Технология и режимы сварки
Латуни
Медь с цинком образует a-твердый раствор с предельной концентрацией цинка 39% (рис. 22). При большем содержании цинка образуется электронное соединение CuZn (-фаза) с кристаллической решеткой ОЦК. При 454…468°С (штриховая линия на диаграмме) наступает упорядочение -фазы, а упорядоченный -твердый раствор обозначается как '-фаза.
Рисунок 22 - Диаграмма состояния Cu-Zn
При наличии в структуре латуни только -твердого раствора увеличение содержания цинка вызывает повышение ее прочности и пластичности. Появление '-фазы сопровождается резким снижением пластичности, повышением твердости и хрупкости. Прочность продолжает повышаться при увеличении содержания цинка до 45 %, пока латунь находится в двухфазном состоянии. При дальнейшем повышении процентного содержания цинка происходит переход латуни в однофазное состояние со структурой '-фазы, что вызывает резкое снижение прочности. Практическое значение имеют латуни, содержащие до 45% Zn. Сплавы с большим содержанием цинка отличаются высокой хрупкостью.
Двойные латуни (содержащие только медь и цинк) подразделяются на однофазные (со структурой -твердого раствора) и двухфазные(со структурой и -фаз).
Однофазные латуни обладают высокой пластичностью и хорошо поддаются холодной пластической деформации, которая значительно повышает их прочность и твердость. Для повышения пластичности проводят рекристаллизационный отжиг при 600…700°С.
Детали, которые изготовлены из деформируемых латуней при содержании более 20% цинка, могут подвергаться "сезонному " растрескиванию во влажном воздухе при наличии в атмосфере серных газов. Для предотвращения растрескивания детали отжигают при температурах, ниже температуры рекристаллизации (в большинстве случаев при 250…270оС).
Повышение содержания цинка удешевляет латуни, улучшает их обрабатываемость резанием, способность противостоять износу, но при этом уменьшаются теплопроводность и электрическая проводимость.
Примеси повышают твердость и снижают пластичность латуней. Особенно неблагоприятно действуют свинец и висмут, которые в однофазных латунях вызывают красноломкость. Поэтому однофазные латуни не подвергают горячему деформированию, а выпускают в виде холоднокатаных полос, лент, проволоки, листов. Из проката изготавливают детали методом глубокой вытяжки (радиаторные трубки, снарядные гильзы, сильфоны, трубопроводы), а также детали, требующие по условиям эксплуатации низкую твердость (шайбы, втулки, уплотнительные кольца и др.).
Вследствие небольшого температурного интервала кристаллизации двойные латуни обладают низкой склонностью к дендритной ликвации, высокой жидкотекучестью, малой рассеянной усадочной пористостью и хорошей герметичностью. Но, несмотря на это, они практически не применяются для фасонных отливок, так как имеют довольно большую концентрированную усадочную раковину.
Для повышения обрабатываемости в латунь вводят свинец. Латунь ЛС59-1 («автоматная») поставляется в прутках и предназначается для изготовления деталей на станках-автоматах.
Для легирования латуней используют Al, Fe, Ni, Sn, Si. Эти элементы повышают прочность и коррозионную стойкость латуней. Поэтому легированные латуни широко применяют в речном и морском судостроении(ЛАЖ60-1-1). Латуни, легированные оловом (ЛО70-1, ЛО62-1) обладают высокой коррозионной стойкостью в морской воде и поэтому имеют название «морские латуни».
Практическое применение находят латуни с добавлением алюминия до 4 % (ЛА77-2), которые, благодаря однофазной структуре, хорошо обрабатываются давлением.
Алюминиевые латуни дополнительно легируют никелем, железом, марганцем, кремнием, обладающими переменной растворимостью в -твердом растворе, что позволяет упрочнять эти латуни с помощью закалки и старения.
Латунь ЛАНКМц75-2-2,5-0,5-0,5 является единственным сплавом на основе системы Cu-Zn, который упрочняется дисперсионным твердением. Температура закалки составляет 800оС, после проведения которой латунь имеет высокую пластичность, а после старения приобретает и высокую прочность (sв = 700 МПа, d = 25%). Хорошая пластичность в закаленном состоянии позволяет дополнительно упрочнять сплавы с помощью пластического деформирования перед старением, что обеспечивает повышение временного сопротивления до 1000 МПа.
Кремнистые латуни характеризуются высокой прочностью, пластичностью, вязкостью как при обычных, так и при низких температурах (до -183°С). При легировании латуней для получения однофазной структуры используют небольшие добавки кремния (ЛК80-3). Такие латуни применяют для изготовления арматуры, деталей приборов, в судо- и машиностроении.
Бронзы
4.5.3.1 Оловянные бронзы
Предельная растворимость олова в меди соответствует 15,8%, но при концентрации олова более 10% в структуре бронз образуется -фаза, вызывающая резкое снижение их вязкости и пластичности. Поэтому практическое значение имеют бронзы, содержащие только до 10% Sn.
Среди медных сплавов оловянные бронзы имеют самую низкую линейную усадку, что позволяет получать сложные фасонные отливки. Двойные и низколегированные литейные бронзы содержат 10% Sn. Оловянные бронзы легируют Zn, Pb, P (БрО3Ц12С5, БрО4Ц4С17, БрО10Ц2 и др.). Цинк полностью растворяется в -твердом растворе при легировании до 15% и, уменьшая интервал кристаллизации оловянных бронз, улучшает их жидкотекучесть и плотность отливок. Свинец повышает антифрикционные свойства и улучшает обрабатываемость резанием оловянных бронз. Фосфор, являясь раскислителем оловянных бронз, повышает их жидкотекучесть, а износостойкость улучшается, благодаря появлению твердых включений фосфида меди Сu3Р.
Высокая коррозионная стойкость в атмосферных условиях, пресной и морской воде способствует широкому применению литейных бронз для пароводяной арматуры, работающей под давлением.
Деформируемые бронзы содержат до 6…8%Sn (БрОФ 4-2,5, БрОЦ 4-3 и др.). Для устранения дендритной ликвации и выравнивания химического состава, а также улучшения обрабатываемости давлением применяют диффузионный отжиг, который проводят при 700…750°С. При холодной пластической деформации бронзы подвергают промежуточным отжигам при 550…700°С. Деформируемые бронзы характеризуются хорошей пластичностью и более высокой прочностью, чем литейные.
Деформируемые бронзы обладают высокими упругими свойствами и сопротивлением усталости. Их используют для изготовления круглых и плоских пружин в точной механике, электротехнике, химическом машиностроении и других областях промышленности.
4.5.3.2 Алюминиевые бронзы
Алюминиевые бронзы отличаются высокими механическими, антикоррозионными и антифрикционными свойствами. Их преимущества перед оловянными бронзами заключаются в меньшей стоимости и более высоких механических и технологических свойствах. В частности, небольшой интервал кристаллизации обеспечивает алюминиевым бронзам высокую жидкотекучесть, концентрированную усадку и хорошую герметичность отливок, малую склонность к дендритной ликвации.
Медь с алюминием образует -твердый раствор. С увеличением содержания алюминия до 4,5 % наряду с прочностью и твердостью повышается пластичность, которая затем резко падает, а прочность продолжает расти при увеличении содержания алюминия до 10…11 %. С появлением при этих концентрациях эвтектоида, содержащего твердую и хрупкую фазы, повышается износостойкость и проявляются антифрикционные свойства.
Деформируемыми являются однофазные бронзы (БрА5, БрА7). Они обладают наилучшим сочетанием прочности (в = 400...450 МПа) и пластичности ( = 60%).
