может вызвать взрыв и разрушение генератора.

Конструкция водяных затворов низкого и среднего давления и схема работы представлены на рис. 5.5.

б)

продукты

а)

газ

горения

1

2

вода

капли воды с

1

продуктами

горения

газ

обратный

в линию

удар

2

газ

пополнение

воды

пузырьки С2H2

в)

6

газ в линию

5

наполнение

воды

	7	г)	7
		6
	2
		обратный	2	продукты
	2 2
	С Н (газ)	удар		горения
	пузырьки	5
	С2Н2			давление
				продуктов
	газ			сгорания

3

3

4

	запирание	4
1	клапаном	1
	канала

Рис. 5.5. Принципиальная схема устройства и работы водяного затвора

1 – трубка подвода газа; 2 – предохранительная трубка; 3 – обратный клапан; 4 – газораспределитель; 5 – каплеотбойник;

6 – штуцер для шланга; 7 – мембрана

62

5.3.6. Горелки для газовой сварки.

Горелки для газовой сварки выпускают двух основных типов – безинжекторные (высокого давления) и инжекторные (низкого давления), работающие при давлении го-

рючего газа соответственно 39 98 кПа (0,4 1 атм) и 0,9 3,9 кПа (0,01 0,04 атм).

На рис. 5.6. приведена схема безинжекторной горелки.

Горючий

Горючая

Рис. 5.6. Схема безинжекторной сварочной горелки

1 – ниппель горючего газа; 2 – кислородный ниппель; 3 – рукоятка; 4, 5 – вентили регулировки горючего газа и кислорода; 6 – корпус; 7 – накидная гайка; 8 – смесительная камера; 9 – трубка наконечника; 10 – мундштук

Сварочная горелка работает нормально при определенной постоянной скорости

истечения газовой смеси из мундштука (70 160 м/с), которая зависит от состава газовой

смеси, диаметра выходного канала и конструкции мундштука. Требуемое давление по-

рядка 0,05 0,07 МПа (0,5 0,7 атм).

Схема инжекторной горелки, которая чаще всего применяется при газовой сварке,

дана на рис. 5.7.

Горючий

Рис. 12.7. Схема инжекторной горелки для газовой сварки

1 – корпус (ствол); 2 – накидная гайка; 3 – наконечник; 4 – мундштук; 5 – смесительная камера; 6 – инжектор; 7, 8 – регулировочные вентили соответственно горючего газа и кислорода; 9, 10 – ниппели соответственно горючего газа и кислорода

63

Кислород под давлением 0,3 0,4 МПа (3 4 атм) поступает через ниппель и регу-

лировочный вентиль 8 в конус инжектора 6, проходит по узкому каналу инжекторного конуса и с большой скоростью выходит в расширяющуюся камеру смешения 5. При этом кислород создает значительное разрежение в камере инжектора, принудительно засасывая горючий газ, поступающий через ниппель и вентиль 7. Из камеры смешения 5

горючая смесь движется с необходимой скоростью по трубке наконечника 3 и выходит из горелки по каналу мундштука 4. Сгорая, смесь образует сварочное пламя.

Для сварки металла различной толщины горелки снабжаются комплектом смен-

ных наконечников, присоединяющихся к корпусу горелки накидными гайками.

Наибольшее распространение получили инжекторные горелки типа ГС-3, «Звез-

дочка», «Звезда». Горелки ГС-3 и «Звезда» имеют по семь сменных наконечников и предназначены для сварки металла толщиной от 0,5 до 30 мм; «Звездочка» имеет 4

сменных наконечника и пригодна для сварки металла толщиной 0,2 4 мм.

При работе с инжекторными горелками необходимо соблюдать правила:

1) перед зажиганием пламени сначала открыть кислородный вентиль (для разре-

жения), а затем вентиль горючего; при тушении закрыть в обратном порядке; 2) при обратном ударе закрыть сначала вентиль горючего газа, а затем кислород-

ный;

3) При засорении наконечника прочистку производить латунной иглой, не допус-

кая увеличения размера выходного отверстия.

В безинжекторных горелках горючий газ и кислород подаются примерно под одинаковым давлением до 0,01 0,12 МПа. В них отсутствует инжектор, который заме-

нен простым смесительным соплом.

5.4. Технология газовой сварки

5.4.1. Сварочное пламя.

Качество газовой сварки определяется сварочным пламенем.

Полное сгорание ацетилена происходит по уравнению:

С2 Н2 + 5/2О2 = 2СО2 + Н2О

Эта формула не отражает сложных промежуточных процессов, происходящих в пламени и имеющих существенное значение для сварки, а дает лишь состав начальных и конечных продуктов сгорания ацетилена.

В зависимости от хода реакции сгорания ацетилена сварочное пламя имеет фор-

му, схематически показанную на рис. 5.8, где четко разделяются зоны:

64

1)ядро пламени, ярко светящийся и резко очерченный конус с закругленными концами, состоящее из раскаленных частиц углерода, которые сгорают в наружном слое;

2)восстановительная зона, состоящая из оксида углерода и кислорода, с более

темным чем остальные зоны цветом; температура зоны достигает 3200 С; 3) факел пламени, состоящий из углекислого газа, водяных паров и азота.

