Текст
и. и. СОКОЛОВ
ГАЗОВАЯ СВАРКА
И
РЕЗКА МЕТАЛЛОВ
ОДОБРЕНО УЧЕНЫМ СОВЕТОМ
ГОСУДАРСТВЕННОГО КОМИТЕТА СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР
ПО ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБРАЗОВАНИЮ
В КАЧЕСТВЕ УЧЕБНИКА
ДЛЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИХ
УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
В Основных направлениях развития народного хо-
зяйства СССР на 1976—1980 годы сказано, что «глав-
ная задача пятилетки состоит в последовательном осу-
ществлении курса Коммунистической партии на подъем
материального и культурного уровня жизни народа на
основе динамичного и пропорционального развития
общественного производства и повышения его эффектив-
ности, ускорения научно-технического прогресса, роста
производительности труда, всемерного улучшения каче-
ства работы во всех звеньях народного хозяйства».
Первостепенная роль в повышении технического
уровня и улучшении качественных показателей всех от-
раслей материального производства принадлежит ма-
шиностроению.
Перед машиностроительной промышленностью стоит
задача — увеличить за пятилетие выпуск продукции в
1,5—1,6 раза, значительно улучшить качество выпуска-
емых машин, оборудования и приборов, повысить их
технический уровень, производительность и надежность,
повысить эффективность использования металла за счет
применения более экономичных профилей проката чер-
ных металлов и других конструкционных материалов,
совершенствовать методы обработки металлов. Произво-
дительность труда за пятилетие в машиностроении пред-
полагается повысить примерно в 1,5 раза.
Значение сварочного производства в машиностроении
очень велико — сейчас трудно назвать отрасль народно-
го хозяйства, где бы не применялся тот или иной способ
сварки. С применением сварки стало возможным созда-
ние таких конструкций машин и аппаратов, которые
практически нельзя было изготовить другими способами.
Сварка внесла коренные изменения в конструкцию и
технологию производства многих изделий, позволила
создать принципиально новые конструкции.
1*
3
В десятой пятилетке предусмотрено увеличить темпы
производства автоматизированных сварочных машин,
оборудования для изготовления заготовок с использова-
нием новых методов, в том числе штамповки-сварки,
значительно повысить производительность и условия
труда в сварочном производстве.
Сварка металлов является одним из выдающихся
изобретений русских ученых и инженеров и впервые бы-
ла освоена в нашей стране. Наследие В. В. Петрова,
Н. Н. Бенардоса и Н. Г. Славянова получило новое раз-
витие в трудах советских ученых, инженеров, рабочих.
Способ газовой сварки стал применяться в конце
прошлого столетия, когда началось промышленное про-
изводство ацетилена и кислорода. Сравнительная про-
стота и портативность оборудования для газовой сварки,
большая универсальность способа делают газовую свар-
ку незаменимой для соединения небольших деталей из
различных металлов и для всевозможных ремонтных
работ в строительстве и сельском хозяйстве. Она нахо-
дит широкое применение при сварке сталей малой тол-
щины, чугуна, цветных металлов и сплавов.
Широкое применение во многих отраслях народного
хозяйства получила газотермическая резка металлов.
Для резки высоколегированных сталей широко исполь-
зуют кислородно-флюсовую резку, для резки цветных
металлов и сплавов — способы газодуговой резки: воз-
душно-дуговую, плазменную, плазменно-дуговую. Плаз-
менно-дуговая резка позволяет производить ‘чистовую
вырезку деталей, что резко повышает производитель-
ность заготовительно-сборочных работ.
Непрерывно повышающиеся требования к качеству
продукции, совершенствование технологических процес-
сов производства и методов труда, внедрение в народ-
ное хозяйство новейших достижений науки и техники —
все это повышает требования к уровню подготовки ра-
бочих на производстве.
В нашей стране квалифицированных рабочих под-
готавливают в профессионально-технических училищах
(ПТУ) или на предприятиях бригадным или индивиду-
альным методами обучения. Знания, полученные в ПТУ,
дают возможность рабочим быстрее осваивать новую
технику, вносить предложения по улучшению конструк-
ций машин и совершенствованию технологических про-
цессов.
4
ГЛАВА I. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О СВАРКЕ
И РЕЗКЕ МЕТАЛЛОВ
§ 1. Сущность и преимущества процесса сварки
ся $
Рис 1 Сравнение клепаною и
сварного соединения:
а — клепаное, б - сварное
Сваркой называется технологический процесс полу-
чения неразъемных соединений по свойствам, близким
свариваемому материалу, посредством установления
межатомных связей - между свариваемыми частями при
их местном (или общем) нагреве или пластическом де-
формировании, или совместным действием того и дру-
гого.
Все существующие сварочные процессы можно раз-
делить на две основные группы — сварку давлением
и сварку плавлением.
По виду энергии, необходимой для образования свар-
ного соединения, и условиям введения ее в металл свар-
ка подразделяется на дуговую, газовую, термитную,
электрошлаковую, электронно-лучевую, контактную, тре-
нием, ультразвуковую и дру-
гие виды.
По степени автоматиза-
ции сварка подразделяется
на ручную, полуавтомати-
ческую и автоматическую.
Для получения неразъем-
ных соединений раньше
преимущественно использо-
валась клепка (рис. 1,а).
Процесс клепки связан с
большими затратами ме-
талла. Сварка позволяет
экономить от 10 до 20% металла по сравнению с клеп-
кой, до 30% по сравнению со стальным литьем и до 50%
по сравнению с чугунным литьем.
Сварное изделие (рис. 1,6) проще в изготовлении и
и дешевле, чем клепаное. Сварные швы, по сравнению
с клепаными, имеют более высокую плотность, прочность
и надежность. При использовании сварки уменьшают-
5
ся затраты труда на изготовление металлоконструкций,
улучшаются условия труда в металлообрабатывающих
цехах.
Применение сварки позволяет использовать самые
разнообразные профили металла. Для сжатых стержней
в клепаных изделиях часто применяют уголки (рис. 2, а).
Рис. 2. Уголки (а) и профиль (б), полученный
сваркой
Сваркой можно получить расположение уголков, даю-
щие трубчатообразный профиль (рис. 2, б).
Благодаря своим преимуществам сварка металлов
нашла широкое применение во всех отраслях народного
хозяйства.
§ 2. Основные виды сварки металлов
Сварка плавлением
Ручная дуговая сварка металлическим электродом.
При сварке металлическим электродом тепло, необходи-
мое для расплавления основного металла и электродно-
го стержня, образуется при горении между ними элект-
рической дуги. Электрическая дуга обладает высокой
температурой — до 4000—6000° С. Расплавленные ос-
новной и электродный металл перемешиваются в сва-
рочной ванне, образуя при затвердевании сварной шов.
На металлический электрод наносят специальное покры-
тие, которое, расплавляясь, создает газовую и шлаковую
защиту сварочной ванны от вредного влияния кислорода
и азота воздуха.
Сварка производится на постоянном и переменном
токе. При сварке на постоянном токе источниками пита-
ния служат сварочные преобразователи и выпрямители,
а на переменном — сварочные трансформаторы.
6
Ручная дуговая сварка плавящимся электродом яв-
ляется наиболее распространенной; она применяется для
сварки и наплавки углеродистых и легированных сталей,
чугуна и цветных металлов.
Ручная дуговая сварка угольным электродом. При
сварке угольным электродом свариваемый металл пла-
вится при горении электрической дуги между ним и
-угольным (графитовым) электродом. Для образования
шва в зону дуги вводят присадочную металлическую про-
волоку. Соединения из тонкого металла с отбортовкой
кромок свариваются без присадочной проволоки. Этот
вид сварки применяется редко, так как требует использо-
вание только постоянного тока; при этом наплавленный
металл получается низкого качества.
Дуговая сварка под флюсом. При этом способе свар-
ки электрическая дуга горит под флюсом между свари-
ваемым металлом и электродной проволокой. Флюс, ча-
стично расплавляющийся при сварке, образует на по-
верхности шва слой шлака, который защищает расплав-
ленный металл от вредного влияния кислорода и азота
воздуха.
При полуавтоматической сварке под флюсом
электродная проволока подается механизмом в держа-
тель по гибкому шлангу. Ток к проволоке подводится
через контактные губки держателя от сварочного транс-
форматора. Держатель с бункером для флюса и дугу
перемещают вдоль шва вручную.
