профессионального модуля Подготовительно-сварочные работы профессии СПО15.01.05 Сварщик (электросварочные и газосварочные работы) для студентов I курса
1. Сварные соединения (виды, определение, достоинства, недостатки, применение)
сварные соединения — наиболее распространенный и совершенный вид неразъемных соединений. Они образуются путем местного нагревания сопрягаемых участков свариваемых деталей до расплавленного (сварка плавлением) или до пластического состояния с последующим сдавливанием (контактная сварка).
Достоинства сварных соединений: возможность получения изделий больших размеров (корпуса судов, железнодорожные вагоны, кузова автомобилей, трубопроводы, резервуары, мосты и др.); снижение массы по сравнению с литыми деталями до 30...50% и с клепаными— до 20% благодаря в основном уменьшению толщины стенок и припусков на механическую обработку, а также отсутствию ослабляющих отверстий и накладок как в заклепочном соединении;
Недостатки сварных соединений: возникновение при сварке дефектов швов, снижающих их прочность (особенно при переменном нагружении). На рис. изображены дефекты швов: а) непровар шва; б) подрез шва; в) смещение деталей в стыке; г) шлаковые 2 и газовые 3 включения (последние устраняются механической обработкой поверхностной зоны шва); возникновение остаточных напряжений (вследствие локальных термических деформаций от неравномерного нагрева соединяемых деталей) снижает прочность и вызывает необходимость проведения старения; сложность проведения контроля ответственных сварных изделий; местное оплавление участков деталей вблизи шва вызывает изменение химической структуры металла.
2. Сварочные редукторы (назначение, классификация, устройство, принцип действия, техника безопасности при эксплуатации)
При газовой сварке и резке металлов рабочее давление газов должно быть меньше, чем давление в баллоне или газопроводе.
Для понижения давления газа применяют редукторы.
Редуктором называется прибор, служащий для понижения давления газа, отбираемого из баллона до рабочего и для автоматического поддержания этого давления постоянным, независимо от изменения давления газа в баллоне или газопроводе.
Согласно ГОСТ 6268-78, редукторы для газопламенной обработки классифицируются:
• по принципу действия — на редукторы прямого и обратного действия;
• по назначению и месту установки — баллонный (Б), рамповый (Р), сетевой (С), центральный (Ц), универсальный высокого давления (У);
• по схеме редуцирования — одноступенчатый с механической установкой давления (О), двухступенчатый с механической установкой давления (Д), одноступенчатый с пневматической установкой давления (У);
• по роду редуцируемого газа — ацетиленовый (А), кислородный (К), пропан-бутановый (П), метановый (М).
Редукторы отличаются друг от друга цветом окраски корпуса и присоединительными устройствами для крепления их к баллону. Редукторы, за исключением ацетиленовых, присоединяются накидными гайками, резьба которых соответствует резьбе штуцера вентиля. Ацетиленовые редукторы крепят к баллонам хомутом с упорным винтом.
Принцип действия и основные детали одинаковы для каждого редуктора.
Более удобны в эксплуатации редукторы обратного действия.
Редуктор обратного действии работает следующим образом. Сжатый газ из баллона поступает в камеру высокого давления и препятствует открыванию клапана. Для подачи газа в горелку или резак необходимо вращать по часовой стрелке регулирующий винт, который ввертывается в крышку. Винт сжимает нажимную пружину, которая, в свою очередь, выгибает гибкую резиновую мембрану вверх. При этом передаточный диск со штоком сжимает обратную пружину, поднимая клапан, который открывает отверстие для прохода газа в камеру низкого давления 1. Открыванию клапана препятствует не только давление газа в камере высокого давления, но и пружина, более слабая, чем пружина.
Автоматическое поддержание рабочего давления на заданном уровне происходит следующим образом. Если отбор газа в горелку или резак уменьшится, то давление в камере низкого давления повысится, нажимная пружина сожмется, и мембрана выпрямится, а передаточный диск опустится, редуцирующий клапан под действием пружины прикроет седло клапана, уменьшив подачу газа в камеру низкого давления.
При увеличении отбора газа процесс будет автоматически повторяться. Давление в камере высокого давления измеряется манометром, а в камере низкого давления — манометром. Если давление в рабочей камере повысится сверх нормы, то с помощью предохранительного клапана произойдет сброс газа в атмосферу.