Двухфазные бронзы отличаются высокой прочностью (в = 600 МПа) и твердостью (> 100 НВ). Их можно подвергать упрочняющей термической обработке.
Алюминиевые бронзы легируют железом, никелем, марганцем. В -фазе алюминиевой бронзы растворяется до 4 % железа, при большем содержании образуются включения Al3Fe. Дополнительное легирование сплавов никелем и марганцем способствует появлению этих включений при меньшем содержании железа. Железо оказывает модифицирующее действие на структуру алюминиевых бронз, повышает их прочность, твердость и антифрикционные свойства, уменьшает склонность к охрупчиванию двухфазных бронз.
Наилучшей пластичностью алюминиево-железные бронзы (например, БрАЖ9-4) обладают после нормализации при 600…700°С или закалки от 950°С с последующим отпуском при 250…300°С.
Никель способствует дополнительному упрочнению бронз, легированных железом и никелем, вследствие старения. Например, в отожженном (мягком) состоянии БрАЖН10-4-4 твердость составляет 160 НВ. После закалки от 980°С и старения при 400°С в течение 2 ч твердость увеличивается до 400 НВ.
Из алюминиево-железоникелевых бронз изготовляют детали, работающие в тяжелых условиях износа при повышенных температурах (400…500°С): седла клапанов, направляющие втулки выпускных клапанов, части насосов и турбин, шестерни и др.
Высокими механическими, антикоррозионными и технологическими свойствами обладают алюминиево-железные бронзы, легированные вместо никеля более дешевым марганцем (БрАЖМц10-3-1,5).
4.5.3.3 Кремнистые бронзы
Кремнистые бронзы содержат до 3% Si и имеют однофазную структуру -твердого раствора. Однофазная структура твердого раствора обеспечивает кремнистым бронзам высокую пластичность и хорошую обрабатываемость давлением. При увеличении содержания кремния более 3% в структуре сплавов появляется твердая и хрупкая -фаза, что снижает их пластичность.
Добавки марганца и никеля повышают прочность и твердость кремнистых бронз. Никель, обладая переменной растворимостью в -фазе, создает возможность для упрочнения никель-кремнистых бронз проведением закалки и старения. После закалки от 800°С и старения при 500°С БрКН-1-3 и БрКН-0,5-2 имеют в > 700 МПа, 8 %.
Кремнистые бронзы выпускают в виде лент, полос, прутков, проволоки. Для фасонных отливок они применяются редко. Их используют вместо более дорогих оловянных бронз при изготовлении антифрикционных деталей (БрКН1-3), (БрКМцЗ-1), а также для замены бериллиевых бронз при производстве пружин, мембран и других деталей приборов, работающих в пресной и морской воде.
Литейные свойства кремнистых бронз ниже, чем оловянных, алюминиевых бронз и латуней.Легирование цинком способствует улучшению литейных свойств этих бронз
4.5.3.4 Бериллиевые бронзы
Бериллиевые бронзы характеризуются высокими пределами прочности и упругости, твердостью и коррозионной стойкостью в сочетании с повышенными сопротивлениями усталости. Двойные бериллиевые бронзы содержат в среднем 2,0…2,5% Be (БрБ2, БрБ2,5), поскольку при большем содержании бериллия пластичность становится очень низкой.
Бериллий обладает переменной растворимостью в меди, которая уменьшается при снижении температуры, что дает возможность проводить упрочнение, заключающееся в закалке от 780…800оС и последующем старении при 325оС. Наиболее распространенная бериллиевая бронза БрБ2 после закалки с 780°С и старения при 300…350 °С в течение 2 ч имеет следующие механические свойства: в = 1250 МПа, 0,2 = 1000 МПа, = 2,5 %, твердость 700 НВ, Е = 133 ГПа. Пластическая деформация закаленной бронзы и последующее старение позволяют увеличить временное сопротивление до 1400 МПа.
Бериллиевые бронзы являются теплостойкими материалами, устойчиво работающими при температурах до 310…340°С. При 500°С они имеют приблизительно такое же временное сопротивление, как оловянно-фосфористые и алюминиевые бронзы при комнатной температуре.
Бериллиевые бронзы обладают высокой теплопроводностью и электрической проводимостью. Они хорошо обрабатываются резанием, свариваются точечной и роликовой сваркой, однако широкий температурный интервал кристаллизации затрудняет их дуговую сварку.
Бериллиевые бронзы выпускают преимущественно в виде полос, лент, проволоки и других деформированных полуфабрикатов. Вместе с тем из них можно получить качественные фасонные отливки. Из бериллиевых бронз изготовляют детали ответственного назначения: упругие элементы точных приборов (плоские пружины, пружинные контакты, мембраны); детали, работающие на износ (кулачки, шестерни, червячные передачи); подшипники, работающие при высоких скоростях, больших давлениях и повышенных температурах.
Бериллиевую бронзу применяют для изготовления инструмента, не образующего искру при ударе о металл или камень, что позволяет использовать его при взрывоопасных горных работах.
Основным недостатком бериллиевых бронз является их высокая стоимость. Легирование Mg, Ni, Ti, Co позволяет уменьшить содержание бериллия до 1,7…1,9% без заметного снижения механических свойств (БрБНТ1,7 и др.).
- Шланги для газовой сварки.
В связи с тем, что правила безопасности запрещают размещать в непосредственной близости у места ведения сварочных работ баллоны, генераторы газов, существует необходимость в удобной системе подачи этих газов. Для этой цели применяют шланги для газовой сварки, сделанные по специальной технологии и предназначенные для подачи одного из видов сварочных газов или жидкостей.
Классы сварочного шланга и их характеристики.
Современная классификация разделяет все шланги для ведения сварочных работ на три класса:
· Класс 1. Шланги предназначены для подачи горючих газов, отличаются наличием сплошной красной полосы или полностью имеют такой цвет. Такие шланги предназначены для транспортировки пропана, ацетилена и других горючих веществ в газообразном состоянии. Они рассчитаны на работу при избыточном давлении до 6,3 атмосфер.
· Класс 2. Шланги этого класса применяются для подачи горючих жидкостей, таких как керосин, бензин, уайт-спирит, смесей подобных жидкостей. Шланги имеют желтый цвет или такую полосу по всей длине. Допустимое рабочее давление 6,3 атмосферы.
· Класс 3. К нему относятся кислородные шланги синего цвета, способные
работать при давлении до 20 атмосфер.
Все шланги имеют внутренний диаметр от 6,3 до 16 мм, выпускаются в двух исполнениях:
· Шланги для умеренного климата, могут применяться при температуре окружающего воздуха от -30 до +70 градусов.
· Сварочные шланги для холодного климата выдерживают температуру от -55 градусов, верхний предел тот же.
Продукция продается бухтами, содержащими до 100 метров шланга.
Конструкция газовых шлангов.
Они представляют собой многослойное изделие способное работать с агрессивными веществами, находящимися под давлением. Конструктивно шланги состоят из следующих слоев:
· Внутренняя часть шланга изготовлена из черной технической резины, стойкой к воздействию проходящих по ней газов или жидкостей.
· Поверх внутреннего шланга накладывается один или несколько (в зависимости от производителя) слоев нитяного каркаса, повышающего прочность изделия.
· Верхний слой шланга также резиновый. В последнее время не применяют нанесение маркирующей полосы, вместо этого используется верхнее резиновое покрытие, имеющее требуемый цвет полностью. Применяемая резина должна быть морозостойкой, предназначенной для работы в определенных условиях.
Подобная конструкция обеспечивает безопасную эксплуатацию изделия.
