Сварка в нижнем положении затруднений не вызывает и не требует каких-либо специальных приемов. Сварку вертикальных швов снизу вверх удобнее выполнять левым способом (рис. 87, а). Горизонтальные швы чаще выполняют правым способом (рис. 87, б), при котором газовый поток пламени направлен на шов и тем самым препятствует стеканию металла из сварочной ванны. В этом случае в отличие от обычного правого способа сварку ведут справа налево, а сварочной ванне придают некоторый наклон, облегчающий формирование шва. Потолочные швы также лучше сваривать правым способом (рис. 87, в), в этом случае конец присадочной проволоки и давление газового потока препятствуют стеканию жидкого металла вниз.

Рис. 87. Сварка вертикальных (а), горизонтальных на вертикальной плоскости (б) и потолочных (в) швов

Режимы газовой сварки определяются в основном следующими факторами: мощностью сварочного пламени, скоростью сварки, диаметром присадочного материала, углом наклона мундштука горелки. Все эти факторы связаны с толщиной свариваемого металла.

Мощность пламени определяется расходом горючего и обычно измеряется в литрах на час. Приближенно мощность ацетилено-кислородного пламени можно определить по формуле V а =kS,

где V a - мощность пламени (расход ацетилена), л/ч;

S - толщина свариваемого металла, мм;

k - коэффициент пропорциональности, л/ч*мм (для низкоуглеродистой стали - 100-130, для высоколегированной стали и чугуна - 75-100, для алюминия - 100-150, для меди и ее сплавов- 150-225).

При сварке правым способом значение коэффициента пропорциональности несколько возрастает.

Скорость сварки примерно может быть определена по формуле v св =А/S,

где v св -скорость сварки, м/ч;

S - толщина свариваемого металла, мм; А - коэффициент, зависящий от свойств свариваемого металла и частично от его толщины, м*мм/ч (для стали средних толщин-12-15, для никеля -9-11).

Диаметр присадочного материала в виде проволоки , прутков или литых стержней приближенно подбирается по формулам:

для левого способа сварки d= S/2 + 1;

для правого способа сварки d=S/2;

При толщине металла более 15 мм в практике всегда применяют присадочный материал диаметром 6-8 мм и более.

Угол наклона мундштука горелки увеличивают с увеличением толщины свариваемого металла. Примерные значения его, рекомендуемые для левого способа сварки сталей, приведены на рис. 88. При сварке более теплопроводных материалов (медь, ее сплавы и др.) угол наклона должен быть несколько большим.

Рис. 88. Углы наклона мундштука горелки при сварке стали разных толщин

Режим сварки - совокупность параметров процесса, обусловливающих возможность сварки данного соединения из металла заданной марки и толщины в пространственных положениях, определяемых конструкцией изделия.

Основными параметрами газовой сварки являются вид и мощность пламени, диаметр присадочной проволоки и скорость сварки.

Вид пламени зависит от свариваемого материала: нормальным пламенем сваривают углеродистые и легированные стали, науглероживающим - чугун и окислительным - латуни. Выбор нужного вида пламени осуществляется по характеру его свечения.

Мощность пламени горелки, выбираемая в соответствии с толщиной свариваемого металла и его теплофизическими свойствами, определяется расходом ацетилена, необходимым для его расплавления. Чем толще свариваемый металл и выше его теплопроводность (как, например, у меди и ее сплавов), тем больше должна быть мощность пламени. Ее регулируют ступенчато - подбором наконечника горелки (см. подразд. 6.6.2) и плавно - вентилями на горелке.

Выбор диаметра присадочной проволоки осуществляется в зависимости от толщины свариваемого металла и способа сварки. При сварке низко- и среднеуглеродистых сталей диаметр присадочной проволоки, мм, для левого способа сварки определяется по формуле

d п = s / 2 + 1,

а для правого -

где s - толщина свариваемого металла, мм.

Скорость сварки устанавливается сварщиком в соответствии со скоростью плавления кромок детали.

Техника сварки - совокупность способов, приемов и манипуляций, осуществляемых сварщиком для формирования высококачественного шва.

При газовой сварке составными элементами техники сварки являются:

• угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемых кромок;
• способ сварки;
• манипуляции мундштуком горелки и присадочной проволокой при движении пламени вдоль шва.

Угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемых кромок выбирает сварщик в зависимости от толщины металла и его теплофизических свойств. Для низкоуглеродистых сталей такая взаимосвязь может быть представлена в следующем виде:

Чем больше толщина металла и выше его теплопроводность (как, например, у меди и ее сплавов), тем больше угол наклона мундштука горелки. Таким образом, сварщик, изменяя угол наклона мундштука и тем самым количество теплоты, подводимой к металлу, управляет процессом формирования шва.

Способы сварки приведены на рис. 9.4.

Рис. 9.4. Способы сварки:
а - левый; б - правый; - движение горелки; ---- движение присадочной проволоки; стрелками показаны направления сварки

Горелка в руке сварщика может перемещаться только в двух направлениях:

• справа налево, когда пламя направлено на холодные, еще не сваренные кромки металла, а присадочная проволока подается впереди пламени. Такой способ получил название левого;
• слева направо, когда пламя направлено на сваренный участок шва, а присадочная проволока подается вслед за пламенем. Такой способ называется правым.

Левый способ применяют при сварке тонкостенных (толщиной до 3 мм) конструкций и легкоплавких металлов и сплавов.

Правый способ используют для сварки конструкций с толщиной стенки свыше 3 мм и металлов с большой теплопроводностью.

Качество шва при правом способе сварки выше, чем при левом, так как металл лучше защищен пламенем горелки от воздействия воздуха.

Манипуляции мундштуком горелки (рис. 9.5), осуществляемые сварщиком, способствуют формированию высококачественного шва. Если используется присадочная проволока, то ее движения улучшают процессы плавления, перемешивания сварочной ванны и удаления оксидов.

Рис. 9.5. Манипуляции мундштуком горелки при сварке:
а - с задержкой в корне шва; б - по спирали; в - «полумесяцем»; г - зигзагом

Конец мундштука горелки совершает одновременно два вида движений: продольное - вдоль оси шва и поперечное - в перпендикулярном направлении. Мундштук горелки следует перемещать таким образом, чтобы металл сварочной ванны был всегда защищен от воздействия воздуха восстановительной зоной пламени.

Присадочной проволокой совершают такие же колебательные движения, как и мундштуком, но в направлении, обратном колебаниям горелки, причем конец присадочной проволоки должен постоянно находиться в сварочной ванне или восстановительной зоне пламени. При сварке в нижнем положении чаще всего используется движение присадочной проволоки «полумесяцем» (см. рис. 9.5, в).

Цель работы :

Освоить расчет основных параметров режима газовой сварки стыкового соединения.

Научиться правильно выбирать необходимое оборудование и материалы для газовой сварки.

Краткие теоретические сведения

Метод газовой сварки прост, универсален, не требует дополнительного оборудования и используется в заводских условиях, а также при строительно-монтажных и ремонтных работах во всех отраслях народного хозяйства.

Газовая сварка широко применяется для соединения низко и среднеуглеродистых, а также легированных (хромированных, содержание до 0,2% углерода) сталей толщиной до 3 мм. Применение газовой сварки для соединения сталей толщиной свыше 3-4 мм возможно, но нецелесообразно, электродуговые методы более совершенные и производительные.

Перед сваркой детали подвергаются определенной подготовке, что включает следующие операции: очистку свариваемых кромок, разделку кромок под сварку (если это необходимо) и наложение прихваток для соединения свариваемых листов или деталей.

Наложение прихваток необходимо для того, чтобы положение свариваемых деталей и зазор между ними сохранились постоянными в процессе сварки.

Длина прихваток, расстояние между ними и порядок наложения зависят от толщины свариваемого метала и длины шва (табл. 8).

Таблица 8

Параметры прихвата

Прихватку необходимо произвести на тех же режимах, что и процесс сварки шва, так как непровар в прихватах может привести к браку всего сварного соединения.

К параметрам режима сварки относятся: мощность пламени, диаметр присадочной проволоки, расход присадочного материала, состав пламени.

Выбор режима сватки зависит от теплофизических свойств свариваемого материала, габаритных размеров и форм изделия. Большое влияние на режим сварки оказывает используемый способ сварки (левый, правый) и положение свариваемого шва в пространстве.