В процессе эксплуатации редукторы окрашиваются в те же цвета, что и баллоны. Необходимо следить, чтобы не произошло воспламенение редуктора из-за резкого открывания вентиля на баллоне, а также следить за техническим состоянием манометра.
3. Переносные универсальные и специализированные приспособления для сборки конструкций
Универсальные приспособления для сборки, как правило, просты и выполняются переносными. Они не всегда обеспечивают необходимую точность и рассчитаны на проверку правильности сборки и установочных размеров.
Переносные зажимы предназначены для фиксации взаимного положения свариваемых деталей. Зажимные приспособления могут использоваться при сварке определенных деталей, а также при изготовлении узлов и конструкций. В этом случае ими оснащаются стенды, стеллажи и другое вспомогательное оборудование. Их изготовляют в виде струбцин и болтовых зажимов, позволяющих собирать детали любого профиля.
Для сборки под сварку изделий из листового проката применяют клиновые и зажимные скобы. Для фиксации тонких листов и коротких деталей из профильного проката служат пружинные зажимы.
Прихваты используют в основном при монтаже крупных конструкций. Отдельные элементы прихватов временно приваривают к собираемым деталям, а после сварки удаляют. Прихваты бывают жесткие и регулируемые.
Стяжки применяют для сближения кромок свариваемых деталей до заданных размеров. Наибольшее распространение нашли винтовые стяжки.
Стяжка с болтом и приваренными угольниками для сварки крупных конструкций из листового проката.
Стяжное приспособление с приваренными временными угольниками для сборки труб. Оно применяется ограниченно и только на трубах из углеродистых сталей.
Стяжка винтовая для сборки конструкций и деталей из листового, полосового и профильного проката.
Для сборки стыков труб наибольшее применение находят стяжные винтовые приспособления хомутного типа, которые не создают жесткого закрепления стыкуемых элементов.
Распорки и домкраты служат для фиксации изнутри изделий с замкнутым профилем, для выравнивания кромок цилиндрических изделий, для удаления вмятина др. При сварке цилиндрических изделий распорки применяют в сочетании со стяжными кольцами. Если диаметр обечаек невелик, применяют распорные кольца, а при больших диаметрах - винтовые распоры или домкраты. Усилия в распорках и домкратах создаются механическим, гидравлическим или пневматическим приводами.
Центраторы предназначаются для закрепления отдельных труб или подобных изделий, так чтобы они не имели сдвига и поворота в направлениях трех координатных осей. Они позволяют совместить цилиндрические поверхности стыкуемых изделий (труб, секций из труб и др.) для выполнения сварочных работ. В зависимости от положения центраторов относительно установочных поверхностей, центраторы подразделяются на наружные (схватывающие) и внутренние (распорные). Наружные центраторы применяют при сборке труб в секции для сварки на заготовительных базах или в зоне строительных площадок. Хотя конструкторское исполнение наружных центраторов различно, они выполняют одну операцию по обеспечению соосности и совмещению торцевых кромок труб (см. рисунок ниже).
4. Правила использования прихваток при сварке конструкций различного назначения.
Сварочные прихватки соединяют свариваемые изделия и представляют собой короткие швы. Длина прихваток зависит от толщины листов, длины шва и диаметра трубы. Прихватки надо варить теми же электродами что и основной металл. Требования к прихваткам такие же как к основному шву. Прихватку нельзя располагать там, где имеется поперечный шов трубы. Для труб больших диаметров прихватки выполняются крест на крест. Для листов высота прихваток не должна превышать 0,7толщины, а длина имеет размер не более 3-6 ширины листа, между прихватками 20-40 ширины листа. Прихватки ставятся с лицевой стороны соединения. Прихватку очищают от шлака. При сварке прихватку удаляют или полностью переплавляют. Для уменьшения деформации при сварке необходимо соблюдать последовательность постановки прихваток, например, короткие и средние швы необходимо начинать от середины к краям листа, длинные швы прихватки необходимо выполнять, начиная от краев листа к середине. Сначала 1 и 2 прихватывают по краям, потом 3-ю в середине листа и последующие прихватки последовательно от краев к центру.
5. Правила техники безопасности при слесарных работах и выбор инструмента
Работа с применением различных инструментов в процессе обработки металлов и других материалов может привести к серьезным травмам, если пренебречь мерами безопасности.
