Страницы: << [1] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 .... >>

ПЕРЕДМОВА

Спосіб нагрівання металу полум'ям горючої газової суміші став відомим наприкінці XIX ст. Практичне застосування газового зварювання стало можливим після розробки французьким інженером Е. Фуше в 1903 р. першого пальника.

-У нашій країні газове зварювання застосовується з 1906 р. До 1960 р. використовували тільки ацетилено-кисневе полум'я. Коли ацетилен стали застосовувати для одержання гуми, пластмас, виникла необхідність його заміни іншими газами або парами горючих рідин.

Газове полум'я має малу концентрацію тепла порівнянно з електричною дугою. Тому газове зварювання виконується при низьких швидкостях нагрівання і охолодження металів, що призводить до збільшення розмірів зерен, низької міцності, деформацій зварюваного виробу.

Вартість газового зварювання сталевих листів товщиною понад

2 мм вища вартості дугового зварювання.

Продуктивність газового зварювання виробів товщиною до

3 мм в 1,5 рази вища ніж при дуговому зварюванні, а при більшій товщині — нижча.

Газове зварювання використовують при ремонті литих виробів із чавуну і кольорових металів, виправленні дефектів лиття, при монтажних і сантехнічних роботах, різанні, наплавленні, зварюванні легкоплавких металів, при паянні та ін.

За міцністю, пластичністю і в'язкістю шви, виконані газовим зварюванням, поступаються дуговим, незалежно від товщини зварюваного металу.

Сучасний стан зварювального виробництва в Україні характеризується наявністю значних потужностей з випуску зварних конструкцій, зварювальних матеріалів й обладнання.

У третьому тисячолітті зварювання є одним із провідних технологічних процесів. Більше половини світового споживання сталевого прокату йде на виробництво зварних конструкцій. Практично зварюють майже всі метали на землі, в морських глибинах

і в космосі. Маса зварюваних конструкцій становить від частки грама до сотень і тисяч тонн.

Більше половини валового національного продукту промислово розвинутих країн створюється за допомогою зварювання і споріднених технологій, до яких відносять наплавлення, паяння, різання, нанесення покриття, склеювання різних матеріалів. Науково-технічне поняття «зварювання» охоплює такі суміжні напрями, як заготовка і складання, діагностика і неруйнуючий контроль, техніка безпеки та екологія зварювальних процесів.

Мета даного підручника — допомогти учням у вивченні теоретичних основ зварювального виробництва, яке в поєднанні з професійно-практичною підготовкою дозволить їм стати кваліфікованими зварниками.

Для кращого засвоєння матеріалу передбачені контрольні запитання та завдання, які можна використовувати для самостійного вивчення матеріалу і самоконтролю.

Автори взяли на себе важливе та нелегке завдання — створення підручника з газового зварювання. Звичайно, перша спроба підготувати базовий підручник з газового зварювання не може бути без недоліків. Тому автори будуть щиро вдячні за конструктивні критичні зауваження і побажання щодо вдосконалення структури, змісту та форми викладення матеріалу.

Автори висловлюють особливу вдячність В. П. Калушці, директору Тернопільського Технічного коледжу; П. Ф. Лукашуку, декану факультету професійної підготовки та О. М. Пласконіс, майстру виробничого навчання Тернопільського Технічного коледжу за допомогу у підготовці підручника; рецензентам В. М. Мартину, доктору технічних наук, професору та А. В. Каплуну, кандидату педагогічних наук, доценту за цінні поради та слушні зауваження, які були враховані при доопрацюванні рукопису даного підручника.

Розділ 1

МАТЕРІАЛИ ДЛЯ ГАЗОВОГО ЗВАРЮВАННЯ ТА РІЗАННЯ

1.1. КИСЕНЬ

Висока температура полум'я досягається спалюванням горючого газу або парів рідини в кисні.

Кисень у чистому вигляді при температурі 20°С і атмосферному тиску — це прозорий газ без запаху, кольору і смаку. Маса 1 м³ становить 1,33 кг. Зріджується при нормальному тиску і температурі мінус 182,9°С. Рідкий кисень прозорий, має голубий відтінок. Маса 1 л рідкого кисню становить 1,14 кг; при випаровуванні 1 л кисню утворюється 860 л газу.