Восстановительной зоной пламени пользуются для нагревания и расплавления металла при сварке. Она, кроме высокой температуры, обеспечивает надежную защиту металла от влияния кислорода и азота воздуха.

Соотношением в горючей смеси кислорода и ацетилена определяется три основ-

ных вида пламени: нормальное или восстановительное; окислительное; науглероживающее.

Нормальное пламя образуется при соотношении объема ацетилена к объему ки-

слорода 1/1,1 1/1,3. Увеличенная подача кислорода дает окислительное пламя, имею-

щее более укороченное и заостренное ядро с более бледной окраской и менее резкими очертаниями.

Рис. 5.8. Распределение температур по зонам сварочного пламени

а) нормального ацетиленокислородного; б) метанокислородного; в) пропан-бутан-кислородного; 1 – ядро; 2 – восстановительная зона; 3 – факел; 4 – свариваемый металл; l – длина ядра

С уменьшением подачи кислорода образуется науглероживающее пламя, теряю-

щее свое резкое очертание и имеющее на конце зеленый ореол. Нормальным пламенем пользуются при резке и сварке.

65

5.4.2. Типы сварных соединений и подготовка кромок.

Газовая сварка относится к группе способов сварки плавлением. Существенным технологическим отличием ее от дуговой сварки является плавный и медленный нагрев металла.

Наиболее рациональные соединения при газовой сварке – стыковые. Угловые швы в тавровых, угловых и нахлесточных соединениях используются лишь в случае необходимости ввиду большой трудоемкости выполнения швов и опасности возникнове-

ния больших термических напряжений. Тавровые, например, при приварке трубопро-

водных муфт, косынок и т.д. (t 3 мм).

При сварке стали толщиной до 4 мм используют стыковые соединения без раз-

делки кромок или с отбортовкой (рис 5.9), без присадочного прутка. Стыковые соеди-

нения при толщине стали до 2 мм сваривают без зазора. При толщине металла 5 15 мм для стыковых соединений применяют V-образную разделку кромок, при толщине более

12 15 мм – Х-образную или U-образную разделку. Однако, газовую сварку при толщи-

нах более 15 20 мм применять нерационально.

Прихватки при толщине металла до 3 мм ставят длиной l = 5 мм с шагом

а = 5 100 мм; при толщине более 3 мм – длиной 20 30 мм и шагом 300 500 мм.

t < 4 мм

70-90

t = 5...15 мм

t < 2 мм

70-90

t > 12 мм

Рис. 5.9. Подготовка кромок деталей под газовую сварку

5.4.3. Режимы и способы газовой сварки

Режим газовой сварки характеризует удельная мощность пламени, т.е. часовой расход ацетилена в литрах, отнесенный к 1 мм толщины свариваемого металла. Напри-

мер, для сварки малоуглеродистой стали на 1 мм толщины, расход ацетилена составляет

66

100 150 л. К параметрам режима сварки относят скорость сварки Vсв, диаметр приса-

дочного прутка (проволоки) dпр и угол наклона горелки к оси шва.

Ручная газовая сварка выполняется двумя способами: левым и правым (рис.5.10). В первом случае горелку перемещают справа налево, во втором – слева направо.

При левом способе сварки лучше вести наблюдение за швом, но хуже используется сва-

рочное тепло, во втором – наоборот. Кроме того, при правом способе сварки улучшается газовая защита шва, увеличивается производительность на 10 20% и уменьшается на

10 15% расход газов.

Расплавление металла и присадочного прутка должно производиться восстанови-

тельной зоной, для чего ядро пламени должно быть на расстоянии 2 6 мм от металла.

Скорость нагрева металла регулируют углом наклона мундштука горелки к по-

верхности металла – чем больше угол ближе к 90 , тем меньше время нагрева. На рис. 5.11 представлена схема углов наклона горелки в зависимости от толщины свариваемого металла.

Vсв

присадочная

проволока

Vсв

присадочная

проволока

Рис. 5.10. Способы газовой сварки

а) левый; б) правый; в) траектория движения сварочной проволоки и горелки при левом способе; г, д – то же, при правом способе

67

Рис. 5.11. Рекомендуемые углы наклона мундштука горелки при сварке металла различ-

ной толщины ацетиленокислородным пламенем

При сварке сварщик сообщает горелке поступательное и поперечно-

колебательное движения, типы которых представлены на рис. 12.10. Аналогичные дви-

жения придаются присадочной проволоке.

Пространственные положения при газовой сварке могут быть любые (рис. 5.12). При сварке малоуглеродистой стали толщиной до 15 мм диаметр присадочного

прутка (проволоки) применяют равным 0,5 t при правом способе сварки и 0,5 t + 1 мм – при левом.

Vсв

Vсв

св	св
V	V

Vсв

Рис. 5.12. Сварка швов в различных пространственных положениях

а) вертикальных швов снизу вверх (обычная сварка); б) то же (сварка сквозным вали-

ком); в) горизонтальных швов; г) потолочных швов.

Направление сварки показано стрелками Vсв

68