3 Аргоно-дуговая сварка
При аргоно-дуговой сварке электрод, дугу и сварочную ванну изолируют от воздействия атмосферного воздуха непрерывным потоком газообразного аргона. Аргон из баллона через редуктор подают в сварочную горелку. Горелка имеет вмонтированный электрод и кольцевой канал. Поступающий по кольцевому каналу аргон окружает электрод и дугу концентричной струей, создавая в зоне сварки защитную газовую оболочку (рисунок 10).
При аргоно-дуговой сварке отпадает необходимость в применении защитных флюсов или электродов с обмазкой. Сварочный шов получается чистый, свободный от шлака. Высокая плотность тока обеспечивает высокую концентрацию тепла, что способствует уменьшению коробления изделия. Сварка может производиться в любых пространственных положениях. В процессе сварки можно наблюдать за открытой дугой.
При аргоно-дуговой сварке используют неплавящиеся вольфрамовые электроды диаметром 1,5—6 мм и плавящуюся электродную проволоку диаметром 0,5— 2,0 мм. Расход аргона 2—18 л/мин.
Аргоно-дуговую сварку плавящимся электродом ведут главным образом постоянным током при обратной полярности. Катодное распыление металла детали и бомбардировка поверхности сварочной ванны положительными ионами разрушают окисные и нитридные пленки и другие загрязнения свариваемых поверхностей. Это улучшает качество сварки активных металлов и обеспечивает более высокую производительность.
1 — мундштук; 2 — канал для подачи аргона; 3— электрод;
4 — дуга; 5 — изделие; 6 — присадочная проволока
Рисунок 10 – Дуговая сварка в защитной среде
Катодное распыление – разрушение поверхности твёрдого тела при бомбардировке его ионами.
Аргоно-дуговая сварка плавящимся электродом может быть использована для соединения практически всех сталей и цветных металлов.
4 Дуговая резка металлов
Дуговую резку металлов можно производить угольным и металлическим электродами путем выплавления расплавленного металла дугой в месте реза.
Резку угольным электродом производят постоянным током. При резке угольным электродом получаются неровные края, натеки, большая ширина реза и т. д., поэтому она применяется (при отсутствии кислородной резки) при разборке старых металлоконструкций, удалении литников и прибылей в отливках.
При помощи металлического электрода можно подвергать резке металл толщиной до 20 мм. Но и этот способ резки нельзя считать экономически выгодным, так как он дает малую производительность и требует большого расхода электродов. Поверхность реза в этом случае получается неудовлетворительного качества, как и при резке угольным электродом.
5 Газовая сварка
Газовой сваркой называется процесс соединения двух, деталей, при которой нагрев и расплавление кромок этих деталей происходит под действием тепла кислородно-газового пламени.
Газовая сварка применяется при сварке изделий из стали небольших толщин, цветных металлов и сплавов, при сварке чугуна, при выполнении сложных ремонтных работ.
При газовой сварке в качестве горючих применяются в смеси с кислородом ацетилен, водород, природные газы (метан), коксовые и другие газы, а также пары керосина и бензина.
Кислород — газ, не имеющий запаха, вкуса и цвета, не относится к числу горючих газов, но активно поддерживает горение.
Процесс горения газов заключается в соединении их с кислородом; горение в кислороде характеризуется образованием яркого пламени, обладающего высокой температурой. Кислород вступает в химическое соединение с металлами и их сплавами. При температуре —183° кислород превращается в прозрачную, голубую жидкость. При испарении 1 л жидкого кислорода образуется 790 л газообразного. Это обстоятельство используют для дешевой транспортировки кислорода. Газообразный кислород перевозят в стальных баллонах. Баллон емкостью 40 л содержит 6 м3 газообразного кислорода под давлением 150 ат. Кислородные баллоны окрашивают в синий цвет.
Ацетилен. Для газовой сварки широко применяется ацетилен. Он выделяет наибольшее количество тепла и развивает наибольшую температуру при сгорании в кислороде (3100—32000С).
Ацетилен (С2Н2) — газ, представляющий собой химическое соединение двух веществ — углерода и водорода; имеет резкий неприятный запах. Ацетилен получается из карбида кальция при действии воды по реакции:
СаС2 + 2Н2О = Са (ОН) 2 + С2Н2 + 30,4 ккал/моль. |
При этом выделяется большое количество тепла.
Карбид кальция получается из извести и угля путем сплавления их в электропечах. При разложении 1 кг карбида кальция получается 250—300 л ацетилена.
Ацетилен образуется в специальных аппаратах — ацетиленовых генераторах.
Пары бензина и керосина, применяемые в качестве горючих газов при газовой сварке, отличаются вредностью и способностью взрываться в смеси с воздухом. Поэтому при работе с бензином и керосином нужно соблюдать меры предосторожности. Температура бензино-кислородного пламени 2400—25000С, керосино-кислородного — 2200—2300°С.
Заменители ацетилена при газовой сварке и резке. Для газовой сварки применяются дешевые горючие газы: коксовый, природный, метан и др.
Температура сгорания коксового газа в кислороде 1800-2000°. Стоимость коксового газа значительно ниже стоимости ацетилена. Применение коксового газа ограничивается, как правило, теми заводами, на которых он производится.
В связи с большими разработками месторождений природного газа и сооружений магистральных трубопроводов для передачи этого газа в промышленные центры страны, значительное применение для газовой резки находит природный газ.
Природный газ состоит в основном из метана (95%) с большой примесью азота (до 3%) и различных углеводород.
Метан представляет собой соединение углерода с водородом. Температура пламени при сгорании метана в кислороде 1900— 2000°. «Нефтяные газы»—отходы, получаемые при перегонке нефти. Нефтяной газ при сгорании в кислороде дает пламя с температурой 2300—2400°.
Наиболее полноценным заменителем ацетилена при газовой резко является водород, при помощи которого можно производить резку металла больших толщин (до 1000 мм). Водород получается из воды путем электролиза. В качестве горючего при резке могут быть также применены газы; псевдобутилен — отход при производстве синтетического каучука; генераторный газ, получающийся в больших количествах на металлургических заводах, и др.