Полуавтоматическая сварка тонкой проволокой под
флюсом (диаметром 1,2—2,0 мм) нашла широкое при-
менение при сварке коротких швов в труднодоступных
местах при толщине свариваемого металла 3—6 мм.
При автоматической сварке под флюсом пода-
ча электродной проволоки в зону сварки и перемещение
дуги вдоль шва производятся автоматически специ-
альным устройством — сварочной головкой или свароч-
ным трактором. Токоподвод к проволоке осуществля-
ется через скользящий контакт при прохождении про-
волоки через мундштук, изготовляемый из меди. Флюс
поступает в зону сварки сверху из бункера.
При этом способе сварки достигается высокая про-
изводительность труда и хорошее качество шва. Спо-
соб нашел широкое применение при изготовлении резер-
вуаров, котлов, сосудов, мостов, строительных конст-
рукций и других ответственных изделий.
7
Дуговая сварка в защитных газах. При этом способе
сварки в зону дуги подается защитный газ, струя кото-
рого, обтекая электрическую дугу и сварочную ванну,
предохраняет расплавленный металл от воздействия кис-
лорода и азота воздуха. В качестве защитного газа при-
меняют аргон, гелий, азот, углекислый 1аз.
Сварку в защитных газах осуществляют вручную, по-
луавтоматически и автоматически плавящимся и непла-
вящимся электродами.
При сварке неплавящимся электродом (рис. 3)
защитный газ (аргон или гелий) подается в зону сварки
через газовое сопло, а электрическая дуга горит между
вольфрамовым электродом и свариваемым металлом.
Рис 3. Сварка в среде защитных
газов неплавящимся электродом:
J — электрическая дуга, 2 — газовое
сопло, 3 — вольфрамовый электрод,
4 — присадочный пруток, 5 — шов
Рис. 4. Сварка в среде защит-
ных газов плавящимся элект-
родом.
1 — электрическая дуга, 2 — сопло,
3 — ролики подающие, 4 —элект-
родная проволока, 5—токоподво-
дящий мундштук, 6 — защитный газ
Дугу возбуждают кратковременным замыканием дуго-
вого промежутка. Для заполнения шва в зону сварки
вводят присадочную проволоку; тонкий металл (с отбор-
товкой) сваривается без присадочной проволоки. Свар-
ка производится на постоянном или переменном токе.
Сварочный ток, диаметр присадочной проволоки, ско-
рость сварки выбираются в зависимости от рода свари-
ваемого металла и его толщины. Этот способ широко
применяют при сварке различных конструкций из вы-
соколегированных сталей, титана, алюминия и других
цветных металлов и их сплавов.
При сварке плавящимся электродом (рис. 4)
подачу газа в зону дуги осущеставляют так же, как и
8
при дуговой сварке неплавящимся электродом. Дуга под-
держивается между электродной проволокой и сварива-
емым металлом. В качестве защитных газов применяют-
ся инертные (аргон и гелий) и активный (углекислый
газ) газы. Инертные газы используют при сварке высо-
колегированных сталей и цветных металлов, углекислый
газ — при сварке углеродистых и легированных сталей.
Сварка производится автоматическим и полуавтомати-
ческим способами.
Сварка с применением давления
Газопрессовая сварка. Свариваемые детали (рис. 5)
в месте их соединения нагревают специальной много-
пламенной газокислородной горелкой до пластического
состояния или до оплавления кромок, а затем сдавли-
Рис. 5. Газопрессовая сварка:
/, 2 — концы свариваемых труб, 3 —
многопламенная горелка
вают внешним усили-
ем. Данным способом
сваривают рельсы,
трубы, стержни и дру-
гие профильные дета-
ли, получая швы высо-
кого качества. Этот
вид сварки обеспечи-
вает большую произво-
дительность.
Контактная сварка.
При контактной сты-
ковой сварке (рис.
6, а) свариваемые де-
тали закрепляют в за-
жимах стыковой сва-
рочной машины и про-
пускают через них электрический ток. В месте соприкосно-
вения (контакта) торцы деталей разогреваются до пла-
стического состояния или до плавления и свари-
ваются при сдавливании. Данный способ сварки
применяют при соединении проволоки, стержней, труб,
полос.
При точечной сварке (рис. 6, б) свариваемые де-
тали собирают внахлестку. Собранные и размеченные
под сварку листы помещают между двумя вертикально
расположенными медными электродами, к которым под-
водится сварочный ток. Металл под электродами разо-
9
гревается и при сдавливании сваривается в отдельных точ-
ках. Этим способом сваривают тонкий металл при изго-
товлении автомобилей, пассажирских вагонов, самоле-
тов и производстве бытовых приборов.
При шовной сварке (рис. 6, в) свариваемые дета-
ли сжаты вращающимися электродами (роликами), че-
рез которые пропускают сварочный ток от трансформа-
тора для нагрева и расплавления металла. Ток может
Рис. 6. Контактная сварка:
а — стыковая, б — точечная, в —шовная: 1, 2 — свариваемые детали, 3 — мед-
ные электроды, 4 — сварной шов, 5 — сварочный трансформатор
проходить кратковременными импульсами или непрерыв-
но. В результате каждого импульса образуется сварная
точка, причем для получения плотного шва каждая пре-
дыдущая точка перекрывается последующей. Этот вид
сварки применяется при изготовлении тонкостенных бал-
лонов, бидонов, бензобаков, огнетушителей и других из-
делий.
10
§ 3. Газовая сварка и пайка металлов
Газовая сварка относится к сварке плавлением. Ис-
точником нагрева при газовой сварке служит пламя
сварочной горелки, получаемое сжиганием горючего га-
за в смеси с технически чистым кислородом. Газовая
сварка осуществляется как с применением присадочной
проволоки, так и без нее, если формирование шва воз-
можно за счет расплавления кромок основного металла
(сварка в торец, с отбортовкой).
Этим способом можно сваривать почти все металлы,
применяемые в технике. Такие металлы, как чугун, медь,
свинец, латунь, легче поддаются газовой сварке, чем ду-
говой. Широкое применение в настоящее время получи-
ли многопламенные горелки, которые позволяют нагре-
вать сразу значительную поверхность металла и исполь-
зуются при газопрессовой сварке. К преимуществам
газовой сварки можно отнести и то, что она не требует
сложного, дорогого оборудования и источника электро-
энергии.
Недостатками газовой сварки являются понижение
производительности с увеличением толщины сваривае-
мого металла и большая зона нагрева. Однако при пра-
вильном выборе мощности и вида сварочного пламени,
марки присадочной проволоки газовая сварка обеспечи-
вает получение качественных сварных соединений.
Рабочее место сварщика, оборудованное всем необ-
ходимым для выполнения сварочных работ, называется
сварочным постом.
Для организации газосварочного поста необходимы:
кислородный баллон с редуктором;
ацетиленовый генератор для получения ацетилена из
карбида кальция или ацетиленовый баллон с редукто-
ром;
резиновые рукава для подачи кислорода и ацетилена
в горелку или резак;
сварочные горелки с набором наконечников, для рез-
ки — резаки с комплектом мундштуков и приспособле-
ниями для резки;
присадочная проволока для сварки и наплавки;
принадлежности для сварки и резки; очки с темными
стеклами для защиты глаз от сварочного пламени, на-
бор ключей, молоток, зубило, стальные щетки и др.;
флюсы, если они требуются для сварки данного ме-
талла;
11
Сварочный стол и приспособления для сборки.
Сварочный пост газосварщика показан на рис. 7.
Пайка металлов. Пайкой называется процесс полу-
чения неразъемного соединения металлических деталей,
находящихся в твердом состоянии, при помощи расплав-
Рис. 7. Рабочее место газосвар-
щика:
1 — ящик для воды, 2 — стол, 3 — ящик
для присадочного материала, 4 — кис-
лородный редуктор, 5 — крышка стола,
6 — предохранительный затвор, 7 —
горелка
ленного присадочного ме-
талла или сплава (при-
поя). При пайке в отли-
чие от сварки расплав-
ляется только припой, а
основной металл нагре-
вается до температуры,
несколько выше темпера-
туры припоя. Процесс
пайки выгодно отличает-
ся от большинства видов
сварки тем, что не требу-
ет высокого нагрева сва-
риваемых деталей, бла-
годаря чему сохраняются
структура и свойства ос-
новного металла- Осуще-
ствляется пайка мягкими
(оловянно-свинцо в ы м и)
припоями с температурой
плавления до 400° С или
твердыми (медно-цинко-
выми, медно-серебряны-
ми) припоями с темпера-
турой плавления 550° С и
выше. Пайка широко применяется в различных отрас-
лях народного хозяйства при изготовлении изделий из
чугуна и цветных металлов.