Диаметр сварочной проволоки присадочного металла для сварки всех сталей подбирается в зависимости от толщины свариваемого металла и в пределах толщины до 15 мм может быть определен по следующим эмпирическим формулам:

для левого способа сварки

для правого способа сварки

,

где d − диаметр проволоки, мм; S – толщина металла, мм.

При сварке сталей толщиной более 15 мм диаметр проволоки на практике всегда применяют равный 6−8 мм. Присадочная проволока по своему химическому составу должна быть близка к химическому составу свариваемого металла.

Для предлагаемых в данной работе заданиях сталей рекомендуется выбрать следующие марки проволоки:

для низкоуглеродистых сталей – Cв-08; Cв-08А; Cв-12ГС; Cв-08ГС; Cв-08Г2С;

для среднеуглеродистых сталей – Cв-08ГА; Cв-10ГА; Cв-08ГС;

для легированных сталей:

хромомолибденовые – Cв-08; Cв-08А; Cв-10Г2;

молибденовые – Cв-18ХМА; Cв-19ХМА;

хромистые – Cв 19ХГС; Cв 13ХМА; Cв-08; Св-08А.

Для газовой сварки необходимо, чтобы сварочное пламя обладало достаточной тепловой мощностью.

Мощность газокислородного пламени или часовой расход горючего газа μ, л/ч, определяется количеством ацетилена, проходящего за один час через горелку, а последнее зависит от толщины свариваемого металла и способа сварки.

При расчетах мощность пламени можно определить по следующим эмпирическим формулам:

,

где К М – коэффициент пропорциональности, представляет собой удельный расход ацетилена, л/ч, необходимый для сварки данного металла толщиной 1 мм.

Для сварки сталей, содержащих углерод до 0,25%, при правом способе К М выбирается из расчета 120−150 л/ч ацетилена, а при левом способе − 100−130 л/ч. Причем, меньшие значения принимают при сварке легированных сталей.

Для сварки стали наибольшее применение получили горелки инженерного типа малой (Г2-04) и средней (Г3-03) мощности, работающие на ацетилене. Эти горелки имеют аналогичную конструкцию и отличаются, главным образом комплектуемыми наконечниками. Например, горелка типа Г2 комплектуется пятью наконечниками (№ 0, 1, 2, 3, и 4), горелка Г3 – семью наконечниками. Диапазоны расхода газа через наконечники соседних номеров взаимно перекрываются. Это обеспечивает взаимность плавной регулировки мощности пламени горелок путем замены наконечников и манипулирования вентилями горелки. При сварке тип горелки и номер наконечника выбирают в зависимости от толщины свариваемой стали по табл. 9. Горелки Г2-04 комплектуют четырьмя наконечниками (№ 1−№ 4), а горелки ГЗ-03 – тремя наконечниками (№ 3, 4 и 6). Остальные наконечники поставляются по особому заказу.

Прогрессивным источником газопитания передвижных сварочных постов является использование растворенного ацетилена в баллонах. Однако на сегодняшний день недостаточно производственных мощностей для удовлетворения выпуска растворенного ацетилена в баллонах. Поэтому сейчас широко применяются передвижные ацетиленовые генераторы отечественного производства.

Основным параметром, по которому выбирают генератор, является производительность ацетилена. Основные технические сведения о генераторах приведены в табл. 10.

Масса наплавленного металла G H , определяется по формуле

,

где L – длина шва, см, F ш − площадь поперечного сечения шва, см 2 ; ρ − плотность наплавленного металла, г/см 3 (для стали ρ = 7,8 г/см 3).

Масса присадочного металла G Э, кг, расходуемая на сварку шва длиной L , м, пропорциональна квадрату толщины свариваемого металла:

,

где К п – эмпирический коэффициент, для сварки стали толщиной до 5 мм К п = 12. При S > 5 мм принимают К п = 9−10.

Основное время сварки T о, ч, определяется по формуле

,

где α н – коэффициент наплавки, что в основном зависит от номера наконечника горелки. Значения коэффициента приведены в табл. 9.

Скорость газовой сварки V св, м/ч, можно определить по формуле

.