На слесарном участке необходимо выполнять следующие правила: устанавливать тиски на верстаке так, чтобы можно было занять удобное положение во время работы; при заточке инструмента пользоваться защитными очками или стеклом; рубку производить только остро отточенным инструментом, прочно закрепляя заготовку в тисках; при опиливании не ударять кольцом рукоятки напильника о деталь во избежание соскакивания рукоятки и ранения руки; не сдувать опилки ртом, чтобы не засорить глаза; не работать напильником без рукоятки или с расколотой рукояткой; не касаться опиливаемых поверхностей деталей, так как это вызывает проскальзывание напильника и может привести к травме; при пайке и сварке для предохранения глаз от расплавленных частиц металла и светового излучения необходимо надевать защитные очки.
Слесарный верстак должен быть оборудован защитной сеткой, предохраняющей находящихся вблизи людей от отлетающих частиц металла.
Инструменты должны быть в исправном состоянии. Рукоятки молотков изготовляют только из бука, березы и других мелкослойных пород дерева. Мягкие или крупнослойные породы — сосну, ель, липу — применять для этой цели не разрешается.
Молоток считается непригодным для работы при ослаблении посадки рукоятки в отверстие, наличии сколов или трещин на рукоятке и наклепа на ударной части инструмента.
Затылочные части подбоек, зубил и других инструментов, по которым наносится удар молотком, не должны быть разбитыми или сколотыми. Напильники можно использовать только с деревянной или пластмассовой ручкой. Ручка со стороны посадочного отверстия должна быть заключена в металлическое кольцо Гаечные ключи надо подбирать в соответствии с размерами гаек (головок болтов). Применять подкладку на грань гайки при использовании ключей запрещается. Увеличивать плечо ключа, применяя трубы или другие предметы, также не разрешается.
6. Ацетиленовый генератор (назначение, классификация, устройство, подготовка к обслуживанию, требования техники безопасности)
Ацетиленовые генераторы (ГОСТ 5190—78) предназначены для получения газообразного ацетилена из карбида кальция при взаимодействии его с водой. Они различаются по следующим признакам.
1. По способу взаимодействия карбида кальция с водой. Генераторы типа KB в которых карбид кальция подается в большой объем воды из бункера специальным дозирующим устройством (KB—карбид кальция в воду). Генераторы данного типа обеспечивают наилучшие условия для разложения карбида кальция.
Генераторы типа ВК — вода на карбид, с вариантами процесса: М — мокрого и С — сухого. В генераторах типа ВК-М карбид кальция помещается в герметически закрываемую снаружи реторту. Вода периодически подается на карбид кальция по мере расхода ацетилена. В генераторах типа ВК-С карбид кальция загружается во вращающийся сетчатый барабан. Вода через сопла подается на карбид кальция в распыленном виде и в строго дозируемом количестве. В процессе разложения карбид кальция интенсивно перемешивается.
Генераторы типа К — контактный с вариантами процесса: ВВ — вытеснения воды и ПК — погружения карбида. В генераторах данного типа карбид кальция и вода периодически контактируют друг с другом в зависимости от расхода ацетилена в генераторе.
Генератор АСП-1,25-7 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, состоящий из корпуса, крышки с мембраной, предохранительного клапана, вентиля, предохранительного затвора, корзины.
Корпус состоит из трех частей: верхней (газообразователя), средней (вытеснителя) и нижней (промывателя).
Вода в газообразователь и вытеснитель заливается через горловину корпуса генератора. По достижении верхнего края трубки вода переливается по ней в промыватель и заполняет его до уровня контрольной пробки.
Карбид кальция загружают в корзину, закрепляют поддон и устанавливают крышку с мембраной на горловину. Необходимое уплотнение между крышкой и горловиной корпуса генератора достигается при помощи мембраны за счет усилия, создаваемого винтом.
С момента погружения корзины с карбидом кальция в воду начинается выделение ацетилена. Образующийся в газообразова-теле ацетилен по трубке поступает в нижнюю часть генератора — промыватель, где, барботируя через слой воды, охлаждается и промывается. Из промывателя ацетилен через вентиль и предохранительный затвор поступает к потребителю.