§ 4. Сущность процесса резки металлов
Процесс кислородной резки металлов основан на спо-
собности металла сгорать в струе технически чистого
кислорода и удалении этой струей образующихся про-
дуктов горения.
Резка начинается с нагрева металла в начале реза
подогревающим пламенем резака до температуры вос-
пламенения металла в струе кислорода. Металл сгорает
с выделением тепла, которое передается через образо-
12
вавшийся шлак нижележащим слоям; происходит сгора-
ние металла по всей толщине разрезаемого листа с об-
разованием узкой щели (реза). Образующиеся в про-
цессе резки окислы и шлаки удаляются из реза струей
кислорода, а также под действием силы собственного
веса.
Различают поверхностную (срезается поверхностный
слой металла), разделительную (металл разрезается на
части) и копьевую (в металле прожигается глубокое от-
верстие) кислородную резку.
По характеру применяемого подогрева резка подраз-
деляется на кислородную, кислородно-флюсовую, кисло-
родно-дуговую, плазменно-кислородную и другие виды.
Разделительная кислородная резка нашла широкое
применение при раскрое листов и резке профильного ма-
териала. В настоящее время получила значительное
распространение машинная разделительная кислород-
ная резка, которая производится на стационарных и пе-
реносных машинах. Основное применение поверхностной
кислородной резки — исправление брака на литье и про-
катке. Копьевая резка находит широкое применение при
обработке неметаллических материалов, например, бе-
тона.
Контрольные вопросы
1. Какое значение имеет сварка металлов в народном хозяйстве
и каковы ее преимущества перед клепкой?
2. Что называется сваркой?
3. Какие виды сварки вы знаете’
4 В чем сущность процессов сварки плавлением и давлением?
5. В чем сущность процесса резки металлов?
ГЛАВА II. СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И ШВЫ
§ 5. Виды сварных соединений
Сварным соединением называется неразъемное соеди-
нение нескольких деталей, полученное сваркой.
В зависимости от взаимного расположения сваривае-
мых элементов в пространстве различают следующие
основные виды сварных соединений: стыковые, угловые,
тавровые, нахлесточные и торцовые (рис. 8).
При газовой сварке основное применение нашли
стыковые соединения (рис. 8, а). В стыковом соеди-
13
Рис 8. Типы сварных соединений:
а — стыковое, б — нахлесточное, в —
тавровое, г — угловое, д — торцовое
нении составляющие его элементы расположены в одной
плоскости или на одной поверхности.
Металл толщиной до 2 мм соединяют встык без раз-
делки кромок и без зазора или с отбортовкой кромок без
применения присадочного материала. При толщине ме-
талла от 2 до 5 мм
стыковые соединения
выполняют без раз-
делки кромок с зазо-
ром между сваривае-
мыми кромками,
больше 5 мм —с раз-
делкой кромок.
При толщине ме-
талла от 5 до 15 мм
применяют V-образ-
ную разделку кромок,
свыше 15 мм — Х-об-
разную разделку кро-
мок.
Нахлесточным
называется такое
сварное соединение (рис. 8,6), в котором свариваемые
элементы расположены параллельно и частично пере-
крывают друг друга. При газовой сварке металла тол-
щиной свыше 3 мм нахлесточное соединение применять
нежелательно, так как в результате больших собствен-
ных напряжений возникают значительные деформации,
которые при жестком закреплении свариваемых деталей
могут привести к образованию трещин.
Тавровые соединения (рис. 8, в) применяют при свар-
ке деталей толщиной до 3 мм. Тавровым называется
сварное соединение, в котором торец одной детали сое-
диняется с боковой поверхностью другой. Тавровое сое-
динение используют при приварке ребер жесткости, ко-
сынок, трубопроводных муфт и др.
Угловым называется соединение (рис. 8, г), в ко-
тором свариваемые детали расположены под прямым
углом и соединяются по кромкам.
Большое распространение при газовой сварке метал-
ла малой толщины получили торцовые соединения
(рис. 8,6), в которых соединяемые детали соприкасают-
ся своими боковыми поверхностями и свариваются по
смежным торцам.
14
Для обеспечения полного провара по всей толщине
свариваемого металла и получения прочного сварного
соединения необходимо правильно подготавливать сва-
риваемые кромки. Общий угол разделки свариваемых
кромок составляет 70—90°. При малых толщинах сва-
риваемого металла сварные соединения свариваются без
скоса кромок. При толщине металла свыше 5 мм дела-
ется разделка кромок. Перед сваркой свариваемые
кромки, а также прилегающие к шву участки основного
металла, тщательно очищают пламенем газовой горел-
ки от масла, ржавчины, окалины, влаги и других загряз-
нений.
§ 6. Виды сварных швов
Сварным швом называется участок сварного соеди-
образовавшийся в результате кристаллизации
нения,
металла сварочной ванны.
Сварочное пламя
горелки расплавляет
одновременно с основ-
ным металлом приса-
дочный пруток. Металл
присадочного прутка,
смешиваясь с расплав-
ленной частью основ-
ного металла, образует
металл шва.
Сварные швы по ха-
рактеру выполнения
бывают односто-
ронние и двусто-
ронние.
Рис. 9. Классификация сварных швов
по отношению к действующее уси-
лию:
По отношению к
направлению действу-
ющих усилий (рис. 9)
сварные швы разделя-
ются на фланговые,
лобовые, комбиниро-
ванные и косые. В фланговом шве действующее
усилие параллельно оси шва, в лобовом — ось шва
а — фланговый, б — лобовой, в — комбини-
рованный, г — косой
перпендикулярна к направлению действующего усилия.
Комбинированный шов — это комбинация лобо-
вого и флангового, в косом шве ось шва располагается
под углом к направлению действующего усилия.
16
1. Подготовка кромок при газовой сварке стыковых соединений
Название шва Поперечное сечение шва Размеры мм
толщина металла s зазор Ъ притуп- ление с
С отбортовкой кромок без приса- дочного металла 0,5— 2 — 1-2
Без скоса кро- мок односторон- ний «О 1—4 0,5— 2,0 —
дв\сюрон- нии 4—8 1—2 —
<о О
V образный ъ 1 1 S, 5—16 2—4 1,5-3
V образный при листах разной тол- щины «о 10-90° 5—20 2—4 1,5— 3,0
X образный Со Ю-9оа 10— 25 2—4 2—4
Х-образиыи при листах разной толщины «о , ^-90° 12— 30 3-4 2-4
16
В зависимости от положения в пространстве разли-
чают нижние, вертикальные, горизонтальные и потолоч-
ные сварные швы (рис. 10).
По внешней форме сварные швы бывают нормаль-
ные, усиленные и ослабленные.
Поперечное сечение сварного шва показано на рис.
11. Сварной шов характеризуется следующими геометри-
ческими размерами: е — ширина, мм, q — высота уси-
ления, мм (у нормальных швов q не превышает 2,5—
3 мм), с — величина притупления, мм, b — величина за-
зора, aim, $ — толщина свариваемого металла, мм.
Рис 10. Классификация сварных
'пвов по положению в простран-
стве:
а — нижний, б — горизонтальный, в —
вертикальный, г — потолочный
Рис. 11. Поперечное сечение свар-
ного шва
При газовой сварке за
один проход сваривают
металл толщиной до 4—
5 мм. Для обеспечения
провара по всему сече-
нию металла толщиной 6
мм и более применяют
специальную разделку
кромок, и сварка осуществляется за несколько проходов.
В табл. 1 даны виды подготовки кромок стыковых со-
единений при газовой сварке углеродистых сталей.
§ 7. Обозначение сварных швов на чертежах
и расчет сварных соединений
Сварные швы изображают на чертежах условно в
соответствии с ГОСТ 2.312—72.
Видимые швы изображают сплошными основными
линиями, а невидимые — штриховыми линиями. При
условном методе обозначения сварные швы обознача-
2—231
17
готся ломаной линией, состоящей из наклонного участка
и полки. Наклонный участок заканчивается односторон-
ней стрелкой, указывающей место расположения шва.
Обозначение сварных швов проставляют над полкой,
если шов расположен на лицевой стороне, или под пол-
кой, если шов расположен на обратной стороне.