Правила эксплуатации шланг для газовой сварки.
Согласно требованиям техники безопасности шланги для газовой сварки должны эксплуатироваться при соблюдении следующих условий:
· Все шланги должны применяться для подачи к горелке только того газа, для которого предназначены.
· Перед вводом в эксплуатацию шланги необходимо продуть воздухом для удаления талька, при этом воздух не должен содержать примесей масел. После этого шланги промываются рабочим газом.
· Длина газовых шланг должна составлять не менее 9 м, максимальный размер составляет 30 м, в крайних случаях, при разрешении руководства предприятия разрешено увеличить длину до 40-50 м.
· Шланг может стыковаться по длине не более чем из 3 кусков, все соединения должны выполняться при помощи промежуточных приспособлений и хомутов.
· При прокладке линии нельзя допускать перегиба, перекручивания шланг, целесообразно применять спаренные шланги.
· Во время работы необходимо следить за состоянием шланга, предохранять его от повреждений.
Техническое обслуживание шланг для газовой сварки.
Газовые шланги должны постоянно подвергаться профилактическим осмотрам и проверке технического состояния.
· Внешний осмотр проводится каждый раз перед началом работы. Проверятся целостность шланг, качество соединений.
· Каждый месяц необходимо подвергать испытаниям избыточным давлением. При этом для кислородных шланг величина давления составляет 20 атмосфер, а для ацетиленовых 5 атмосфер. Для этой цели применяют азот или сжатый воздух.
· Каждый квартал все шланги должны пройти освидетельствование. В него входит внешний осмотр, испытание избыточным давлением газом (10 атм.) и гидравлические испытания. Для этой цели в шланг нагнетают воду под давлением 30 атм.
Все обнаруженные дефекты должны немедленно устраняться, эксплуатация шланг для сварки непрошедших какую-либо проверку не допускается. Для обеспечения выполнения всех мероприятий практикуется закрепление каждого комплекта шланг за конкретным газосварщиком, отвечающим за их техническое состояние.
Современные шланги для газовой сварки и резки позволяют транспортировать рабочие газы к месту веления сварки самым удобным способом. При правильной эксплуатации они обеспечивают безопасные условия работы.
- Расшифровать марку 40Х конструкционная легированная углерод- 0,4%, хром-1%
Билеn 7
- Титан его общие характеристики и особенности свариваемости
Титан - распространенный в природе металл, в земной коре его больше, чем меди, свинца и цинка. При плотности 4,51 г/см3титан имеет прочность 267...337 МПа, а его сплавы-до 1 250 МПа. Это тускло-серый металл с температурой плавления 1668 0С, коррозионно стоек при нормальной температуре даже в сильных агрессивных средах, но очень активен при нагреве выше 400 0С. В кислороде способен к самовозгоранию. Бурно реагирует с азотом. Окисляется водяным паром, углекислым газом, поглощает водород. Теплопроводность титана более чем в два раза ниже, чем у углеродистой стали. Поэтому при сварке титана, несмотря на его высокую температуру плавления, требуется меньше тепла.
Титан может находиться в виде двух основных стабильных фаз, отличающихся строением кристаллической решетки. При нормальной температуре он существует в виде -фазы с мелкозернистой структурой, не чувствительной к скорости охлаждения. При температуре выше 882 0С образуется -фаза с крупным зерном и высокой чувствительностью к скорости охлаждения. Легирующие элементы и примеси могут стабилизировать -фазу (алюминий, кислород, азот) или -фазу (хром, марганец, ванадий). Поэтому сплавы титана условно разделяют на три группы: , + и сплавы. Первые (ВТ1, ВТ5-1) термически не упрочняются, пластичны, обладают хорошей свариваемостью. Вторые (ОТ4, ВТЗ, ВТ4, ВТ6, ВТ8) при малых добавках -стабилизаторов также свариваются хорошо. Они термически обрабатываются. Сплавы с -структурой, например ВТ15, ВТ22, упрочняются термообработкой. Они свариваются хуже, склонны к росту зерен и к холодным трещинам.
При комнатной температуре поверхность титана растворяет кислород, образуется его твердый раствор в -титане. Возникает слой насыщенного раствора, который предохраняет титан от дальнейшего окисления. Этот слой называют алъфированным. При нагреве титан вступает в химическое соединение с кислородом, образуя ряд окислов от Ti6O до TiO2. По мере окисления изменяется окраска оксидной пленки от золотисто-желтой до темно-фиолетовой, переходящей в белую. По этим цветам в околошовной зоне можно судить о качестве защиты металла при сварке. С азотом титан, взаимодействуя активно при температуре более 500 0С, образует нитриды, повышающие прочность, но резко снижающие пластичность металла. Растворимость водорода в жидком титане больше, чем в стали, но с понижением температуры она резко падает, водород выделяется из раствора. При затвердевании металла это может вызвать пористость и замедленное разрушение сварных швов после сварки. Все титановые сплавы не склонны к образованию горячих трещин, но склонны к сильному укрупнению зерна в металле шва и околошовной зоны, что ухудшает свойства металла.
Технология сварки титановых сплавов
Из-за высокой химической активности титановые сплавы удается сваривать дуговой сваркой в инертных газах неплавящимся и плавящимся электродом, дуговой сваркой под флюсом, электронным лучом, электрошлаковой и контактной сваркой. Расплавленный титан жидкотекуч, шов хорошо формируется при всех способах сварки.
Основная трудность сварки титана - это необходимость надежной защиты металла, нагреваемого выше температуры 400 0С, от воздуха.
Дуговую сварку ведут в среде аргона и в его смесях с гелием. Сварку с местной защитой производят, подавая газ через сопло горелки, иногда с насадками, увеличивающими зону защиты. С обратной стороны стыка деталей устанавливают медные подкладные планки с канавкой, по длине которой равномерно подают аргон. При сложной конструкции деталей, когда осуществить местную защиту трудно, сварку ведут с общей защитой в камерах с контролируемой атмосферой. Это могут быть камеры-насадки для защиты части свариваемого узла, жесткие камеры из металла (см. рис. 1) или мягкие из ткани со смотровыми окнами и встроенными рукавицами для рук сварщика. В камеры помещают детали, сварочную оснастку и горелку. Для крупных ответственных узлов применяют обитаемые камеры объемом до 350 м 3, в которых устанавливают сварочные автоматы и манипуляторы. Камеры вакуумируются, затем заполняются аргоном, через шлюзы в них входят сварщики в скафандрах.
Аргонодуговой сваркой вольфрамовым электродом детали толщиной 0,5... 1,5 мм сваривают встык без зазора и без присадки, а толщиной более 1,5 мм - с присадочной проволокой. Кромки свариваемых деталей и проволока должны зачищаться так, чтобы был снят насыщенный кислородом альфированный слой. Проволока должна пройти вакуумный отжиг при температуре 900... 1000 0С в течение 4 ч. Сварку ведут на постоянном токе прямой полярности. Детали толщиной более 10... 15 мм можно сваривать за один проход погруженной дугой (рис. 103). После образования сварочной ванны увеличивают расход аргона до 40...50 л/мин, что приводит к обжатию дуги. Затем электрод опускают в сварочную ванну. Давление дуги оттесняет жидкий металл, дуга горит внутри образовавшегося углубления, ее проплавляющая способность увеличивается.
Рис. 1. Схема сварки погруженной дугой:
1 - поток защитного газа; 2 - сопло горелки; 3 - оттесненный жидкий металл; 4 - сварочная дуга; 5 - свариваемая деталь
Узкий шов с глубоким про-плавлением при сварке неплавя-щимся электродом в аргоне можно получать, применяя флюсы-пасты АН-ТА, АНТ17А на основе фтористого кальция с добавками. Они частично рафинируют и модифицируют металл шва, а также уменьшают пористость.