Выработку ацетилена в генераторе регулируют следующим образом. По мере роста давления ацетилена в газообразователе резиновая мембрана, соединенная жестко с корзиной, поднимается вверх, преодолевая усилие пружины 6. При этом уровень замочки карбида уменьшается, соответственно снижается выработка ацетилена, и рост давления прекращается.
Кроме того, по мере повышения давления в газообразователе вода вытесняется через патрубок в вытеснитель, и корзина с карбидом кальция оказывается выше уровня воды. При этом реакция прекращается. В случае снижения давления в газообразователе под действием пружины мембрана, а, следовательно, и корзина с карбидом кальция, перемещается вниз, и происходит замочка карбида кальция. При понижении давления в газообразователе вода из вытеснителя поднимается в газообразователь и тоже замачивает карбид кальция.
Таким образом, с помощью мембраны и вытеснения воды автоматически регулируется давление (выработка) ацетилена в генераторе, которое контролируется манометром 9. Для сброса избыточного давления ацетилена служит предохранительный клапан.
Ил из газообразователя и иловая вода из промывателя сливаются через штуцера с пробками.
7. Сварочная проволока (назначение, требования, химический состав, маркировка)
Для сварки сталей применяется специальная стальная проволока по ГОСТу 2246-70. Используется в основном низкоуглеродистая и низколегированная сталь. Предусмотрено 77 марок сварочной проволоки различного химического состава.
К сварочной проволоке предъявляются следующие требования:
• она должна расплавляться спокойно и равномерно;
• температура плавления должна быть меньше или равна температуре плавления основного металла;
• должна быть очищенной от ржавчины и грязи;
• должна по химическому составу соответствовать химическому составу свариваемого металла.
Условное обозначение проволоки рассмотрим на примере.
2Св-08А, где:
2 — диаметр проволоки 2 мм;
Св — сварочная проволока;
08 — 0,08% — содержание углерода;
А — повышенное качество металла.
В марке могут присутствовать две буквы АА (Св-08АА), что говорит о том, это материал проволоки особо качественный.
Под качеством понимается пониженное содержание в стали вредных примесей — серы и фосфора. Повышенное содержание углерода в проволоке приводит к снижению пластичности металла.
В марке проволоки могут присутствовать легирующие элементы (Св-12ГС; Св- 15ГСТЮЦА):
Г — 1% марганца; С — 1% кремния.
Если после буквы, обозначающей легирующий элемент, не стоит цифра, то содержание этого элемента в стали до 1%. Цифра показывает содержание элемента в целых долях процента.
Проволока различается по диаметру. Диаметр проволоки — от 1 до 12 мм.
Проволока диаметром от 1,6 до 6 мм применяется для ручной дуговой сварки (металлический стержень электрода). Проволока диаметром более 6 мм называется прутами и применяется для сварки чугуна и цветных металлов, наплавочных работ. Проволока диаметром от 2 до 5 мм — для автоматической сварки.
Диаметр проволоки для газовой сварки выбирается в зависимости от толщины металла и способа сварки.
Для сварки правым способом диаметр присадочной проволоки равен d=S/2.
Для сварки левым способом диаметр присадочной проволоки равен d=S/2+1.
8. Предохранительные затворы (назначение, классификация, устройство, требования техники безопасности)
Предохранительный затвор - устройство, предохраняющие ацетиленовые генераторы и газопроводы от попадания в них взрывной волны при обратных ударах пламени из сварочной горелки или резака.
Обратный удар- воспламенение горючей смеси в каналах горелки или резака и распространение пламени навстречу потоку горючей смеси. Обратный удар характеризуется резким хлопком и гашением пламени.
Горящая смесь газов устремляется по ацетиленовому каналу горелки или резака в шланг, а при отсутствии предохранительного затвора - в ацетиленовый генератор, что может привести к взрыву ацетиленового генератора и вызвать серьезные разрушения и травмы.
Ацетиленокислородная смесь сгорает с определенной скоростью. Горючая смесь вытекает из отверстия мундштука горелки или резака также с определенной скоростью, которая всегда должна быть больше скорости сгорания. Если скорость истечения горючей смеси станет меньше скорости ее сгорания, то пламя проникает в канал мундштука и воспламенит смесь в каналах горелки или резака, произойдет хлопок и возникнет обратный удар пламени. Обратный удар может произойти от перегрева и засорения канала мундштука горелки.