Условные обозначения сварного шва включают:
вспомогательные знаки шва по замкнутой линии и
монтажного шва;
обозначение стандарта на типы и конструктивные
элементы швов сварных соединений;
буквенно-цифровое обозначение шва по стандарту;
условное обозначение способа сварки по стандарту.
Для обозначения сварных швов приняты вспомога-
тельные знаки, которые приведены в табл. 2.
2. Вспомогательные знаки для обозначения сварных швов
Условный Значение знака Расположение знака иа обозначении
знак с лицевой стороны с обратной стороны
Прерывистый шов с цепным располо- жением участков / /“7 ’
г Прерывистый шов с шахматным распо- ложением участков / -Z / z
Шов по незамкну- тому контуру / / 3
п Монтажный шов
Шов со снятым уси- лением .Q /"'л
О Шов по замкнуто- му контуру О ——-
18
П родолжение
Условный Значение знака Расположение знака на обозначении
знак с лицевой стороны с обратной стороны
ЛХ Наплывы и неров- ности обработать с плавным переходом к основному металлу /
Знак монтажного шва и знак шва, выполняемого по
замкнутому контуру, располагается на изломе линии
наклонного участка и полки.
Для обозначения видов и методов сварки используют
следующие буквенные обозначения: Г — газовая, Э —
дуговая, Ш — электрошлаковая, И — в инертных газах;
Дф — диффузионное, Вз — взрывом, Пз — плазменная,
К — контактная, У — в углекислом газе, Тр — трением,
X — холодная.
Буквенное обозначение дуговой сварки в связи с ее
широким применением на чертежах не проставляется.
Способы сварки обозначаются следующими буквами:
Р — ручная, П — полуавтоматическая, А — автомати-
ческая.
Если шов по своей форме не предусмотрен ГОСТом,
то перед его обозначением ставится буква О (особый).
Виды соединений обозначаются либо соответствую-
щим знаком, либо буквами: С — стыковой, У — угло-
вой, Т — тавровое, Н — нахлесточное. Цифры возле
букв указывают на условный порядковый номер, вид
соединения и формы разделки кромок.
Условное обозначение сварных швов на чертежах:
— односторонний шов на остающейся
подкладке со скосом двух кромок, вы-
полненный газовой сваркой (толщина
шва 8 мм, длина шва 1000 мм).
Г5 L —односторонний шов без скоса кромок
У с катетом 5 мм, выполненный по за-
мкнутому контуру газовой сваркой.
2*
19
Г5 к500
Г5^50 z150
—двусторонний шов без скоса кромок с
катетами 5 мм, выполненный газовой
сваркой при длине шва 500 мм.
— шр%; без скоса кромок с расчетным
катетом 5 мм с шахматным располо-
жением участков, выполненный газо-
вой сваркой.
Расчет сварных соединений на прочность. Проекти-
рование сварных конструкций осуществляется на осно-
вании расчетов, которые сводятся в основном к опреде-
лению напряжений в различных элементах свариваемых
конструкций. Существуют два метода расчета на проч-
ность: по допускаемым напряжениям и по предельному
состоянию.
При расчете конструкций по допускаемым напряже-
ниям расчетное напряжение сравнивается с допускае-
мым и условие прочности имеет вид
о' [ст],
где о — напряжение в опасном сечении; [о] — допуска-
емое значение напряжения.
Допускаемое напряжение устанавливается в зависи-
мости от свойств материала, характера нагрузки и дру-
гих факторов. Допускаемые напряжения на растяжение
для машиностроительных конструкций, работающих при
статических нагрузках, определяют по формуле
где От — предел текучести металла; п — коэффициент
запаса прочности.
Прочность сварного соединения характеризуется ве-
личиной фактических напряжений, которые возникают
в конструкции от воздействия действующих усилий при
ее эксплуатации.
Фактические напряжения зависят от действия при-
лагаемого усилия и вида сварного соединения и должны
быть меньше допускаемых.
Контрольные вопросы
1 . Что называется сварным соединением п канне виды сварных
соединений вы знаете?
2 Что называется сварным швом?
3 Как классифицируются сварные швы по отношению к действу-
ющим усилиям, по внешней форме и по положению в пространстве?
4 Как изображают швы на чертежах?
20
ГЛАВА III. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ
ПРИ ГАЗОВОЙ СВАРКЕ И РЕЗКЕ МЕТАЛЛОВ
§ 8. Свойства кислородами способы
его получения’
При газовой сварке и резке нагрев металла осуще-
ствляется высокотемпературным газовым пламенем, по-
лучаемым при сжигании горючего газа или паров жид-
кости в технически чистом кислороде.
Кислород является распространенным элементом
на земле, встречающимся в виде химических соединений
с различными веществами: в земле — до 50% по массе,
в соединении с водородом в воде — около 86% по массе
и в воздухе — до 21% по объему и 23% по массе.
Кислород при нормальных условиях (температура
20° С, давление 760 мм рт. ст.) — это бесцветный, него-
рючий газ, немного тяжелее воздуха, не имеющий запа-
ха, но активно поддерживающий горение.
При нормальном атмосферном давлении и темпера-
туре 0° С масса 1 м3 кислорода равна 1,43 кг, а при тем-
пературе 20° С и нормальном атмосферном давлении —
1,33 кг.
Кислород имеет высокую химическую активность, об-
разуя соединения со всеми химическими элементами,
кроме инертных газов (аргона, гелия, ксенона, криптона
и неона). Реакции соединения с кислородом протекают
с выделением большого количества тепла, т. е. носят
экзотермический характер.
При соприкосновении сжатого газообразного кисло-
рода с маслами, жирами или твердыми горючими веще-
ствами, находящимися в распыленном состоянии, про-
исходит их самовоспламенение, что служит причиной
взрыва или пожара. Для предупреждения несчастных
случаев кислородную аппаратуру необходимо тщатель-
но обезжиривать. Кислород способен образовывать в ши-
роких пределах взрывчатые смеси с горючими газами
или парами жидкостей в определенных соотноше-
ниях кислорода при наличии открытого огня или
искры.
Технический чистый кислород получают разделением
воздуха методом глубокого охлаждения или разложени-
ем воды при пропускании через нее электрического тока
(электролиз).
21
Атмосферный воздух представляет собой смесь, со-
держащую по объему: азота — 78,08%, кислорода —
20,95%, инертные газы — 0,94%, остальное — углекис-
лый газ, водород и другие газы. При получении кисло-
рода из воздуха происходит разделение воздуха на кис-
лород, азот и аргон'. Аргон и азот так же, как и кисло-
род, применяют при сварке в качестве защитного газа.
Сущность способа получения кислорода из атмосферно-
го воздуха заключается в охлаждении его с переходом
в жидкое состояние, что достигается при нормальном
атмосферном давлении и температуре —182,9° С.
Кислород получают из воздуха в специальных уста-
новках, где воздух, проходя через фильтр, очищается от
вредных примесей, пыли, углекислоты, а также осуша-
ется от влаги. Перерабатываемый воздух сжимается
компрессором до давления 200 кгс/см2, после чего ох-
лаждается в теплообменниках до сжижения.
Разделение жидкого воздуха на кислород и азот ос-
новано на разнице температур их кипения: температура
кипения жидкого азота —196° С, а жидкого кислорода
— 182,9° С при нормальном атмосферном давлении. При
испарении в газообразную фазу сначала будет перехо-
дить азот, как имеющий более низкую температуру ки-
пения, а по мере его выделения жидкость будет обога-
щаться кислородом.
Кислород направляется в газгольдер, откуда и на-
полняется в кислородные баллоны под давлением 150—
165 кгс/см2. К месту сварки кислород доставляется в
кислородных баллонах, а в жидком виде — в специаль-
ных сосудах с хорошей теплоизоляцией. Для превраще-
ния жидкого кислорода в газ используются газификато-
ры или насосы с испарителями для жидкого кислорода.
При нормальном атмосферном давлении и температуре
20° С 1 дм3 жидкого кислорода при испарении дает
860 дм3 газообразного. Поэтому доставлять кислород к
месту сварки целесообразно в жидком состоянии, так
как при этом в 10 раз уменьшается масса тары, что поз-
воляет экономить металл на изготовление баллонов,
уменьшать расходы на транспортировку и хранение бал-
лонов.