Дуговую сварку титановых сплавов плавящимся электродом (проволокой диаметром 1,2...2,0 мм) выполняют на постоянном токе обратной полярности на режимах, обеспечивающих мелкокапельный перенос электродного металла. В качестве защитной среды применяют смесь из 20 % аргона и 80 % гелия или чистый гелий. Это позволяет увеличить ширину шва и уменьшить пористость.
Титановые сплавы можно сваривать дуговой сваркой под бескислородными фтористыми флюсами сухой грануляции АНТ1, АНТЗ для толщины 2,5...8,0 мм и АНТ7 для более толстого металла. Сварку ведут электродной проволокой диаметром 2,0...5,0 мм с вылетом электрода 14...22 мм на медной или на флюсомедной подкладке, либо на флюсовой подушке. Структура металла в результате модифицирующего действия флюса получается более мелкозернистой, чем при сварке в инертных газах.
При электрошлаковой сварке используют пластинчатые электроды из того же титанового сплава, что и свариваемая деталь, толщиной 8...12 мм и шириной, равной толщине свариваемого металла. Используют тугоплавкие фторидные флюсы АНТ2, АНТ4, АНТ6. Чтобы через флюс не проникал кислород, шлаковую ванну дополнительно защищают аргоном. Металл зоны термического влияния защищают, увеличивая ширину формирующих водоохлаждаемых ползунов и продувая в зазор между ними и деталью аргон. Сварные соединения после электрошлаковой сварки имеют крупнокристаллическую структуру, но свойства их близки к основному металлу. Перед электрошлаковой сваркой, так же как и перед дуговой, флюсы должны быть прокалены при температуре 200...300 0С.
Электронно-лучевая сварка титановых сплавов обеспечивает наилучшую защиту металла от газов и мелкозернистую структуру шва. Требования к сборке по сравнению с другими способами жестче.
При всех способах сварки титановых сплавов нельзя допускать перегрева металла. Нужно применять способы и приемы, позволяющие влиять на кристаллизацию металла: электромагнитное воздействие, колебания электрода или электронного луча поперек стыка, ультразвуковое воздействие на сварочную ванну, импульсный цикл дуговой сварки и т.п. Все это позволит получать более мелкую структуру шва и высокие свойства сварных соединений.
- Ацетиленовый генератор низкого давления АНВ 1,25. Устройства и принцип работы
Этот переносной генератор низкого давления работает по системе ВВ в сочетании с системой ВК (см. статью Ацетиленовый генератор). Генератор является одноретортным, однопостовым генератором прерывистого действия, может быть использован на монтажных и ремонтных работах в зимних условиях при температуре до -25°С (248 К).
Рисунок 1 - Ацетиленовый генератор АНВ-1,25
Ацетиленовый генератор АНВ-1,25 состоит из корпуса 1 с вваренной в него ретортой 2, в которой помещается загрузочная корзина 3. Корпус генератора делится на две части (нижнюю - газосборник и верхнюю, открытую сверху,- водосборник) горизонтальной перегородкой 25. Эти части сообщаются между собой соединительной циркуляционной трубой 8, доходящей почти до дна газосборника. Между газосборником и водяным затвором помещается карбидный осушитель 22, соединенный с ними резиновыми шлангами 23 и 21.
Генератор заполняется водой через открытую верхнюю часть корпуса до уровня воды 24. Вода в реторту поступает по газоотводящей трубке 28 через отверстие 26 при открывании вентиля 27. Реторта закрывается крышкой 5, рычагом 6 и специальным болтом 7.
Ацетилен, выделяющийся в результате взаимодействия карбида кальция с водой, поступает по газоотводящей трубке 28 в газосборник и вытесняет находящуюся в нем воду через циркуляционную трубу 8 в верхнюю часть генератора. Вода в реторту подается до тех пор, пока она не будет вытеснена из газосборника ниже уровня вентиля 27. При этом по мере выделения ацетилена и возрастания давления ацетилена в газосборнике и реторте вода вытесняется из реторты 2 в камеру 13 через трубу 12. Благодаря вытеснению воды из реторты дальнейшее газообразование замедляется. При отборе газа из газосборника давление ацетилена в нем и реторте падает, вода, вытесненная в камеру, возвращается в реторту и газообразование возобновляется.
При падении давления в генераторе до 2,3-2,7 кПа вода в газосборнике поднимается выше вентиля 27 и начинает также пополнять реторту. Поступление воды в реторту прекращается после того, как давление газа превысит 2,7- 2,8 кПа, т. е. когда уровень воды в газосборнике снова опустится ниже уровня вентиля 27.
Газ при отборе поступает из газосборника в карбидный осушитель 22, загруженный карбидом, после чего проходит в водяной затвор 14, а из него через ниппель 15 в горелку или резак. Карбидный осушитель 22 представляет собой цилиндрический сосуд, имеющий входной и выходной ниппели. Внутри корпуса помещена решетка, на которую загружают карбид кальция. Водяной затвор 14 служит для предохранения генератора от проникновения в него взрывной волны при обратном ударе пламени. Водяной затвор при низких температурах устанавливают в соединительную трубу 8, чтобы предохранить его от замерзания; в теплое время года затвор устанавливают снаружи генератора. Ацетилен поступает в водяной затвор по резиновому шлангу 20. Плотность в месте соединения нижнего донышка с корпусом затвора создается резиновой прокладкой (кольцом) 10. Нижний конец трубки имеет шесть отверстий, через которые ацетилен проходит в корпус затвора. Над отверстиями трубки расположена шайба 9, служащая рассекателем.
Ацетилен, пройдя через воду, залитую до уровня контрольного крана 11, вытесняет часть воды в зазор между предохранительной и газоподводящей трубками. Газ выходит из затвора через ниппель 15. При обратном ударе взрывчатая смесь вытесняет воду в предохранительную и газоподводящую трубки до тех пор, пока не выйдет из воды нижнее отверстие предохранительной трубки. Через предохранительную трубу взрывчатая смесь выходит в атмосферу, унося с собой воду. При проходе через отверстие в трубе часть воды задерживается в обечайке 17 и стекает обратно в затвор. Газоотводящая труба закрывается пробкой 16.
Перед пуском генератор необходимо осмотреть, обратив особое внимание на отсутствие ила в реторте 2 и шлангах 21 и 23. При подготовке генератора к пуску необходимо зарядить карбидный осушитель 22 карбидом кальция в количестве 1 кг; закрыть крышку, положив под нее резиновую прокладку; заполнить генератор водой до уровня 24, при этом вентиль 19 водяного затвора, который присоединяется гайкой 18 к предохранительной трубке, должен быть открыт, а вентиль 27 закрыт; заполнить водой затвор 4 через открытую верхнюю обечайку 17 до уровня контрольного крана 11, после чего закрыть вентиль 19.
При температуре ниже 0°С затвор заливают антифризом (антифризы - водные растворы спиртов, гликолей, глицерина и некоторых неорганических солей, не замерзающие при низких температурах). При применении в качестве антифризов растворов хлористого калия и кальция после окончания работы затвор необходимо промыть водой для предотвращения коррозии.
Открыв вентиль 27, надо убедиться в том, что вода поступает в реторту, после чего закрыть вентиль и контрольный кран 4. Вставив корзину 3 (в корзину можно загрузить до 4 кг карбида кальция) в реторту 2, плотно закрыть реторту крышкой 5 специальным болтом 7 и рычагом 6. Открыв вентиль 27, пустить воду в реторту с выделившимся ацетиленом, продуть реторту через контрольный кран 4, после чего контрольный кран закрыть. Во время продувки вентиль 27 должен быть закрыт.
Для того чтобы перезарядить реторту, необходимо открыть крышку, вынуть корзину, очистить реторту от ила и высушить ее. Затем снова загрузить корзину карбидом кальция, вставить в реторту и закрыть ее, после чего снова открыть вентиль 27.
- Расшифровать марку 15ГФ Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций углерод-0,15 марганец-1% Ваннадий-1%
Билет 8
- Чугун. Его свойства. Характеристики. Особенности свариваемости чугуна .Сварка чугуна, её особенности. Способы сварки чугуна
Сварка чугуна имеет свои сложности из-за высокого содержания углерода. К чугунам относятся сплавы железа с углеродом, если содержание углерода в составе сплава больше 2,14%. Такое количество углерода во многом определяет особенности сварки чугуна.
В составе чугунов, которые нашли своё применение в промышленности и строительстве, помимо углерода (2,0-4,0%), содержатся следующие элементы: марганец (0,5-1,6%), кремний (0,4-4%), сера (0,02-0,2%), фосфор (0,02-0,2%).
Специальные виды чугунов могут легироваться такими металлами, как никель, хром, ванадий, медь, титан, алюминий.
Способы сварки чугунов
На практике существуют следующие способа сварки чугуна:
1. Холодная сварка чугуна, которая выполняется без предварительного подогрева. Чаще всего выполняют холодную сварку чугуна электродами из различных материалов.
2. Горячая сварка чугуна, при которой, выполнение предварительного подогрева обязательно.
3. Как отдельный вид часто выделяют полугорячую сварку чугуна, хотя она является разновидностью горячей сварки.
Подробнее об этих способах сварки рассказано на соответствующих страницах нашего сайта.
Особенности сварки чугунных изделий
При сваривании чугуна на процесс сварки сильно влияет кислород и азот, в большом количестве содержащиеся в воздухе. При расплавлении металлического электрода, под их воздействием, протекают сложные химико-металлургические процессы. Вследствие этого, в металле сварного шва содержание углерода и легирующих элементов становится ниже, чем в металле электрода.
Если чугун сваривают электродами из низколегированной стали без покрытия, то в составе метала сварного шва содержание таких элементов, как углерод, марганец и кремний оказывается ниже, чем в металле электрода, а содержание кислорода и азота повышается. В результате, механические свойства сварного соединения сильно снижаются.
Для повышения механических свойств, применяемые при сварке чугуна электроды, имеют защитные покрытия, которые, в процессе сварки, создают газовую или шлаковую защиту зоны сварки. Чаще всего, в состав защитных покрытий включаются элементы, которые при сварке переходят в металл сварного шва. Благодаря этому, можно получить сварной шов с такими элементами в составе, которых не было в электродной проволоке.
К примеру, применяя для сварки чугуна низкоуглеродистые электроды, можно получить состав наплавленного метала примерно такой же, как и состав свариваемого чугуна.
Высокие механические свойства металла сварного шва получаются и в том случае, когда применяется сварку под флюсом, т.е. плавление электрода и основного металла происходит под слоем флюса. Данный вид сварки часто используют при дуговой автоматической сварке.
Влияние легирующих элементов на свариваемость чугуна
Углерод в составе чугуна присутствует, как правило, в виде карбида Fe3C, т.е. в форме первичного или вторичного цементита. Чугун с такой структурой получил название белого чугуна. Белый чугун имеет высокую твёрдость и его достаточно тяжело механически обрабатывать.
В составе серого чугуна углерод находится в свободном состоянии в виде включений графита. Марганец, при содержании более 1%, затрудняет процесс распада карбида железа. Сера в составе чугуна, как и в составе любого другого металла или сплава, оказывает отрицательное влияние на свариваемость чугуна, т.к. она увеличивает его густотекучесть и образует сульфид железа FeS, который способствует образованию дефектов сварных швов (горячих и холодных трещин при сварке).
Фосфор в составе чугуна обладает слабо выраженными графитизирующими свойствами и повышает жидкотекучесть. Также сильным графитизатором для чугуна является алюминий, а также, такие легирующие элементы, как никель, кобальт, медь и титан. А элементы хром, ванадий и молибден способствуют уменьшению размеров зёрен, предотвращая распад карбида железа.
Основные трудности при сварке чугуна
Главными трудностями, в процессе сварки чугуна обусловлены их физическими и механическими показателями. Быстрое охлаждение ванны расплавленного металла и выгорание кремния формирует местное отбеливание металла сварного шва и участков околошовной зоны. Т.е. усиливает формирование цементита из графита. Этот процесс повышает твёрдость сварного соединения, но, при этом, резко снижет пластичность и усиливает хрупкость.
Из-за неравномерного нагрева и охлаждения и усадки чугуна, в металле появляются большие внутренние термические напряжения, как в самом шве, так и в зоне термического влияния. Небольшая температура плавления чугуна и непосредственное превращение чугуна из твёрдой фазы в жидкую, и наоборот, препятствуют выходу газов из расплавленного металла и структура сварного шва формируется с многочисленными порами.
Большое значение жидкотекучести делает невозможным сварку чугуна и в вертикальном и в наклонном положении сварного шва.
- Ацетиленовые баллоны их маркировки и принципы хранения ацетилена
Белый балон, красная надпись — АЦЕТИЛЕН
Хранение ацетилена — общие положения.
В связи с тем, что ацетилен взрывоопасен не только в смеси с воздухом или кислородом, но и в чистом состоянии, существует возможность взрыва баллона при возникновении обратного удара пламени, случайном нагревании горелкой. Хранение ацетилена осуществляется в транспортных и малолитражных баллонах специальной конструкции.
Для предотвращения распространения взрывной волны в ацетиленовом баллоне применяется его заполнение специальной литой пористой массой, в качестве которой чаще всего выступает активированный уголь, пемза, асбестовое волокно. Закачиваемый под давлением ацетилен заполняет все поры материала, для повышения объема газа наполнитель пропитывается ацетоном, который увеличивает абсорбцию материала. Например, в транспортный ацетиленовый баллон заливается до 13 литров ацетона, один литр которого может вместить до 23 литров газа. Всего в транспортный баллон может вместиться до 6 килограмм ацетилена. Такая конструкция баллона позволяет наполнителю гасить возникающие ударные волны от взрыва ацетилена, что существенно повышает безопасность работ.
Баллоны для хранения ацетилена красятся белой эмалью, на него наносится надпись «Ацетилен», под ней находятся буквы «ЛМ», что говорит о наполнении баллона литой пористой массой. Данные надписи должны иметь красный цвет.
Требования к проверкам баллонов.
Хранить ацетилен можно только в баллонах, которые проходят постоянное техническое обслуживание и периодическую тарировку. Ацетиленовые баллоны проходят следующие виды проверок:
· Внешний осмотр должен осуществляться при каждом получении баллона, перед началом его наполнения ацетиленом, началом выполнения работ. Также такой осмотр осуществляется перед проведением других видов обслуживания. При его выполнении обращают внимание на состояние поверхности баллона, качество окраски, наличие надписей. На кажды 
й баллон должно быть нанесено специальное клеймо, которое отображает основную информацию о баллоне, применение баллонов без подобного паспорта запрещено.
· Проверка состояния пористой массы, веса осуществляется специализированным предприятием, имеющим разрешение на выполнение подобных работ. Подобная проверка должна выполняться каждые 2 года.