Предохранительные затворы бывают жидкостные и сухие. Жидкостные предохранительные затворы обычно заливают водой, сухие - заполняют мелкопористой металлокерамической массой.
Предохранительные затворы устанавливают между ацетиленовым генератором или ацетиленопроводом и горелкой или резаком. Если сварку или резку ведут от ацетиленового баллона, предохранительный затвор не ставят, потому что ацетилен из баллона в горелку или резак поступает с повышенным давлением, а установленный на баллоне редуктор и заполняющая баллон пористая масса надежно защищают баллон от пламени обратного удара.
9. Понятие свариваемости металла. Классификация сталей по свариваемости
По свариваемости стали подразделяют на четыре группы: первая группа — хорошо сваривающиеся; вторая группа — удовлетворительно сваривающиеся; третья группа — ограниченно сваривающиеся; четвертая группа — плохо сваривающиеся.
Основные признаки, характеризующие свариваемость сталей, — склонность к образованию трещин и механические свойства сварного соединения.
К первой группе относятся стали, сварка которых может быть выполнена по обычной технологии, т. е. без подогрева до сварки и в процессе сварки, и без последующей термообработки. Однако применение термообработки для снятия внутренних напряжений не исключается.
Ко второй группе относят в основном стали, при сварке которых в нормальных производственных условиях трещин не образуется. В эту же группу входят стали, которые для предупреждения образования трещин нуждаются в предварительном нагреве, а также в предварительной и последующей термообработке.
К третьей группе относят стали, склонные в обычных условиях сварки к образованию трещин. При сварке их предварительно подвергают термообработке и подогревают. Кроме того, большинство сталей, входящих в эту группу, подвергают обработке после сварки.
К четвертой группе относят стали, наиболее трудно поддающиеся сварке и склонные к образованию трещин. Эти стали свариваются ограниченно, поэтому сварку их выполняют с обязательной предварительной термообработкой, с подогревом в процессе сварки и последующей термообработкой.
10. Защитные газы (назначение, классификация, свойства)
Углекислый газ CO2 (углекислота, двуокись углерода, диоксид углерода, угольный ангидрид) в зависимости от давления и температуры может находиться в газообразном, жидком или твердом состоянии.
В газообразном состоянии диоксид углерода представляет собой бесцветный газ с немного кисловатым вкусом и запахом.
Жидкий диоксид углерода (углекислота) представляет собой бесцветную жидкость без запаха. При комнатной температуре она существует только при давлении свыше 5850 кПа. Плотность жидкой углекислоты сильно зависит от температуры. Например, при температуре ниже +11°С жидкая углекислота тяжелее воды, при температуре выше +11°С – легче. В результате испарения 1 кг жидкой углекислоты при нормальных условиях образуется примерно 509 л газа. Согласно ГОСТ 8050-85 газообразная и жидкая углекислота поставляется трех видов: высшего, первого и второго сортов. Для сварки рекомендуется использовать углекислоту высшего и первого сорта. Применение углекислоты второго сорта для сварки допускается, однако желательно наличие осушителей газа.
Гелий – инертный газ без цвета, запаха и вкуса, с атомной массой 4 и плотностью 0,178 г/л (при температуре +20°C). Гелий значительно легче воздуха. Температура его сжижения составляет -268,9°C.
Гелий получают методом фракционной конденсации из природных газов, образующихся при распаде ураносодержащих горных пород.
Газообразный гелий не горюч, не токсичен, не взрывоопасен. Однако в случае высокой концентрации в воздухе может вызвать состояние кислородной недостаточности и удушье. Жидкий гелий – бесцветная низкокипящая жидкость, способная вызвать обморожение кожи и поражение слизистой оболочки глаз.
Аргон – инертный газ с атомной массой 39,9, в обычных условиях – бесцветный, без запаха и вкуса, примерно в 1,38 раза тяжелее воздуха. Аргон считается наиболее доступным и сравнительно дешевым среди инертных газов.
В промышленности основной способ получения аргона – метод низкотемпературной ректификации воздуха с получением кислорода и азота и попутным извлечением аргона. Также аргон получают в качестве побочного продукта при получении аммиака.
Газообразный аргон хранится и транспортируется в стальных баллонах (по ГОСТ 949-73). Баллон с чистым аргоном окрашен в серый цвет, с надписью «Аргон чистый» зеленого цвета.
Аргон не взрывоопасен и не токсичен, однако при высокой концентрации в воздухе может представлять опасность для жизни: при уменьшении объемной доли кислорода ниже 19% появляется кислородная недостаточность, а при значительном снижении содержания кислорода возникают удушье, потеря сознания и даже смерть.
Ацетилен – бесцветный горючий газ C2H2 с атомной массой 26,04, немного легче воздуха. Обладает резким запахом.
В промышленности ацетилен обычно получают из карбида кальция (CaC2) при разложении последнего водой.
Ацетилен самовоспламеняется при температуре 335°С, смесь ацетилена с кислородом воспламеняется при температуре 297–306°С, смесь ацетилена с воздухом – при температуре 305–470°С.
Ацетилен взрывоопасен при следующих условиях:
при увеличении температуры более 450–500°С и давления более 1,5–2 ат (около 150–200 кПа);
при атмосферном давлении ацетилено-кислородная смесь с содержанием ацетилена от 2,3 до 93% взрывается от искры, пламени, сильного местного нагрева и др.;
при аналогичных условиях смесь ацетилена с воздухом взрывается при содержании в ней ацетилена от 2,3 до 80,7%;
в результате длительного соприкосновении ацетилена с серебром или медью образуется взрывчатое ацетиленистое серебро или медь, взрывающиеся при повышении температуры или ударе.
Пропан-бутан – смесь двух нефтяных углеводородных газов, пропана C3H8 и бутана C4H10. Пропан-бутановая смесь в газообразном состоянии является бесцветной, не ядовитой, тяжелее воздуха, обладает резким запахом от одорантов – сильнопахнущих веществ, добавляемых в газ для обнаружения возможной утечки. При понижении температуры и повышении давления смесь переходит в жидкое состояние.
Бутан C4H10 обладает большей теплотворной способностью, чем пропан, однако имеет более высокую температуру начала газообразования (-0,5 °С у бутана и -42°С у пропана). В связи с этим при температуре ниже -0,5°С отбор газообразного бутана не представляется возможным. Смесь с содержанием бутана от 5 до 30% (с преобладанием пропана) имеет повышенную теплотворную способность и может использоваться в условиях холодного климата с температурой окружающей среды примерно до -25°С.
Сжатый воздух в больших баллонах-емкостях охлаждается. Затем его подвергают быстрому расширению через узкие каналы, снабженные турбинками для дополнительного отбора энергии у молекул газа. Эти устройства называются турбодетандерами. При расширении любого газа всегда происходит его охлаждение. Если газ был сжат очень сильно, то его расширение может привести к такому сильному охлаждению, что часть воздуха сжижается. Жидкий воздух собирают в специальные сосуды
жидкий кислород кипит при более "высокой" температуре (-183 оС), чем жидкий азот (-196 оС). Поэтому при "нагревании" жидкого воздуха, когда температура этой очень холодной жидкости медленно повышается от -200 оС до -180 оС, прежде всего при -196 оС перегоняется азот (который опять сжижают) и только следом перегоняется кислород. Если такую перегонку жидких азота и кислорода произвести неоднократно, то можно получить весьма чистый кислород. Обычно его хранят в сжатом виде в стальных баллонах, окрашенных в голубой цвет. Характерная голубая окраска баллонов нужна для того, чтобы нельзя было спутать кислород с каким-нибудь другим сжатым газом.
11. Устройство сварочной горелки
Сварочная горелка служит основным инструментом при ручной газовой сварке. В горелке смешивают в нужных количествах кислород и ацетилен. Образующаяся горючая смесь вытекает из канала мундштука горелки с заданной скоростью и, сгорая, дает устойчивое сварочное пламя, которым расплавляют основной и присадочный металл в месте сварки. Горелка служит также для регулирования тепловой мощности пламени путем изменения расхода горючего газа и кислорода. По способу подачи кислорода, горючего газа и конструкции узла их смешения применяют два типа горелок: инжекторные и безынжекторные
. Инжекторные горелки могут работать при среднем давлении ацетилена до 0,15 МПа (1,5 кгс/см2). Однако при работе от ацетиленового баллона инжекторной горелкой давление ацетилена перед ней должно поддерживаться в пределах 0,02—0,05 МПа (0,2—0,5 кгс/см2), что снижает возможность возникновения хлопков и обратных ударов пламени. Для лучшего отвода тепла мундштуки изготавливают из высокотеплопроводных материалов – меди марки МЗ или хромистой бронзы Бр.ХО,5. К этим материалам в меньшей степени прилипают брызги расплавленного металла. Мундштуки горелок малой мощности, имеющие водяное охлаждение, изготавливают из свинцовистой латуни ЛС59-1.