Для сварки и резки по ГОСТ 5583—68 технический
кислород выпускается трех сортов — 1-й чистотой не
менее 99,7%, 2-й — не менее 99,5%, 3-й — не менее
99,2% по объему. Чистота кислорода имеет большое зна-
22
чение для кислородной резки. Чем меньше содержится
в нем газовых примесей, тем выше скорость реза, чище
кромки и меньше расход кислорода.
§ 9. Карбид кальция
Карбид кальция является основным сырьем для по-
лучения ацетилена.
Карбид кальция — химическое соединение кальция
с углеродом (СаСг). Карбид кальция представляет со-
бой твердое вещество темно-серого или коричневого цве-
та. Удельный вес карбида кальция 2,22 кгс/см3. Карбид
кальция имеет резкий чесночный запах и жадно погло-
щает воду. Его получают в электрических дуговых пе-
чах при температуре 1900—2300° С сплавлением кокса
с негашеной известью по реакции:
СаО + ЗС = СаС3 + СО
Расплавленный карбид кальция сливают из печи в
специальные изложницы, в которых он остывает и за-
твердевает. Затвердевший карбид кальция дробят и сор-
тируют на куски размером от 2 до 80 мм. По ГОСТ
1460—76 установлены следующие размеры (грануляция)
кусков карбида кальция: 2x8; 8 X 15; 15 X 25; 25 X
X 80 мм.
Технический карбид кальция содержит 75% химиче-
ски чистого карбида кальция, остальное — примеси
(негашеная известь, окислы железа, магния, алюминия
и др.).
Карбид кальция активно взаимодействует с водой и
интенсивно поглощает влагу из воздуха, выделяя при
этом ацетилен. Так как карбид кальция поглощает ат-
мосферную влагу, его упаковывают в специальные ба-
рабаны из кровельной стали вместимостью 100 и 130 кг.
На складах и рабочих местах его хранят в специальных
бидонах, снабженных герметической крышкой. Вскры-
вать барабаны с карбидом кальция необходимо специ-
альным латунным ножом или латунным зубилом и мо-
лотком с соблюдением мер безопасности, исключающих
возможность образования искры. При раскупорке бара-
бана за счет влаги воздуха может образоваться взрыво-
опасная ацетилено-воздушная смесь, что при наличии
искры может привести к взрыву.
23
Карбид кальция, взаимодействуя с водой, быстро
разлагается с образованием газообразного ацетилена и
гашеной извести:
СаС2 + 2Н3О = С2Н3 + Са (ОН)3
Реакция взаимодействия карбида кальция с водой про-
текает бурно с выделением большого количества теп-
ла. Теоретически для разложения 1 кг карбида кальция
требуется 0,562 кг воды, но так как реакция взаимодей-
ствия карбида кальция с водой идет с большим выделе-
нием тепла, практически берут от 5 до 20 кг воды. Ско-
рость разложения карбида кальция зависит от темпера-
туры и чистоты воды, грануляции и чистоты карбида
кальция. Чем выше чистота и температура воды, тем бы-
стрее разлагается карбид кальция. Чем мельче куски '
карбида кальция, тем больше скорость его разложения.
Например, карбид кальция размером 8X15 мм раз- -
лагается в течение 6,5 мин, а размером 50 X 80 мм —
за 13 мин.
Карбидная пыль (частицы меньше 2 мм) при взаи-
модействии с водой разлагается почти мгновенно, поэто-
му ее нельзя применять в обычных ацетиленовых генера-
торах, рассчитанных для работы на кусковом карбиде
кальция, так как это может привести к взрыву. Для раз-
ложения карбидной пыли применяют ацетиленовые ге-
нераторы специальной конструкции. Из 1 кг карбида
кальция в зависимости от его чистоты и грануляции моле-
но получить от 235 до 285 дм3 ацетилена.
ГОСТ 1460—76 устанавливает следующие нормы вы-
хода ацетилена в зависимости от размеров кусков кар-
бида кальция.
Размеры кусков Выход ацетилена, дм’/кг
I сорт П сорт
2 X 8 .......................... 255 235
8X15 ........................... 265 245
15 X 25 ........................ 275 255
25X80 ...................• 285 265
смешанные размеры................ 275 265
§ 10. Ацетилен и другие горючие газы
Ацетилен является основным горючим газом для
газовой сварки и резки металлов, температура его пла-
мени при сгорании в технически чистом кислороде до-
стигает 3150° С.
24
Ацетилен (С2Н2) является химическим соединением
углерода и водорода. Технический ацетилен при нор-
мальных давлении и температуре представляет собой
бесцветный газ с резким специфическим чесночным за-
пахом, обусловленным содержащимися в нем примеся-
ми сероводорода, аммиака, фосфористого водорода и др.
Длительное вдыхание его вызывает тошноту, голово-
кружение и даже отравление.
Ацетилен легче воздуха — 1 м3 ацетилена при нор-
мальном атмосферном давлении и температуре 20° С
имеет массу 1,09 кг. При нормальном давлении и тем-
пературе от — 82,4° С до — 84,0° С ацетилен переходит
в жидкое состояние, а при температуре — 85° С затвер-
девает. Температура самовоспламенения ацетилена ко-
леблется в пределах 500—600° С при давлении 2 кгс/см2,
а при давлении 22 кгс/см2 температура самовоспламене-
ния ацетилена равна 350° С. В жидком и твердом состоя-
нии ацетилен взрывается от трения и удара. При тем-
пературе 400° С молекулы ацетилена соединяются
между собой, образуя новые более сложные вещест-
ва— бензол (С6Нб), стирол (CsHs), нафталин (СюНщ)
и др.
При взрыве ацетилена происходит резкое повышение
давления и температуры, что может вызвать большие
разрушения и тяжелые несчастные случаи. Ацетилен с
воздухом образует взрывоопасные смеси в пределах от
2,2 до 81% ацетилена по объему при нормальном атмо-
сферном давлении, а с технически чистым кислородом в
пределах от 2,3 до 93% ацетилена. Наиболее взрывоопас-
ны смеси, содержащие 7—13% ацетилена. Взрыв аце-
тилено-кислородной и ацетилено-воздушной смеси в
указанных пределах может произойти от сильного на-
грева и искры.
Присутствие окиси меди снижает температуру само-
воспламенения ацетилена до 240° С. При определенных
условиях ацетилен реагирует с медью, образуя взрыво-
опасные соединения, вот почему категорически запреща-
ется при изготовлении ацетиленового оборудования
применение сплавов, содержащих более 70% меди.
Взрываемость ацетилена понижается при растворе-
нии его в жидкостях. Особенно хорошо он растворяется
в ацетоне. В одном объеме технического ацетона при
20° С и нормальном атмосферном давлении можно раст-
ворить до 20 объемов ацетилена. Растворимость ацети-
25
лена в ацетоне увеличивается с увеличением давления и
понижением температуры.
Технический ацетилен получают двумя способами: из
карбида кальция и из природного газа, нефти, угля.
Ацетилен, полученный из природного газа, называет-
ся пиролизным. Пиролизный ацетилен выпускается
по МРТУ-03-165-64. Получение ацетилена из природно-
го газа на 30—40% дешевле, чем из карбида кальция.
К месту сварки ацетилен доставляется в специальных
стальных баллонах, заполненных пористой пропитанной
ацетоном массой, под давлением 19 кгс/см2.
Кроме ацетилена при сварке и резке металлов при-
меняют и другие более дешевые и менее дефицитные го-
рючие газы и пары горючих жидкостей. Основная об-
ласть применения газов-заменителей — кислородная рез-
ка, однако в последние годы они находят широкое при-
менение и при других видах газопламенной обработки
металлов — пайке, наплавке, газопламенной закалке,
металлизации, газопрессовой сварке, сварке цветных ме-
таллов и сплавов. Правильное использование газов-за-
менителей не ухудшает качество сварки и резки метал-
лов. Применение газов-заменителей дает более высокую
чистоту реза при резке металла малых толщин.
При сварке температура пламени должна примерно
в два раза превышать температуру плавления металлов,
поэтому газы-заменители, температура пламени которых
ниже, чем у ацетилена, необходимо использовать при
сварке металлов с более низкой температурой плавления,
чем у сталей. При кислородной резке используются го-
рючие газы, которые при сгорании в смеси с кислородом
дают пламя с температурой не ниже 2000° С. Выбор го-
рючего газа зависит также от его теплотворной способ-
ности. Теплотворной способностью газа называется ко-
личество тепла в килокалориях, получаемое при полном
сгорании 1 м3 газа. Чем выше теплотворная способность
газа, тем меньше его расход при сварке, и резке метал-
лов. Для полного сгорания одинакового объема различ-
ных горючих газов требуется различное количество кис-
лорода, от этого зависит эффективная мощность пла-
мени.