· Не реже чем через 5 лет в обязательном порядке должно проводиться испытание на плотность и механическую прочность. Хранение ацетилена в баллонах не прошедших такое испытание запрещено. Баллоны испытываются избыточным давлением, составляющим 35 атмосфер, при положительном результате на горловину наносится дата проведенной проверки и дата следующей.
Хранение ацетилена в баллонах.
В связи с тем, что ацетиленовые баллоны чувствительны к нагреву, в том числе и под воздействием солнечного света, существует ряд требований при хранении и транспортировке.
· Баллоны можно хранить в горизонтальном положении, при этом вентили должны быть несколько выше основания баллона.
· Расстояние от места складирования до отопительных приборов должно быть более 1 метра.
· Установка баллонов с ацетиленом без соответствующего закрепления запрещена.
· Хранить баллоны можно в специальных конструкциях — клетках, рассчитанных на 20 штук.
· В помещениях для хранения ацетилена запрещено размещение любых горючих и взрывоопасных материалов.
· При перевозке баллонов необходимо их накрывать соответствующими материалами, предохраняющими от попадания прямых солнечных лучей.
· При выполнении сварочных работ газовый баллон должен находиться не ближе чем в 5метрах от места их ведения. При этом подача газа осуществляется по специальным шлангам или стальным трубопроводам. Применение медных труб для этих целей запрещено.
Применение ацетилена.
Не смотря на потенциальную опасность и на более дорогую стоимость ацетилена (по сравнению с пропаном), он является незаменимым при выполнении многих видов сварочных работ. Это объясняется тем, что при горении смеси ацетилена и кислорода появляется возможность достичь значительной температуры пламени, до 3150 градусов. Данная температура, при большой скорости сгорания смеси позволяет вести сварку, резку, в том числе и достаточно тугоплавких материалов.
Именно это делает ацетилен незаменимым газом в сварочном деле, который при соблюдении всех вышеперечисленных требований можно применять без создания опасных ситуаций. Стоит отметить, что применение современных баллонов гораздо удобней и безопасней чем использование ацетиленовых генераторов.
- Расшифровать марку 09Г2 Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций углерод-0,09%, марганец-2%
Билет 9
1. Источник питания переменного тока .Устройства и принцип работы. трансформатора ТДМ.
1.1.Трансформаторы сварочные серии ТДМ, в дальнейшем именуемые«трансформаторы», предназначены для питания одного сварочного постапеременным током частотой 50Гц при ручной дуговой сварке (резке илинаплавке) малоуглеродистых и низколегированных сталей электродамитипа АНО-4,АНО-6,АНО-21,МР-3 и др.
1.2.Трансформаторы соответствуют требованиям ТУ3441-001-24154334-2002 и предназначены для работы в помещениях и в районах сумеренным климатом на открытом воздухе под навесом, с соблюдениемследующих условий:
а) интервал температур от –40С до +40С по ГОСТ 15150, исп. «У2»;
б) относительная влажность воздуха не более 80% при температуре +15С;в) высота над уровнем моря не более 1000м.
1.3.Не допускается использования трансформаторов в среденасыщенной пылью, во взрывоопасной среде, а также содержащей едкиепары, газы или металлическую пыль.
1.4.Трансформаторы предназначены для подключения только кпромышленным сетям.
2.ОБЩИЙ ВИД И УСТРОЙСТВО
1.Корпус
2.Магистральные разъемы
3.Ручки транспортировочные
4.Болт заземления
5.Указатель сварочного тока
6.Регулятор сварочного тока
7.Колеса транспортировочные
8.Сальниковый ввод
9.Розетка PSE 220В для подключения электроинструмента
10.Сетевой переключатель «220-0-380» или автоматическийвыключатель
2.1.Трансформаторы представляют собой однокорпусные установки сестественным воздушным охлаждением, обеспечивающие процесс сваркина переменном токе. В зависимости от напряжения питающей сетивыпускаются следующие модификации:
2.2.Трансформаторы состоят из магнитопровода, трансформаторныхобмоток – первичной и вторичной, магнитного шунта, регулировочноговинта, корпуса, транспортировочных ручек.
2.3.Катушки обмоток выполнены из изолированного медного проводамарки ПСДТ или алюминиевого провода АПСД и неподвижно закрепленына магнитопроводе. Обмотки трансформатора пропитаныэлектротехническим лаком МЛ-92.
2.4.Магнитопровод трансформатора собран из листовэлектротехнической стали толщиной 0,5мм и выполнен в видебесшпилечной конструкции.
2.5.Регулирование сварочного тока производится посредствоммагнитного шунта (путем вращения рукоятки регулировочного винта,расположенного в верхней части трансформатора) при неподвижныхобмотках трансформатора, что обеспечивает его высокую надежность идолговечность.
2.6.Для удобства перемещения трансформатор снабжен ручками,размещенными на лицевой и задней панели трансформатора.
2. Сварочные горелки для газопламенной обработки металла .Их классификация .Устройства и принцип действия .
Газопламенные горелки предназначены для смешения горючего газа или паров горючих жидкостей с кислородом или воздухом и получения устойчивого высокотемпературного пламени. Различные конструкции газопламенных горелок можно классифицировать следующим образом:
а) по способу подачи горючего газа в смесительную камеру: инжекторные и безынжекторные;
б) по расходу горючего газа: микромощности (10-60 дм3/ч ацетилена), средней мощности (50-2800 дм3/ч ацетилена), большой мощности (2800-7000 дм3/ч ацетилена);
в) по назначению: универсальные (для сварки, пайки, наплавки, подогрева, закалки, поверхностной очистки и т. п.); специализированные (только сварка, подогрев, закалка, очистка поверхностей и т. д.);
г) по числу рабочего пламени: однопламенные, многопламенные;
д) по способу применения: для ручных процессов газопламенной обработки, для механизированных процессов.
Рис. 41. Устройство и принцип работы инжекторной сварочной горелки:
1 - кислородный ниппель, 2 - рукоятка, 3 - кислородная трубка, 4 - корпус, 5 - регулирующий кислородный вентиль, 6 - ниппель наконечника, 7 - мундштук ацетилено-кислородной горелки, 8 - мундштук пропан-бутан-кислородной горелки, 9 - штуцер, 10 - подогреватель, 11 - трубка горючей смеси, 12 - трубка смесительной камеры, 13 - инжектор, 14 - регулирующий вентиль горючего газа, 15 - трубка горючего газа, 16 - ниппель горючего газа; а - канал малого сечения, б - канал смесительной камеры, в - зазор между стенками смесительной камеры и корпусом инжектора, г - боковые отверстия в штуцере; I - сменный наконечник для ацетилено-кислородной горелки, II - сменный наконечник для пропан-бутан-кислородной горелки
3. Расшифровать марку 15Х Сталь конструкционная легированная углерод-0,15% хром-1%
Билет 10
1. Источники питания постоянного тока. Выпрямитель ВД, его принципиальное устройство и принцип работы .
Сварочные выпрямители – это источники постоянного тока. Устройство представлено в виде следующих элементов:
2. Технологические особенности кислородной резки металлов .
Особенности кислородной резки металла.
Техника резки металла с помощью кислорода делится на два вида:
· разделительная кислородная резка
· поверхностная кислородная резка.
Разделительная кислородная резка применяется в том случае, если из листа металла необходимо вырезать заготовку или раскроить лист – то есть, когда необходимо разрезать один лист на несколько частей.
С помощью поверхностной кислородной резки на листе металла можно сделать бороздки, можно удалить с поверхности металла такие дефекты, как слишком сильно выступающий сварной шов, а можно и снять верхний слой с листа, если это потребуется.
По способу выполнения резка металлов с помощью кислорода может быть ручной и машинной.
3. расшифровать марку Св 08А сварочная проволока 0,08% углерода улучшенного качества
Билет 11
1. Резаки для кислородной резки металлов .Оборудование для ручной кислородной резки.
В основе кислородной резки лежит сгорание металла под воздействием технически чистого кислорода. Перед тем, как приступить к резке, металл разогревают в пламени, которое получается от сгорания какого-нибудь газа в кислороде (например, это могут быть пары керосина). После того, как металл становится горячим, на него подается струя технически чистого кислорода (такой кислород называют режущим), который и сжигает разогретый металл.
Ручная кислородная резка выполняется с помощью оборудования, предназначенного для ацетиленовой сварки, заменив при этом горелку на газовый резак. Чаще всего в этом случае применяется газовый резак инжекторного типа.
Стоит отметить, что эта техника резки металла может применяться далеко не со всеми металлами. Существуют определенные параметры, которым должен соответствовать металл при использовании этого вида резки:
Металл должен воспламеняться в струе кислорода при более низкой температуре, чем его температура плавления
Температура плавления окислов металла должна быть ниже, чем температура плавления самого металла
Окислы металла должны иметь высокую степень текучести
Теплопроводность металла должна быть низкой.
Такие металлы как медь или алюминий и его сплавы не отвечают этим требованиям, а значит, не могут подвергаться кислородной резке. А вот низкоуглеродистые стали полностью соответствуют всем требованиям, предъявляемым к металлам при кислородной резке.
2. Деформации и напряжения .Причины возникновения и методы борьбы .Основные причины возникновения сварочных напряжений и деформации.
Строго говоря, сварочные напряжения и деформация могут возникать по целому ряду причин, но среди основных причин появления этих факторов можно назвать
· выборочное или неравномерное прогревание и охлаждение металла
· литейную усадку металла
· структурные изменения, появляющиеся в сварном шве.
Как известно, при нагревании металл расширяется. Во время сварки происходит неравномерное прогревание и охлаждение металла – то есть, прогревается только та его часть, которая непосредственно задействована в формировании сварного шва. Та часть изделия, которая сильно прогревается, начинает расширяться и оказывать свое воздействие на металл близлежащей зоны, который сильно отличается по своей температуре. То воздействие, которое при этом оказывается на менее нагретые участки металла, то есть, степень его деформации, зависит от теплопроводности самого металла – чем ниже теплопроводность, тем более мощное напряжение возникает в металле, и тем сильнее он деформируется. Также степень деформации зависит и от той температуры, до которой разогревается металл во время сварки.
Литейная усадка появляется в сварном шве в тот момент, когда металл, остывая, начинает сжиматься. Это приводит к тому, что на этом участке металла образуются силы, которые «тянут» за собой близлежащие участки, что также приводит к напряжению и деформации металла. Степень такого воздействия зависит от количества разогретого металла – чем его меньше, тем меньшее воздействие оказывается, а значит, и меньшая деформация происходит.
Структурные изменения в сварном шве могут оказывать как растягивающее, так и сжимающее воздействие на соседние участки металла, так как они могут привести как к увеличению объема металла, так и к его снижению – все зависит от вида металла, который принимал участие в формировании сварного шва. Например, при сварке углеродистых сталей структурные изменения в сварном шве приводят к снижению объема металла. И чем больше содержание углерода в составе такой стали, тем большие изменения объема металла происходят вследствие таких изменений, что может привести даже к образованию трещин на поверхности металлического, подвергаемого сварке изделия.
Методы уменьшения сварочных напряжений и деформации.
Понятно, что такие факторы, как сварочные напряжения и деформация, отрицательно сказываются на прочностных характеристиках сварных изделий. Иногда внутреннее напряжение, возникающее в сварном шве, оказывается настолько велико, что при добавлении каких-то внешних факторов, негативно действующих на сварной шов, могут привести к разрушению всей сварной конструкции. Именно поэтому на эти моменты и обращают особое внимание опытные сварщики, применяя различные приемы, помогающие снизить сварочные напряжения и уменьшить деформацию. К таким приемам относятся:
· внимательный подход к выбору конструкции сварного изделия
· правильный выбор месторасположения сварных швов
· выбор последовательности выполнения сварных швов, если для получения сварной конструкции их требуется несколько. При этом стоит учитывать, что последовательность швов должна допускать не затрудненную ничем деформацию всего изделия. То есть, если приходится сваривать изделие, состоящее из нескольких листов, то сначала надо сварить все поперечные швы, а потом соединять листы сварными швами между собой.
· выбор правильного режима сварки
Для снижения деформации и внутреннего напряжения металла очень важно правильно выбрать способ выполнения сварных швов и наиболее подходящую их разновидность. Сварные швы, отличающиеся значительной длиной, следует выполнять обратноступенчатым методом. Если требуется выполнить сварку, состоящую из нескольких слоев, то в этом случае лучше всего подойдет каскадный способ сварки или так называемая «горка». При этом следует учитывать направление деформации, вызванной тем или иным швом – каждый последующий шов должен вызывать деформацию, направление которой строго противоположно направлению деформации, вызванной предыдущим швом.
Кроме того, для уменьшения деформаций, вызываемых неравномерным прогревом изделий из металла, можно применить такой метод, как предварительный нагрев всего изделия – это уменьшит разницу температур в свариваемой зоне и в зоне, не затронутой сваркой, что приведет к значительному снижению внутреннего напряжения металла.
3. Расшифровать маркировку 08Х21Н5Т легированная углерод-0.08% хром-21% никель-5% титан-1%
Билет 12
1. Сварочные преобразователи .Устройства и принцип работы .
Преобразователи сварочные
Сварочный преобразователь представляет собой комбинацию электродвигателя переменного тока и сварочного генератора постоянного тока. Электрическая энергия сети переменного тока преобразуется в механическую энергию электродвигателя, вращает вал генератора и преобразуется в электрическую энергию постоянного сварочного тока. Поэтому КПД преобразователя невелик: из-за наличия вращающихся частей они менее надежны и удобны в эксплуатации по сравнению с выпрямителями. Однако для строительно-монтажных работ использование генераторов имеет преимущество по сравнению с другими источниками благодаря их меньшей чувствительности к колебаниям сетевого напряжения.
2. Воздушно дуговая резка .Этот способ резки основан на расплавлении металла в месте реза скользящей электрической дугой, горящей между угольным электродом и металлом, с непрерывным удалением жидкого металла струей сжатого воздуха. Применяется в качестве разделительной и поверхностной резки. Для воздушно-дуговой резки используют резаки специальной конструкции. На рис. 132, а показан резак РВД-1-58 конструкции ВНИИАвтогенмаш для поверхностной и разделительной воздушно-дуговой резки (В настоящее время выпускается резак РВД-4А-66 улучшенной конструкции). Резак имеет рукоятку 5 с вентилем 4 для подачи сжатого воздуха. Между неподвижной 3 и подвижной 2 губками зажимается угольный электрод 1. В губке 3 имеются два отверстия, через которые выходит сжатый воздух, подводимый в резак по шлангу через ниппель 6 под давлением 4— 5 кгс/см2; струя воздуха выдувает расплавленный металл из места разреза. Положение резака при разделительной поверхностной резке показано на рис. 132, б, в, г. Расстояние от губок до нижнего конца (вылет) электрода не должно превышать 100 мм. Электрод по мере его обгорания выдвигают из губок вниз. Ширина канавки при резке превышает диаметр электрода на 1—3 мм. Поверхность металла в месте разреза получается ровной и гладкой. При резке применяют постоянный ток обратной полярности (плюс на электроде). В качестве электродов применяют угольные электроды, выпускаемые в соответствии с ГОСТ 10 720—64. Для повышения стойкости угольные электроды покрывают слоем меди толщиной 0,06—0,07 мм (электроды марки ВД).