Для устойчивого горения и правильной формы пламени требуется тщательная обработка поверхности выходного канала мундштука Заусенцы, вмятины и другие повреждения могут вызывать отрыв пламени, хлопок или обратный удар. Снаружи мундштуки полируют до зеркального блеска для предупреждения налипания брызг металла. Горелки обеспечивают запас ацетилена до 15 %, а резаки – до 10 % от максимального расхода газа. На производстве применяют различные горелки, отличающиеся конструктивным исполнением, мощностью и назначением. Наибольшее распространение имеют сварочные универсальные горелки средней мощности, а для ремонтных кузовных работ – малой мощности. Горелки снабжают набором сменных наконечников различных размеров различающихся расходом газов и предназначенных для сварки металла различной толщины. Номер наконечника выбирается в соответствии с толщиной свариваемого металла и требуемым удельным расходом ацетилена в дм3/ч на 1 мм толщины. Горелки однопламенные универсальные для ацетилено-кислородной сварки, пайки и подогрева изготавливаются в соответствии с существующими нормативными документами, которыми предусматривается четыре типа горелок: Г1 – горелки микромощности, безинжекторные; Г2 – горелки малой мощности, инжекторные; Г3 – горелки средней мощности, инжекторные; Г4 – горелки большой мощности, инжекторные. Горелка малой мощности Г2 поставляется с наконечниками № 0; 1; 2; 3; 4. В комплект горелок средней мощности Г3 входит ствол и семь наконечников, присоединяемых к стволу горелки накидной гайкой. Горелка малой мощности предназначена для сварки тонких металлов и работает с рукавом диаметром 6 мм. Сварщику приходится, как правило, работать с горелками разной мощности, поэтому необходимо предусмотреть разъем шланга для перехода с горелки малой мощности на горелку средней мощности. Рукава имеют внутренний диаметр под штуцер горелки 6 и 9 мм. При смене горелок производится смена шлангов, для этого применяют переходники – ниппели 6 и 9 мм. Для пропан-бутан-кислородной смеси выпускают горелки типов ГЗУ-3 и ГЗМ-4. Первая предназначена для сварки стали 0,5—7 мм, вторая – для подогрева металла. Для газопламенной очистки поверхности металла от ржавчины, старой краски и т. д. выпускаются ацетилено-кислородные горелки ГАО-2. Ширина поверхности, обрабатываемой горелкой за один проход, составляет 100 мм. На производстве широко применяют горелки различных типов: ацетиленовые «Искра —бМ», ацетиленовые Г-3 «Донмет», пропановые «Искра-6ВП», ГВ «Термика-10» и др.
12. 12. Инжекторное устройство горелки
В инжекторной горелке смесительная камера начинается небольшим участком цилиндрической формы, плавно переходящим в более удлиненный конусный участок. Инжекторные горелки работают на ацетилене низкого и среднего давлений. Подачи ацетилена в смесительную часть инжекторной горелки осуществляется за счет подсоса его струей кислорода, выходящего с большой скоростью из отверстия сопла называемого инжектором. Процесс подсоса газа более низкого давления струей газа подводимого под более высоким давлением, называется инжекцией. Схема узла или камеры смешения инжекторной горелки Кислород под давлением поступает по каналу (1) в сопло инжектора (3). При истечении кислорода с большой скоростью из сопла создается разряжение в канале (2), по которому подсасывается ацетилен. Кислород и ацетилен поступают в смесительную камеру (4), имеющую конически расширяющийся канал (диффузор), где смешиваются и образуют горючую смесь, которая по трубке (5) идет в мундштук горелки, образуя на выходе из него при сгорании сварочное пламя.