Эффективной мощностью пламени называется коли-
чество тепла, вводимое в нагреваемый металл в единицу
времени. Для расчетов замены ацетилена другим газом-
заменителем пользуются коэффициентом замены ацети-
26
лена. Коэффициентом замены ацетилена (ф) называется
отношение расхода газа-заменителя (Г3) к расходу аце-
тилена (Va) при одинаковой эффективной тепловой
мощности:
В табл. 3 приведены основные свойства горючих га-
зов и жидкостей и области их применения.
Водород (Н2). В нормальных условиях он пред-
ставляет собой горючий газ без цвета и запаха. Это один
из самых легких газов, он в 14,5 раз легче воздуха. Во-
дород способен образовывать в определенных пропор-
циях взрывоопасные смеси с воздухом и кислородом. По-
этому при сварочных работах необходимо строго соблю-
дать правила техники безопасности. Получают водород
разложением воды электрическим током. К месту свар-
ки водород доставляют в стальных баллонах в газооб-
разном состоянии под давлением 150 кгс/см2. Баллоны
для водорода окрашивают в зеленый цвет. Водород, при-
меняемый для сварочных работ, должен удовлетворять
требованиям ГОСТ 3022—70 «Водород технический».
Водородно-кислородное пламя имеет синюю окраску и
не имеет четких очертаний зон пламени, что затрудняет
его регулировку.
Коксовый газ—бесцветный газ с запахом серо-
водорода. Коксовый газ получают при выработке кокса
из каменного угля и состоит из смеси газообразных горю-
чих продуктов водорода, метана и других непредельных
углеводородов. Он применяется в основном для рез-
ки сталей, сварки и пайки легкоплавких цветных метал-
лов. Для сварки и резки применяют коксовый газ, очи-
щенный от сернистых соединений и смолистых веществ.
Для полного сгорания 1 м3 газа необходимо 0,9 м3 кисло-
рода. К месту сварки и резки коксовый газ по-
дают по трубопроводам под давлением 130—150 мм
вод. ст.
Городской газ — смесь различных углеводородов.
Состав городского газа непостоянен. Городской газ име-
ет следующий состав (в % по объему): метана — 70—
95, водорода — до 25, тяжелых углеводородов — до 1,
азота — до 3, окиси углерода—до 3, двуокиси углеро-
да—до 1. К месту сварки городской газ доставляется
в стальных баллонах под давлением 150 кгс/см2 и по
27
3. Основные свойства горючих газов и жид
Наимеко* ние газа Плот- ность при 20 °C и 760 мм рт ст , кг/м* Низшая тепло- творная спо- собность при 20 °C и дав- лении 7Ь0 мм рт ст , ккал/м Температура пламени в смеси с кис- лородом, °C Коэффи- циент замены ацетилена Количе- ство кис- лорода на I м3 газа
Ацетилен 1,09 12 600 3100—3200 1 1,0-1,3
Водород 0,084 2400 2400—2600 5,2 0,3—0,4
Коксовый газ 0,4—0,55 3500—4400 2100—2300 ~3,2 0,6-0,8 -
Городской газ 0,84— 1,05 4100—5000 2000—2300 ~3,0 1,5—1,6
Нефтяной газ 0,87—1,37 8700—14 800 2000—2400 ~1,2 1,5—1,6
Меган 0,67 8000 2400—2700 1,6 1,5—1,8
Пропан 1,88 20800 2600—2750 0,6 3,4—3,8
Бутан 2,54 27800 2400—2500 0,45 3,2—3,4
Пропан-бутан 1,867 22200 2500—2700 0,6 3,5
Бензин 0,7— 0,76 10500 1,2 2,6 м3/кг
Керосин 3,82—0,84 10000—10200 2400 1,3 |2,55 м3/кг|
28
костей для сварки и резки металлов
Пределы взрываемости смеси, % Область применения Способ транспортировки и хранения
с воздухом с кислородом
2,2—81,0 2,3-93,0 Все виды газо- пламенной обра- ботки Растворенный в аце- тоне в баллонах под давлением до 19 кгс/сма
3,3—81,5 2,6—95,0 Для сварки ста- лей толщиной до 2 мм, чугуна, алю- миния, латуни Г азообразный в баллонах под давле- нием до 150 кгс/см2
— •— Сварка легко- плавких металлов, пайка, кислород- ная резка По газопроводу
3,8—24,0 10,0—73,6 То же По газопроводу под давлением до 3 кгс/см2 и в балло- нах под давлением 150 кгс/см3
i - 1 - 1 » | По газопроводу
4,8—16,7 5,0—59,2 Газообразный в баллонах под давле- нием 150 кгс/см2 или по трубопроводу
2,0—9,5 2,0—48 Кислородная резка, сварка и пайка цветных ме- таллов, сварка стали толщиной до 6 мм, металли- зация, правка, гибка, огневая за- чистка В жидком виде в баллонах под давле- нием 16,0 кгс/см1
1,5—8,5 2—45,0 То же В жидком виде в баллонах под давле- нием 16,0 кгс/см2
— То же
0,7—6,0 2,1—28,4 Кислородная резка стали, свар- ка и пайка легко- плавких металлов В жидком виде в цистернах или бочках
1,4—5,5 2,0—28 То же То же
29
трубопроводам под давлением до 3 кгс/см2. Как замени-
тель ацетилена он используется для резки сталей,
а также сварки и пайки легкоплавких цветных ме-
таллов.
П р о п а н-б утановые смеси — это смеси, состоя-
щие в основном из пропана (С3Н8) и бутана (С4Ню)
и представляющие собой при нормальных условиях бес-
цветный газ, не имеющий запаха. Для безопасного
пользования в состав смеси добавляют сильно пахнущие
вещества (до 0,005% по массе). При понижении темпе-
ратуры и повышении давления газообразная смесь пре-
вращается в жидкость.
Пропан-бутановые смеси обладают большим коэффи-
циентом объемного расширения. Так у пропана он в
16 раз, а бутана в 11 раз больше, чем у воды. Это свой-
ство делает очень опасным наполнение баллонов свыше
85% по объему. Пропан-бутановые смеси обладают са-
мой большой теплотворной способностью. Соотношение
между пропаном и бутаном в смеси меняется в зависи-
мости от времени года —в холодное время преобладает
пропан, в теплое — бутан.
Пробан-бутановые смеси широко применяют при рез-
ке сталей, сварке и пайке легкоплавких цветных метал-
лов, закалке, газовой сварке пластмасс. К месту сварки
смесь поставляют в стальных баллонах под давлением
16 кгс/см2 или по газопроводам через перепускную рампу.
При испарении 1 кг пропана образуется 500 дм3
газа.
Бензин является продуктом переработки нефти. Он
представляет собой легко испаряющуюся прозрачную
жидкость с резким характерным запахом. Пары бензина
при сгорании в кислороде дают температуру пламени
2400—2500° С. Для очистки бензина его фильтруют че-
рез войлок. Бензин используется для кислородной
резки, а также для сварки и пайки легкоплавких
металлов.
К е р о с и н также является продуктом переработки
нефти и представляет собой бесцветную желтоватую лег-
ко испаряющуюся жидкость. Керосин, применяемый для
сварки и резки металлов, должен удовлетворять требо-
ваниям ГОСТ 4753—68. Керосин пцименяют также
для сварки и пайки легкоплавких цветных метал-
лов.
Зв
§ 11. Флюсы
В процессе сварки все металлы и их сплавы, соеди-
няясь с кислородом окружающего воздуха и кислородом
сварочного пламени, образуют окислы, которые имеют
более высокую температуру плавления, чем сам металл.
Для защиты расплавленного металла от окисления и
удаления образовавшихся при сварке окислов применя-
ются сварочные порошки или пасты, называемые флю-
сами. Следовательно, флюсы — это вещества, которые
вводятся в сварочную ванну для раскисления расплав-
ленного металла и удаления из него образовавшихся
окислов и неметаллических включений. При газовой
сварке флюсы вводятся в сварочную ванну и в виде
легко испаряющейся жидкости.
Флюс наносят заранее на кромки свариваемого ме-
талла и на присадочные прутки, либо вносят в ванну
в процессе сварки периодическим погружением приса-
дочного прутка в сосуд с флюсом.
В случае применения флюса в виде паров (например,
флюса БМ-1 при сварке меди, медных и никелевых спла-
вов) он подается в пламя горелки автоматически в стро-
го дозированном количестве специальным прибором.
В процессе сварки флюсы, вводимые в сварочную
ванну, расплавляются и образуют с окислами легкоплав-
кие шлаки, всплывающие на поверхность сварочной ван-
ны. При этом пленка покрывает расплавленный металл
шва, предохраняя его от дальнейшего воздействия ат-
мосферного воздуха. Необходимость применения флю-
сов при сварке цветных металлов и сплавов, высоколе-
гированных сталей и чугуна вызывается тем, что при
нагревании металлов до высокой температуры на их по-
верхности образуется окисная пленка, которая при рас-
плавлении переходит в сварочную ванну, препятствуя
при этом надежному сплавлению основного и присадоч-
ного металла. При сварке углеродистых сталей флюсы,
как правило, не применяют.
К сварочным флюсам, применяемым при сварке и
пайке, предъявляются следующие требования:
флюс должен быть более легкоплавким, чем основной
и присадочный металлы;
расплавленный флюс должен хорошо растекаться по
нагретой поверхности металла, т. е. обладать достаточ-
ной жидкотекучестью;
31
расплавленный флюс не должен выделять ядовиты?
газов в процессе сварки и вызывать коррозию сварной:
соединения;
флюс должен обладать высокой реакционной способ
ностыо, активно раскислять окислы, переводить их в бо
лее легкоплавкие химические соединения или удалять
их, растворяя так, чтобы процесс растворения заканчи-
вался до затвердевания сварочной ванны;
образовавшийся в процессе сварки шлак должен хо-
рошо защищать металл от окисления кислородом и азо-
том воздуха;
шлаки должны хорошо отделяться от шва после
сварки;
плотность флюса должна быть меньше плотности
основного и присадочного металла, чтобы в процессе
сварки образуемый флюсом шлак всплывал на поверх-
ность сварочной ванны, а не оставался в металле шва,
флюс должен сохранять свои свойства на протяже-
нии всего процесса сварки;
флюс должен быть дешевым и недефицитным.
В зависимости от вида свариваемого металла в сва-
рочной ванне образуются основные и кислые окислы.
Если образуются основные окислы, то применяется кис-
лый флюс, если кислые — основной флюс. В обоих слу-
чаях реакция протекает по следующей схеме: кислот-
ный окисел + основной окисел = соль.
В качестве флюсов используется бура, борная кисло-
та, окислы и соли бария, калия, лития, натрия, фтора
и др. Состав флюса выбирают в зависимости от свойств
свариваемого металла. При сварке чугуна в сварочной
ванне образуется кислый окисел SiC>2, для растворения
его вводят сильные основные окислы — К2О, Na2O. В ка-
честве основных флюсов применяются углекислый нат-
рий (Na2CO3), углекислый калий (К2СО3) и бура
(Na2B4O7).
При газовой сварке меди, латуни образуются основ-
ные окислы (Cu2O, ZnO, FeO и др.), поэтому для раство
рения их вводят кислые флюсы. Они обычно представля-
ют собой соединения бора.
При кислородной резке нержавеющих сталей, чугу-
на и цветных металлов флюс вводится в струю режущего
кислорода. Основой флюса для кислородной резки слу-
жит железный порошок. Составы флюсов и способы их
применения рассмотрены ниже, при описании технологии
сварки и резки соответствующих металлов.
32
§ 12. Сварочная проволока
Для заполнения зазора между кромками свариваемо-
го металла и образования валика шва в сварочную ван-
ну вводят присадочный металл в виде проволоки, прут-
ков или полосок, нарезаемых из металла того же
или близкого состава, что и свариваемый металл.
Нельзя сваривать металл проволокой неизвестной
марки.
Для улучшения свойств металла шва в присадочный
металл добавляют легирующие элементы.
Сварочная проволока перед сваркой должна быть
тщательно очищена от краски, масла, ржавчины и дру-
гих загрязнений.
Сварочная проволока поставляется в мотках массой
не более 80 кг. На каждый моток проволоки крепят бир-
ку, где указывается завод-изготовитель, условное обозна-
чение проволоки,номер партии.
Марки сварочной проволоки применяют по ГОСТ
2246—70, который включает в себя 6 марок низкоуглеро-
дистой, 30 — легированной, 41—высоколегированной не-
омедненной и омедненной проволоки. Для сварки изго-
товляют стальную холоднотянутую проволоку диамет-
ром 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0;
8,0; 10,0; 12,0 мм.
Обозначение сварочной проволоки состоит из букв Св
(сварочная) и буквенно-цифрового обозначения ее со-
става. Легирующие элементы, содержащиеся в металле
проволок, обозначаются: Б — ниобий, В — вольфрам,
Г — марганец, Д — медь, М — молибден, Н — никель,
С — кремний, Ф — ванадий, X — хром, Ц — цирконий,
Ю— алюминий. Цифры после букв Св указывают на со-
держание в проволоке углерода в сотых долях процента,
а цифры после буквенного обозначения легирующего
элемента указывают на содержание данного элемента
в составе проволоки в процентах. Отсутствие цифр после
буквы означает, что данного легирующего элемента в
проволоке меньше одного процента. Буква А в конце
условного обозначения марок низкоуглеродистой и леги-
рованной проволоки указывает на повышенную чистоту
металла по содержанию серы и фосфора. Сдвоенная
буква А указывает на пониженное содержание серы и
фосфора по сравнению с проволокой, в обозначении ко-
торой одна буква А.
3-231
33
оэ
4. Проволока стальная сварочная (ГОСТ 2246—70)
Химический состав, %
Марка проволоки углерод, не более кремний, ие более марганец хром, не более никель, не более алюминий, ие более сера, не более фосфор, не более
Низкоуглероднстая проволока
Св-08 0,10 0,03 0,35—0,60 0,15 0,30 0,01 0,040 0,040
Св-08А 0,10 0,03 0,35—0,60 0,12 0,25 0,01 0,030 0,030
Св-08АА 0,10 0,03 0,35—0,60 0,10 0,25 0,01 0,020 0,020
Св-08ГА 0,10 0,03 0,80—1,10 0,10 0,25 0,025 0,030
Св-ЮГА 0,12 0,03 1,10—1,40 0,20 0,30 0,025 0,030
Св-10Г2 0,12 0,03 1,50—1,90 0,20 0,30 — 0,030 0,030
Легированная проволока
Св-08ГС Не более 0,10 0,60—0,85 1,40—1,70 0,20 0,25 0,025 0,030
Св-12ГС Не более 0,14 0,60—0,90 0,80—1,10 0,20 0,30 0,025 0,030
Св-08Г2С 0,05—0,11 0,70—0,95 1,80—2,10 0,20 0,25 — 0,025 0,030
Высоколегированная проволока
Св-06Х19Н9Т Не более 0,08 0,40—1,00 1,00—2,00 18—20 8—10 Ниобий 0,015 0,030
СВ-07Х19Н10Б 0,05—0,09 Не более 0,70 1,50—2,00 18,5—20,5 9—10,5 1,2—1,5 0,018 0,025
Св-07Х25Н13 Не более0,09 0,50-1,00 1,00—2,00 24,0—26,5 12—14 —11^ 0,018 0,020
СВ-13Х25Н18 Не более 0,15 Не более 0,50 1,00—2,00 24,0—26,5 17—20 — 0,015 0,025
Например, проволока сварочная диаметром 4 мм,
марки Св-08А, с омедненной поверхностью обозначается
4Св-08А-О ГОСТ 2246—70. Проволока сварочная диа-
метром 3 мм, марки Св-08Г2С, с неомедненной поверх-
ностью _ ЗСв-08Г2С ГОСТ 2246—70.
Химический состав некоторых марок сварочной про-
волоки, применяемой для газовой сварки углеродистых
и легированных сталей, а также чугуна, приведен в
табл. 4 и 5.