Для воздушно-дуговой резки может применяться также переменный ток, однако он дает меньшую производительность резки, чем постоянный. Поэтому применение переменного тока, по данным исследований И. С. Шапиро, наиболее целесообразно при выплавке мелких канавок (например, удалении местных дефектов сварных швов); в этих случаях переменный ток повышает эффективность использованиястержня электрода по сравнению с постоянным током обратной полярности.
Воздушно-дуговую резку широко используют для поверхностной резки большинства черных и цветных металлов, вырезки дефектных участков сварных швов, срезки заклепок, пробивки отверстий, отрезки прибылей стального литья, выплавки литейных пороков и пр. Этим способом можно резать различные металлы (нержавеющие стали, чугун, латунь и трудноокисляемые сплавы) толщиной до 20—25 мм.
3. Расшифровать маркировку 09Г2 углерод-0,09% марганец-2%
Билет 13
1. Аргонно-дуговая сварка
Технология аргонной сварки
В быту аргонную сварку мы чаще всего можем встретить при ремонте дисков любимой ласточки.
Аргонная сварка дисков, при устранении небольших трещин на данной детали, является попросту — незаменимой (безусловно, выполненная на профессиональном оснащении при применении инновационных высококачественных материалов).
Технология аргонной сварки не имеет практически ничего общего с таким устройством как паяльник. Основной элемент горелки — вольфрамовый электрод. Поясним, вольфрам является исключительно тугоплавким металлом.
Плавление его начинается при 3410°С, а кипение — при 5900°С. Уникальность данного металла в том, что даже раскаленный докрасна, он также тверд. Во время сварки вольфрама требуется ничтожно малое количество (на 1 метр сварного шва — сотые доли грамма).
Если рассматривать в данном аспекте вольфрамовые электроды, которые легированы оксидами редкоземельных элементов, то они отличаются еще большей стойкостью.
Сегодня, рынок предлагает электроды из вольфрама, обладающие широчайшим диапазоном химсостава.
К примеру, не секрет, что в чистый вольфрам с целью улучшения сварочно-технологических и сварочных характеристик добавляют разные окислы редкоземельных металлов.
Это может быть и церий, и лантан, и иттрий, и торий, и цирконий. Какой бы не был выбран электрод, он, как правило, окружается керамическим соплом, а при сварке из него выдувается аргон (инертный газ).
Уточним, что первые попытки сварить алюминий без участия аргона, заканчивались тем, что металл начинал гореть, покрывался окислением, а электродуга немедленно прерывалась.
Чего же смогли добиться изобретатели, и что представляет аргонная сварка алюминия на сегодняшний день?
Упрощенно процесс выглядит таким образом. Сначала на деталь посредством спецоборудования (сварочного аппарата) подают «массу», так же как и при обычной электросварке.
Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом происходит следующим способом: «масса» подается на свариваемую деталь подобно обычной электросварке.
 |
Сварщик, если подразумевается ручная аргонодуговая сварка, в правой руке держит горелку, а в левой — проволоку (присадку).
При сварке алюминия, естественно, берется алюминиевый аналог или же специальные сплавы. Включается горелка нажатием кнопки, далее подается ток и газ.
Меж кончиком электрода (неплавящегося) и деталью возникает электродуга. Она и исполняет роль основного инструмента, и деталь плавит, и присадочную проволоку.
Собственно она оплавляет и край необходимой детали, и присадочную проволоку, тем самым, формируя сварочный шов. По сути, после окончания работы 2 половины детали превращаются в одно целое.
Как работает аргонная сварка понятно и, на первый взгляд, в ней нет ничего сложного. Технология давно взята на поток, а эффективность ее давно доказана. Но это лишь на первый взгляд.
Проведение аргонной сварки требует опытного сварщика и надежного аппарата, как с хорошей производительностью, так и с превосходными характеристиками.
Времени для того, чтобы набить руку в данном деле потребуется также немало.
При сварке в защитных газах плавлением в роли основного инструмента применяют мощную электрическую дугу.
Электроэнергия в дуге преобразуется в тепловую. В атмосферных условиях зона сварки обязана быть надежно защищенной от насыщения металла шва азотом и кислородом воздуха.
Защитные газы, которые подаются через сопло, вытесняют воздух и защищают, таким образом, сварочную ванну и электрод.
Заполнение зазора между объединяемыми кромками (при разделке кромок) в зону плавления осуществляет присадка для аргонной сварки либо электродная проволока.
Принцип работы аргонной сварки неплавящимся вольфрамовым электродом в защитном газе.
Именно он не дает алюминию гореть. Место сварки и защищает аргон.
Аргонная сварка является гибридом электро- и газовой сварки. От первой она получила электродугу, а от газовой – схожую методику работы сварщика.
Далее рассмотрим, какое же оборудование и сварочные аппараты предполагает гост аргонодуговой сварки.
2. Кислородно дуговая резка .Кислородно-дуговую резку применяют для углеродистой стали. Металл расплавляется электрической дугой, а струя кислорода служит для сжигания металла и выдувания шлаков из места разреза. В качестве электродов используют стальные трубки наружным диаметром 8 мм, длиной 340—400 мм, изготовляемые протяжкой из стальной полосы. Снаружи трубки-электроды покрывают обмазкой для устойчивости горения дуги. При резке электрод опирают концом о поверхность металла под углом к ней 80—85°, с наклоном в сторону направления резки. Образующийся на конце электрода козырек из обмазки обеспечивает необходимую длину дуги при резке.
Недостатком стальных электродов является их большой расход вследствие быстрого сгорания — за 40—50 сек. Более стойкими являются керамические трубчатые электроды из карбида кремния (карборунда) или карбида бора, покрытые металлической оболочкой и обмазкой. Карборундовый электрод диаметром 12 мм и длиной 300 мм может работать 30—40 мин при токе 300—350 а. Недостатком керамических электродов является их высокая стоимость. Трубчатые электроды можно применять при вырезке отверстий в стали толщиной до 100 мм, резке профильного проката, пакетной резке листов и других работах.
Применяют также последовательно-струйный способ кислородно-дуговой резки стали толщиной до 50 мм. При этом способе к обычному электрододержателю для дуговой сварки присоединяют резательную приставку, с помощью которой подается струя кислорода на металл, расплавленный дугой. При резке мундштук перемещают вслед за электродом. Резка этим способом может производиться на постоянном или переменном токе. Для этого способа резки пригодны электроды любых марок. Можно использовать также углеродистую проволоку любой марки диаметром 5 мм, покрытую обмазкой из 20% мела и 80% каменноугольного шлака. При диаметре проволоки 5 мм ток берут 200 — 250 а. Качество реза и производительность при этом способе резки примерно такие же, как при ручной ацетилено-кислородной резке.
3. Расшифровать маркировку 12ГС Сталь конструкционная низколегированная для сварных конструкций углерод-0,12% марганец-1% кремний-1%
Билет 14
1. Сварка в среде защитных газов .
При сварке в среде защитных газах для защиты зоны сварочной дуги и расплавленного металла испoльзуют специальный газ, подаваемый струей в зону плавления при помощи горелки, или сварку выполняют в камерах, заполненных газом.