Расход ацетилена W а, л, при газовой сварке определяется как производительность мощности газовой горелки на основное время сварки:

Если учесть, что в ацетиленовом генераторе выход ацетилена составляет 255 л из 1 кг карбида кальция, то расход карбида кальция можно определить, как

, где=.

Состав пламени определяется соотношением расхода кислорода к ацетилену. Он устанавливается по внешнему виду пламени. В процессе работы сварщик должен следить за характером пламени и регулировать его состав в зависимости от свойств свариваемых материалов. При сварке углеродистых и легированных сталей с содержанием углерода до 0,25%, это соотношение равняется 1,1−1,2.

Режим сварки -- совокупность параметров процесса, обусловливающих возможность сварки данного соединения из металла заданной марки и толщины в пространственных положениях, определяемых конструкцией изделия.

Основными параметрами газовой сварки являются вид и мощность пламени, диаметр присадочной проволоки и скорость сварки.

Вид пламени зависит от свариваемого материала: нормальным пламенем сваривают углеродистые и легированные стали, науглероживающим -- чугун и окислительным -- латуни. Выбор нужного вида пламени осуществляется по характеру его свечения.

Мощность пламени горелки, выбираемая в соответствии с толщиной свариваемого металла и его теплофизическими свойствами, определяется расходом ацетилена, необходимым для его расплавления. Чем толще свариваемый металл и выше его теплопроводность (как, например, у меди и ее сплавов), тем больше должна быть мощность пламени. Ее регулируют ступенчато -- подбором наконечника горелки и плавно -- вентилями

Для данного вида работ я выбираю инжекторную горелку малой мощности ГС-2, так как ее применяют для сварки металла малой толщины. Горелку выпускают в комплекте с четырьмя наконечниками (0,1,2,3). Она снабжена игольчатыми ацетиленовым и кислородным вентилями, которые обеспечивают точную регулировку газов.

Номер наконечника 2, так как горелкой с этим наконечником можно сваривать металл толщиной 1,0 -2,0 мм. Номер мундштука также 2, для данного наконечника подходит данный мундштук.

Рабочее давление кислорода должно быть 0,2 - 0,5МПа. Но если оно будет больше данного, то пламя будет жесткое и металл будет очень быстро расплавляться и прожигать дыры в металле, а если давление будет меньше данного, то пламя будет мягким, дольше будет нагреваться, будут частые хлопки и обратные удары. Рабочее давление ацетилена должно быть 1 -7кПа. Если оно будет меньшим, то будут частые хлопки и обратные удары, а если больше, то пламя будет жестким.

Диаметр шлангов выбирается в зависимости от вида горелки, так как у горелок разной мощности диаметры штуцеров и ввернутых в них ниппелей разные. Для данной горелки требуются шланги с внутренним диаметром 6,3 мм.

Для расплавления зазора между кромками свариваемого металла и образование валика шва в сварочную ванну вводят присадочную проволоку, того же состава, что и свариваемый металл. Нельзя сваривать металл проволокой неизвестной марки. Перед сваркой проволока должна быть очищена от влаги, грязи, ржавчины, масла, краски.

Выбор диаметра присадочной проволоки осуществляется в зависимости от толщины свариваемого металла и способа сварки. При сварке низко- и среднеуглеродистых сталей диаметр присадочной проволоки, мм, для левого способа сварки определяется по формуле:

а для правого --

где s -- толщина свариваемого металла, мм.

Скорость сварки устанавливается сварщиком в соответствии со скоростью плавления кромок детали.

Техника сварки

Техника сварки -- совокупность способов, приемов и манипуляций, осуществляемых сварщиком для формирования высококачественного шва.

При газовой сварке составными элементами техники сварки являются:

* угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемых кромок;

* способ сварки;

* манипуляции мундштуком горелки и присадочной проволокой при движении пламени вдоль шва.

Угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемых кромок выбирает сварщик в зависимости от толщины металла и его теплофизических свойств. Для низкоуглеродистых сталей такая взаимосвязь может быть представлена в следующем виде:

Таблица 1.