Кисень одержують при розкладанні води електричним струмом або при глибокому охолодженні атмосферного повітря. Сорти кисню вказані в табл. 1.1.

Табл. 1.1. Кисень рідкий і газоподібний (вміст пари води в газоподібному кисні не більше 0,07 г/м³)

Технічний кисень 3-го сорту поставляють тільки газоподібним.

Чистота кисню має велике значення, особливо для кисневого різання. Зниження чистоти кисню погіршує процеси зварювання і підвищує витрати.

Масла і жири при дотику із стисненим киснем з великою швидкістю окиснюються, що призводить до самозагорання або вибуху. Тому треба уникати забруднень кисневих балонів маслами.

1.2. АЦЕТИЛЕН

Ацетилен при згоранні V кисні дає найбільшу температуру полум'я - 3050-3150°С.

Технічніш ацетилен (С₂Н₂) — газ без кольору з різким неприємним запахом, в 1,1 раза легший за повітря, розчиняється в рідинах.

Ацетилен вибухонебезпечний: під тиском 0,15-0,20 МПа вибухає від електричної іскри або вогню, при швидкому нагріванні вище 200°С, а при температурі вище 530°С відбувається вибухове розкладання ацетилену.

Ацетилено-киснева суміш здатна вибухати при наявності в ній 2,8-93% ацетилену. Тому зварникам необхідно дотримуватися обов'язкових правил експлуатації газового обладнання. Самозаго-рання суміші ацетилену і кисню, що виходять з пальника, проходить при температурі 428°С.

Одержують ацетилен трьома способами:

— розкладанням карбіду кальцію (СаС₂) водою;

— термоокиснювальним піролізом (розкладанням) нагрітого природного газу в суміші з киснем;

— розкладанням рідких вуглеводнів (нафти, гасу) електричною дугою.

До складу технічного карбіду, з якого одержують ацетилен для зварювання, входять шкідливі домішки. Вони переходять в ацетилен у вигляді сірководню, аміаку, фосфористого і кремнистого водню й погіршують якість зварювання. Тому їх треба видаляти промиванням водою або хімічним очищенням.

1.3. ГАЗИ - ЗАМІННИКИ АЦЕТИЛЕНУ

Пропан-бутан — це суміш пропану з бутаном (5-30%), яку називають технічним пропаном. Одержують його при добуванні природних газів і при переробці нафти. Температура полум'я становить 2400°С, тому його використовують для зварювання сталі товщиною до 3 мм. Використовують також для різання, теплового випрямляння, очищення металу.

Для зварювання пропан-бутан постачають у зрідженому стані. З рідкого стану в газоподібний він переходить самовільно у верхній частині балону через меншу питому вагу газу. Він важчий за повітря і має неприємний специфічний запах.

Природний газ складається з метану (77-98%) і невеликої кількості бутану, пропану та ін. Він не має запаху, тому для виявлення його витікання додають спеціальні різкопахучі речовини. Температура полум'я становить 2100-2200°С. Використовують обмежено, здебільшого для різання.

Для утворення газового полум'я використовують й інші гази: водень, коксовий, нафтовий, сланцевий, піролізний.

Горючі рідини менш дефіцитні, але потребують спеціальної тари. При зварюванні та різанні шляхом нагрівання наконечника

пальника або різака горюча рідина перетворюється в пару. Температура полум'я: гасо-кисневого — 2400-2450°С; бензино-кисне-вого - 2500-2600°С.

В основному використовуються для різання і поверхневої обробки металів.

При роботі на тракторному гасі апаратура забивається смолою. Забороняється використовувати етилований бензин через його токсичність.

У табл. 1.2 наведені основні властивості горючих газів і рідин для зварюння та різання.

Табл. 1.2. Характеристика горючих газів і рідин для зварювання і різання

* маса 1 м³ рідини

Коефіцієнтом заміни ацетилену (B) називається відношення витрат газу-замінника (V₃) до витрат ацетилену (V_а) при однаковій ефективній тепловій потужності полум'я: