Тема до уроку №47:

"Способи регулювання режимів газового зварювання, наплавлення"

                          Основними параметрами режиму газового зварювання є:

• потужність полум’я;

• швидкість переміщення полум’я;

• діаметр присадкового металу;

• кут нахилу полум’я;

• спосіб зварювання;

Газове полум'я найчастіше утворюється в результаті згоряння (окислення) горючих газів технічно чистим киснем (чистота не нижче 98,5%). В якості горючих газів використовують ацетилен, водень, метан, пропан, пропан-бутанову суміш, бензин, гас освітлювальний. 

Зварювальне полум'я повинне володіти достатньою тепловою потужністю, яку вибирають залежно від товщини зварюваного металу і його фізичних властивостей. Вибір режимів зварки зварювання цілком і повністю залежить від товщини зварюваних деталей.

Потужність зварювального полум'я безпосередньо|прямо| залежить від витрати горючого газу і для ацетиленового зварювання її приблизно можна визначити по формулі:

П= k•S

де П — потужність полум'я, визначувана витратою ацетилену, л/година; 

S — товщина зварюваного матеріалу, мм; К — коефіцієнт пропорційності, величина якого залежить від вигляду виду стали.

Змінюючи теплову потужність полум'я, зварювальник в досить широких межах може регулювати швидкість нагріваючи розплавлення металу, що є одним переваг газополум'яної зварювання.

 Від співвідношення кисню і горючого газу, залежать зовнішній вигляд, температура і вплив зварювального полум'я на розплавлений метал. Змінюючи склад горючої суміші, зварювальник тим самим змінює основні параметри зварювального полум'я.

Для отримання нормального полум'я відношення кисню до пального газу повинно бути для ацетилену - 1,1-1,2, природного газу - 1,5-1,6, пропану - 3,5.

Характер зварювального полум'я зварювальник визначає на око за формою і забарвленням полум'я. При регулюванні полум'я необхідно звертати увагу на правильність підбору витрати пального газу і кисню.

Виходячи з мундштука горюча суміш надає механічну дію на розплавлений метал зварювальної ванни і формує валик шва. Рідкий метал віджимається до країв ванни. Характер формоутворення металу залежить від кута нахилу мундштука пальника до поверхні зварюваного металу

Тиск газів впливає на рідкий метал, переміщаючи його до задньої стінки зварювальної ванни, утворюючи

лусочки шва При великому тиску кисню горюча суміш витікає з мундштука з великою швидкістю, полум'я стає «жорстким» і видуває розплавлений метал зі зварювальної ванни, ускладнюючи тим самим зварювання.

Якість наплавленого металу і міцність зварного шва залежать від складу полум'я, тому під час зварювання зварювальник повинен стежити за його характером, регулювати сто складу протягом всього процесу зварювання. Характер полум'я підбирають залежно від зварюваного металу і його властивості. Для зварювання сталей потрібно нормальне полум'я

Кут нахилу мундштука зварювального пальника збільшує із збільшенням товщини зварюваного металу. 

Залежність кута нахилу для зварки зварювання  сталей приведена на мал. 1. Якщо зварюють кольорові метали, теплопровідність яких вище стали, то кут нахилу мундштука трохи збільшують.

Діаметр присадного матеріалу підбирають  добирають залежно від товщини зварюваних деталей і методу накладення шва. Зазвичай звично діаметр присадного дроту дорівнює половині товщини зварюваного металу. Практично при товщині металу більше 15 мм присадний матеріал беруть діаметром 6—8 мм.      

 Висококваліфіковані зварники застосовують полум'я великої потужності, наконечники вибирають із розрахунку  ацетилену 150 – 200дм3/г на1мм товщини металу що зварюється, використовуючи дріт великого діаметру полум'я горіння повинне бути нормальним. Для не відповідальних конструкцій застосовують зварювальний дріт св-08 і св. - 08а. При наплавленні цим дротом частина компонентів, таких, як Si, С и Мn вигорають, а метали здобувають крупно зернисту форму. 

Для одержання рівноправного з основним металом з'єднання при зварюванні відповідальних конструкцій необхідно застосовувати зварювальний дріт Св-08г, Св-08га, Св-10га або Св14гс.

Перед газовим зварюванні  метал повинен бути очищений від іржі, окалини, фарби й інших забруднень. Очищають метал металевою щіткою або полум'ям зварювального пальника з наступним зачищенням металевою щіткою.

Зварювані кромки зачищають від забруднень на 30... 50 мм механічними способами або газовим полум'ям. Перед зварюванням деталі зварного з'єднання закріплюються в складально-зварювальному обладнанні або збираються з допомогою коротких швів прихваток.

Напрямок руху пальника і нахил її до поверхні металу, що має великий вплив на ефективність нагріву металу, продуктивність зварювання і якість шва. Розрізняють два способи зварювання: правий і лівий (малюнок 3). Зовнішній вигляд шва краще при лівому способі зварювання, так як зварювальник бачить процес утворення шва. При товщині металу до 3 мм більш продуктивним є лівий спосіб зварювання зважаючи попереднього підігріву кромок. Однак при великій товщині металу при зварюванні з обробленням кромок кут скосу кромок при правому способі зварювання на 10... 150 менше, ніж при лівому. Кут нахилу мундштука також може бути на 10... 150 менше. В результаті підвищується продуктивність зварювання. Тепловий вплив полум'я на метал залежить від кута нахилу осі полум'я до поверхні металу.

У процесі зварювання відбувається розплавлення основного і присадного металів. Регулювання ступеня їх розплавлення визначається потужністю пальника, товщиною металу і його теплофізичними властивостями. Газовим зварюванням виконують зварні з'єднання різного типу.

Метал товщиною до 2 мм з'єднують встик без оброблення крайок і без зазору або, що краще, з відбортовкою крайок без присадочного металу.

Метал товщиною 2... 5 мм з присадним металом зварюють встик без оброблення кромок із зазором між кромками.

При зварюванні металу понад 5 мм використовується V - або Х-подібна оброблення крайок.

Таврові і напусткові з'єднання припустимі тільки для металу товщиною до 3 мм При великій товщині нерівномірний розігрів призводить до суттєвих деформацій, залишковим напруженням і можливості утворення тріщин.

Ацетилен С2Н2 це газ, що володіє сильним специфічним запахом, одержують безпосередньо на робочому місці хімічною взаємодією води з карбідом кальцію СаС2:  С2H2.+Са(ОН)2®СаС2+ 2Н2О

 На 1 кг карбіду кальцію витрачається 5...20 л води. Середній вихід ацетилену становить 230...280 л на 1 кг карбіду. Ацетилен з повітрям утворює вибухонебезпечні суміші при вмісті його в газовій суміші в досить широких межах від 2,2% до 81%.

Запалюється ацетилен при 420ºС, стає вибухонебезпечним при тиску вище 0,18 МПа. Ацетилен добре розчиняється в ацетоні (23:1), при цьому знижується його вибухонебезпечність (не вибухає до 1,6 МПа) і яка практично повністю усувається при наявності пористої маси (дереяне вугілля, пемза й т.д.) в ацетиленовому балоні. 

Кисень найчастіше зберігається в 40 літрових кисневих балонах під тиском 15 МПа. Тому балон вміщає 6000 л кисню. Варто мати на увазі, що масло, жири (замаслені ганчірки й спецодяг) при зіткненні з киснем самозаймаються, тому необхі дно дотримуватись особливих запобіжних заходів при роботі з кисневими балонами й редукторами. 

Залежно від кута нахилу мундштука пальника до поверхні металу, що зварюється, ефективність передачі тепла зварювальним полум'ям змінюється, досягаючи найбільшого значення при куті нахилу 90º. 

Визначення швидкості газового зварювання Vзв, м/год.: 

Vзв = KS м/год ;де S – товщина металу, що зварюється, мм. К – коефіцієнт, який враховує спосіб зварки. Для низьковуглецевої сталі при лівому способі зварювання К=14, при правому зварюванні К=18. 

Визначення площі поперечного перерізу шва Sш., см2 . Sш = F (площа поперечного перерізу шва конкретного з’єднання визначається за математичними формулами визначення площин геометричних фігур). 

Визначення маси наплавленого металу qm, г: qm = Sш L γ , де L – довжина шва, см; . Sш – площа поперечного перерізу шва, см2 ; γ – щільність наплавленого металу, г/см3 ; γ = 7,8 г/см3;

Визначення способу зварювання та кута нахилу мундштука α пальника: при товщині виробу S < 5мм застосовується лівий спосіб зварювання; при S > 5мм – правий спосіб. 

Вибір діаметру присадного дроту. Діаметр присадного дроту (прутка) вибирається залежно від товщини виробу. При товщині до 12–15 мм діаметр дроту визначається наступним чином: – для лівого способу зварювання d = S/2+1, мм; – для правого способу зварювання d = S/2+2, мм. При товщині виробу більше 15мм діаметр дроту вибирають рівним 8мм. 

Визначення витрати присадного матеріалу ВП: , 2 ВП  СS г/ пог.м де S – товщина виробу, мм; С – коефіцієнт, який враховує властивості металу і якість підготовки шва. 

Коефіцієнти С, які враховують властивості сталі і якість підготовки шва надані у таблиці 28.2. 

Визначення потужності полум’я пальника М. 

Потужність полум’я пальника залежить від товщини і теплопровідності матеріалу виробу, який зварюється. 

Потужність полум’я пальника (витрата ацетилену) визначається за формулами: – для лівого способу зварювання

 М = (100-120)· S, л/ год; – для правого способу зварювання: М = (120-150) · S, л/ год, де S – товщина виробу, мм.

 При зварюванні чавуну, латуні, бронзи або алюмінієвих сплавів потужність полум’я встановлюється приблизно така ж, як і для зварювання сталей. 

Таблиця 1 – Наконечники ацетиленових пальників. 

Нагрівання металу регулюється також кутом нахилу пальника до металу. Чим ближче кут нахилу до вертикалі, тим більше теплоти вводиться