Зависимость угла наклона мундштука горелки от толщины металла

Горелка в руке сварщика может перемещаться только в двух направлениях:

* справа налево, когда пламя направлено на холодные, еще не сваренные кромки металла, а присадочная проволока подается впереди пламени. Такой способ получил название левого;

* слева направо, когда пламя направлено на сваренный участок шва, а присадочная проволока подается вслед за пламенем.

Такой способ называется правым.

Левый способ применяют при сварке тонкостенных (толщиной до 3 мм) конструкций и легкоплавких металлов и сплавов.

Правый способ используют для сварки конструкций с толщиной стенки свыше 3 мм и металлов с большой теплопроводностью.

Качество шва при правом способе сварки выше, чем при левом, так как металл лучше защищен пламенем горелки от воздействия воздуха.

Перед зажиганием горелки необходимо проверить ее на инжекцию. Процесс проверки горелки на инжекцию включает в себя: первоначально нужно снять ацетиленовый шланг с горелки, затем открывать вентиль кислорода, кислород идет через центральное отверстие инжектора и ускоряется, тем самым создает вакуум в боковых каналах инжектора и за счет этого подсасывается из этих каналов ацетилен. После того, как вентиль кислорода открыт, мы подставляем палец к штуцеру горелки и если палец присасывается, то это значит, что горелка работает и можно производить сварку.

Горелку следует зажигать в следующем порядке. Сначала, на пол оборота открывают кислород, а затем ацетилен, но ни в коем случае не наоборот, так как пламя будет коптить и не полностью сгорать ацетилен.

Для сварки различных металлов и сплавов, требуется определённый вид пламени. Для сварки низкоуглеродистой стали, вид пламени должен быть нормальным. Нормальное пламя, это где на 1 объём ацетилена поступает 1,1 - 1,3 объёма кислорода. Ядро нормального пламени имеет цилиндрическую форму. В восстановительной зоне отсутствует свободный кислород и углерод.

Угол наклона мундштука и поверхности свариваемого металла равен примерно 30°. Это делается для того, чтобы металл не прогорал.

Низкоуглеродистые стали содержат до 0,25 % углерода.

Т р у д н о с т и п р и с в ар к е. Особых затруднений сварка не вызывает. Сталь обладает хорошей свариваемостью в широком диапазоне значений тепловой мощности пламени.

Х а р а к т е р и с т и к а п л а м е н и. Вид пламени -- нормальное. Его тепловую мощность при левом способе сварки выбирают исходя из расхода ацетилена 100... 130 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла, а при правом способе -- 120... 150 дм3/ч.

Т е х н о л о г и ч е с к и е о с о б е н н о с т и. Сварку проводят без флюса с использованием в качестве присадочного материала сварочной проволоки следующих марок:

* Св-08 и -08А -- для неответственных конструкций;

* Св-08Г, -08ГА, -10ГА и -14ГС -- для ответственных конструкций.

Т е х н и к а с в а р к и. Сварку выполняют как левым, так и правым способами.

Д о п о л н и т е л ь н ы е м е р ы. Для уплотнения и повышения пластичности наплавленного металла после сварки применяют проковку и последующую термообработку шва. Проковку рекомендуется осуществлять при температуре светло-красного каления (800...850 °С) и заканчивать при температуре темно-красного каления.

Термической обработке после сварки подлежат ответственные и толстостенные конструкции.

Для сварки низкоуглеродистой стали толщиной 1,5 мм необходимо настроить нормальное пламя, мощность пламени исходя из расхода ацетилена 150… 200 м3/ч для левого способа сварки, диаметр присадочной проволоки - 1,7 мм.

Швы длиной 800 мм сваривают обратноступенчатым способом сварки. Для этого шов разбивают на участки 100-200 мм, так как при газовой сварке больше деформации, предварительно выполняют прихватки, длина прихваток около 10 мм, а расстояние между ними около 80 мм. Сварку ведут согласно схеме участками 1, 2, 3 в одном направлении, а шов увеличивается, растет в обратном направлении. Все это делается для того, чтобы равномернее прогреть шов по всей длине и уменьшить деформацию при сварке.

Так как толщина свариваемого металла 1,5 мм, выполняется однослойный шов. Зазор между двумя листами должен быть минимальный, во избежание прожогов.