В горелке кислород по каналу (1) и горючий газ (ацетилен) по каналу (2) поступают под одинаковым давлением в цилиндрический канал смесителя (4), соединяются в нем в горючую смесь, которая по трубке (5) направляется в мундштук горелки, образуя на выходе пламя. Для нормальной работы инжекторной горелки давление поступающего в нее кислорода должно быть 0,2—0,4 МПа (2—4 кгс/см2), а ацетилена – от 0,001 до 0,01 МПа (0,01—0,1 кгс/см2). Для создания необходимого разрежения в горелке существенное значение имеет расстояние между концом сопла инжектора и входом в смесительную камеру. При увеличении этого расстояния до инжекторного предела подсос возрастает, а при уменьшении – снижается. Устойчивое горение пламени при нормальном составе смеси для ацетилено-кислородных горелок и мундштуков обеспечивается при скорости истечения смеси из сопла мундштука в пределах 50—170 м/с (для мундштуков с диаметром выходного канала 0,6—3,5 мм). При этом избыточное давление смеси в трубке перед мундштуком должно быть в пределах 0,003—0,027 МПа (0,03—0,27 кгс/см2). При скорости истечения смеси 20—40 м/с возникают хлопки и обратные удары пламени, а при скорости до 140– 240 м/с возможен отрыв пламени от мундштука горелки
Инжекторное устройство горелки обеспечивает некоторый «запас ацетилена», т. е. увеличение его расхода при полном открытии ацетиленового вентиля горелки по сравнению с паспортным расходом газа для данного номера мундштука.
13. 13. Работа с сварочной горелкой.
Исправная, правильно собранная и отрегулированная горелка должна давать нормальное устойчивое сварочное пламя. Если горение неровное, пламя отрывается от мундштука, гаснет или дает обратные удары и хлопки, следует тщательно отрегулировать вентилями подачу кислорода и ацетилена. Если после регулировки неполадки не устраняются, то причиной их являются неисправности в самой горелке: неплотности в соединениях, повреждение выходного канала мундштука или инжектора, неправильная установка деталей горелки при сборке, засорение каналов, износ деталей и т. д. Перед началом работы проверяют исправность горелки. Для проверки инжектора на кислородный ниппель надевают шланг, а в корпус горелки вставляют наконечник, накидную гайку которого плавно затягивают ключом. Установив давление кислорода в соответствии с номером наконечника, пускают в горелку кислород, открывая кислородный вентиль. В ацетиленовом ниппеле горелки должно образоваться разрежение, которое легко обнаружить, приложив к отверстию ниппеля палец, который должен присасываться Если подсос есть, горелка исправна. При отсутствии подсоса следует проверить: достаточно ли плотно прижимается инжектор к седлу корпуса горелки. При обнаружении неплотности следует сместить инжектор до упора его в седло при вставленном в ствол наконечнике; не засорены ли каналы мундштука, смесительной камеры и ацетиленовой трубки. При засорении необходимо прочистить каналы тонкой медной проволокой и продуть. После проверки горелки следует подсоединить оба шланга, закрепить их на ниппелях хомутиками и зажечь горючую смесь. Если при зажигании смеси горелка дает хлопок или при полном открытии ацетиленового вентиля в пламени не появляется избытка ацетилена (черная копоть), необходимо проверить, хорошо ли затянута накидная гайка наконечника, достаточно ли давление кислорода и нет ли препятствий поступлению ацетилена в горелку (вода в шланге, перегиб шланга, придавливание шланга деталями, перекручивание шланга и т. д.). При прекращении работы горелки, а также при частых хлопках или обратных ударах необходимо закрыть сначала ацетиленовый вентиль, затем – кислородный. Иногда частые хлопки и обратные удары вызываются перегревом мундштука после продолжительной работы. В этом случае необходимо погасить пламя горелки в упомянутом порядке и охладить мундштук горелки в подручном сосуде с водой. Инжекторная горелка нормально и безотказно работает, если соотношения диаметров каналов инжектора, смесительной камеры и мундштука выбраны правильно. Если мундштук обгорел, с забоинами и отверстие его сильно разработано, следует конец мундштука аккуратно опилить мелким напильником, слегка зачеканить или осадить ударами молотка, а затем прокалибровать сверлом соответствующего диаметра (см. табл. 60). Поверхность мундштука необходимо заполировать. Пропуски газа через сальники вентилей горелки устраняются заменой набивки сальников или подтягиванием гаек сальников.
14. Б