При этом способе сварщик хорошо видит свариваемый шов, поэтому внешний вид шва лучше, чем при правом способе.

ОТВЕТ

Режимы газовой сварки

Режимы газовой сварки определяют:мощностью сварочного пламени
углом наклона присадочного материала и мундштука горелки
диаметром присадочного материала
скоростью сварки.Сварочное пламя должно обладать достаточной тепловой мощностью, которую выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и его физических свойств. Выбор режимов сварки целиком и полностью зависит от толщины свариваемых деталей

Способы газовой сварки

Способов наложения сварочного шва существует несколько. Их применение диктуется привычками сварщика и особенностями сварного соединения.

Левая сварка (рис. 2А) - является наиболее применяемым способом при газовой сварке металлов, толщиной 4-5 мм. При этом способе горелку перемещают справа налево, а присадочную проволоку перемещают впереди горелки. Сварочное пламя, направленное от шва, хорошо прогревает несваренный участок и присадочную проволоку. При малой толщине металла (менее 8 мм) горелку, перемещают только вдоль шва, а при толщине металла больше 8 мм выполняют дополнительные колебательные движения поперек оси шва. Присадочную проволоку концом погружают сварочную ванну, перемешивая ее спирал образными движениями.

Левый способ хорош тем, что сварщик хорошо видит шов, что дает ему возможность обеспечить равномерность сварочного валика. Шов получает ровный и красивый. Мощность сварочного пламени: при левом способе сварки принимают в пределах 100 - 130 дм3 ацетилена в час на один мм толщи металла.

Правая сварка (рис. 2Б) считается более экономичной, так как пламя направлено непосредственно на шов. Это дает возможность сваривать металл большой толщины с уменьшенным углом раскрытия кромок. А так как при этом количество наплавленного металла снижается, то вероятность коробления деталей снижается. Горелка при этом способе перемещается слева направо, а присадочный материал передвигают вслед за горелкой. Так как пламя направлено на шов, то скорость его охлаждения снижается, металл одновременно подвергается термической обработке, что способствует повышению качества шва.

Врпрос №2 Устройство и принцып работы сварочного агрегата

Сварочные агрегаты представляют собой автономные источники питания сварочной дуги, в состав которых входят генератор постоянного тока и приводной бензиновый или дизельный двигатель (иногда электрический). Генератор и двигатель смонтированы на общей раме и соединены муфтой. Имеются также реостат для регулирования сварочного тока, аккумуляторные батареи, топливный бак, пульт управления, капот с кровлей и шторками.

Можно выделить следующие видысварочных агрегатов :

o по типу генератора - с коллекторным или вентильным генератором;

o по виду привода - с бензиновым, дизельным или электрическим двигателем;

o по способу установки - передвижные или стационарные.

Агрегаты с бензиновыми двигателями дешевле по стоимости, но для них нужно более дорогое топливо. Агрегаты с дизельным двигателем имеют более высокую стоимость, но работают на более дешевом топливе, проще в эксплуатации и надежнее в работе при низкой температуре

Вопрос №3 Химикотермическая оброботка металлов

Ответ

Химико-термическая обработка (ХТО) - нагрев и выдержка металлических (а в ряде случаев и неметаллических) материалов при высоких температурах в химически активных средах (твердых, жидких, газообразных).В подавляющем большинстве случаев химико-термическую обработку проводят с целью обогащения поверхностных слоев изделий определенными элементами. Их называют, насыщающими элементами или компонентами насыщения.В результате ХТО формируется диффузионный слой, т.е. изменяется химический состав, фазовый состав, структура и свойства поверхностных слоев. Изменение химического состава обуславливает изменения структуры и свойств диффузионного слоя

В зависимости от насыщающего элемента различают следующие процессы химико-термической обработки:

· однокомпонентные : цементация - насыщение углеродом; азотирование - насыщение азотом; алитирование - насыщение алюминием; хромирование - насыщение хромом; борирование - насыщение бором; силицирование - насыщение кремнием;

· многокомпонентные :нитроцементация (цианирование,карбонитрация) - насыщение азотом и углеродом; боро- и хромоалитирование - насыщение, бором или хромом и алюминием, соответственно; хромосилицирование – насыщение хромом и кремнием и