5. Марки и химический состав чугунных прутков для газовой
сварки чугуна (ГОСТ 2671—70)
Марка прутка Химический состав, %
углерод кремний марганец сера, не более фосфор
А 3-3,5 3—3,4 0,5—0,8 0,08 0,2—0,4
Б 3,5—4 0,3—0,5
НЧ-1 3—3,5 3—3,4 0,5—0,8 0,05 0,2—0,4
НЧ-2 3,5—4
БЧ 2,5—3 1—1,5 0,2—0,6 0,05 Не более 0,1
ХЧ 1,2—1,5 0,5—0,8
Продолжение
Марка прутка Химический состав, % Примеси, не более
титан хром никель хром никель
А Б — — 0,05 о,3
НЧ-1 НЧ-2 0,03—0,06 — 0,4—0,6 0,05 —
БЧ
ХЧ — 1,2—2 — — —
Присадочный металл при газовой сварке должен от-
вечать следующим требованиям:
температура плавления присадочного металла долж-
на быть не выше температуры плавления основного ме-
талла;
3*
35
поверхность проволоки и стержней должна быть ров-
ной и чистой — без окалины, ржавчины, масла, краски
и других загрязнений;
присадочный металл должен плавиться спокойно, без
разбрызгивания, способствуя получению наплавленного
металла, по свойствам близкого к основному;
присадочный металл должен содержать минимальное
количество вредных примесей.
Диаметр присадочной проволоки и прутков выбирают
в зависимости от толщины и вида свариваемого металла.
Контрольные вопросы
1. Каковы свойства кислорода и его назначение при газовой
сварке и резке металлов?
2. Каковы свойства ацетилена и его назначение прн газовой свар-
ке и резке металлов?
3. Какие горючие газы применяются в качестве газов-заменителей
ацетилена?
4. Каким образом получают ацетилен для сварочных работ?
5. Каковы свойства карбида кальция и способы его получения?
6. Для какой цели служат флюсы при газовой сварке?
7. Какие требования предъявляются к флюсам, применяемым при
газовой сварке?
8. Как классифицируется сварочная проволока и какие требова-
ния предъявляются к ией при газовой сварке?
ГЛАВА IV. ОБОРУДОВАНИЕ И АППАРАТУРА
ДЛЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ
§ 13. Ацетиленовые генераторы
Ацетиленовым генератором называется аппарат, слу-
жащий для получения ацетилена разложения карбида
кальция водой. Ацетиленовые генераторы, применяемые
для сварки и резки металлов согласно ГОСТ 5190—67,
классифицируются по следующим признакам:
по производительности — 0,5; 0,75; 1,25; 2,5;
3; 5; 10; 20; 40; 80; 160 м3/ч;
по способу применения — передвижные с про-
изводительностью 0,5—3 м3/ч, стационарные с произво-
дительностью 5—160 м3/ч;
по давлению вырабатываемого ацети-
лена — низкого давления до 0,1 кгс/см2, среднего дав-
ления от 0,1 до 0,7 кгс/см2 и от 0,7 до 1,5 кгс/см2;
36
по способу взаимодействия карбида
кальция с водой — генераторы системы КВ («кар-
бид в воду»), в которых разложение карбида кальция
осуществляется при подаче определенного количества
карбида кальция в воду, находящуюся в реакционном
пространстве; генераторы системы ВК («вода на кар-
бид»), в которых разложение карбида кальция происхо-
дит при подаче определенного количества воды в реак-
ционное пространство, где находится карбид каль-
ция; генераторы системы ВВ («вытеснение воды»),
в которых разложение карбида кальция осуществляется
при соприкосновении его с водой в зависимости
от изменения уровня воды, находящейся в реак-
ционном пространстве и вытесняемой образующимся
газом.
Все ацетиленовые генераторы, независимо от их си-
стемы, имеют следующие основные части: газообразова-
тель, газосборник, предохранительный затвор, автома-
тическую регулировку вырабатываемого ацетилена в
зависимости от его потребления.
На корпусе генератора прикрепляется табличка со
следующими данными:
марка, заводской номер и год выпуска генератора;
производительность, м3/ч; рабочее давление, кгс/см2;
единовременная загрузка карбида, кг; пределы тем-
ператур, в которых может работать ацетиленовый ге-
нератор.
Ацетиленовые генераторы системы КВ обладают вы-
соким коэффициентом использования карбида кальция,
обеспечивают наилучшие условия его разложения, хоро-
шее охлаждение и промывку газа. Недостатками генера-
торов системы КВ являются значительный расход воды,
что обусловливает увеличенные габариты генераторов
и большое количество отходов. Данная система нашла
применение для стационарных генераторов большой про-
изводительности.
Ацетиленовые генераторы системы ВК проще по кон-
струкции, требуют небольшого количества воды, способ-
ны работать на карбиде с различной грануляцией. Дан-
ная система применяется преимущественно для пере-
движных аппаратов с производительностью ацетилена
до 3 м3/ч. Недостатки генераторов этой системы — воз-
можность перегрева ацетилена в зоне реакции и непол-
ное разложение карбида кальция.
37
Ацетиленовые генераторы системы ВВ надежны в
эксплуатации и удобны в обращении. Эта система нашла
применение в передвижных аппаратах низкого и сред-
него давления производительностью не выше 10 м3/ч.
Недостатком генераторов этой системы является воз-
можность его перегрева при прекращении отбора газа.
Основные требования к ацетиленовым
генераторам:
1. Температура окружающей среды, при которой до-
пускается работа ацетиленовых стационарных генера-
торов— от +5° С до +35° С, передвижных — от —25° С
до +40° С.
2. Производительность генератора должна соответст-
вовать расходу ацетилена.
3. Разложение карбида кальция в генераторе должно
регулироваться автоматически в зависимости от расхода
газа.
4. В генераторе не должно быть деталей и арматуры
из сплавов, содержащих более 70% меди, а также устрой-
ств, способных вызвать при работе образование искр.
5. Коэффициент использования карбида кальция
(КПП) должен быть не меньше 0,85.
6. Генератор должен быть рассчитан на работу с опре-
деленной грануляцией карбида кальция.
7. Генератор должен быть герметичным и иметь газо-
сборник достаточной емкости, чтобы при прекращении
отбора газа не происходил выброс ацетилена в помеще-
ние.
8. В генераторах должна быть предусмотрена про-
дувка всех объемов до заполнения их ацетиленом для
удаления остатков воздуха.
9. Конструкция генератора должна обеспечивать хо-
рошее охлаждение в зоне реакции, чтобы температура
воды и гашеной извести в зоне реакции не превышала
80° С, а ацетилена — 115° С.
10. Габариты и масса передвижных генераторов дол-
жны быть минимальными.
Наибольшее распространение получили передвижные
ацетиленовые генераторы низкого и среднего давления.
Ацетиленовый генератор АНВ-1, 25-68. Этот перенос-
ной генератор низкого давления (рис. 12) работает по
системе ВВ в сочетании с системой ВК. Генератор явля-
ется одноретортным, однопостовым генератором преры-
вистого действия, может быть использован на монтаж-
38
Рис 12 Ацетиленовый генератор АНВ-1,25-68
39
ных и ремонтных работах в зимних условиях при темпе-
ратуре до —25° С.
Генератор состоит из корпуса 1 с вваренной в него ре-
тортой 2, в которой помещается загрузочная корзина 3.
Корпус генератора делится на две части (нижнюю —-
газосборник и верхнюю, открытую сверху — водосбор-
ник) горизонтальной перегородкой 25. Эти части сооб-
щаются между собой соединительной циркуляционной
трубой 8, доходящей почти до дна газосборннка. Между
газосборником и водяным затвором помещается карбид-
ный осушитель 22, соединенный с ними резиновыми
шлангами 23 и 21.
Генератор заполняется водой через открытую верх-
нюю 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 взаимодейст-
вия карбида кальция с водой, поступает по газоотводя-
щей 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 газосборннка ниже уров-
ня вентиля 27. При этом по мере выделения ацетилена
и возрастания давления ацетилена в газосборнике и ре-
торте вода вытесняется из реторты 2 в камеру 13 через
трубу 12. Благодаря вытеснению воды из реторты даль-
нейшее газообразование замедляется. При отборе газа из
газосборннка давление ацетилена в нем и реторте падает,
вода, вытесненная в камеру, возвращается в реторту и
газообразование возобновляется.
При падении давления в генераторе до 230—270 мм
вод. ст. вода в газосборнике поднимается выше вентиля
27 и начинает также пополнять реторту. Поступление
воды в реторту прекращается после того, как давление
газа превысит 270—280 мм вод. ст., т. е. когда уровень
воды в газосборнике снова опустится ниже уровня вен-
тиля 27.
Газ при отборе поступает из газосборннка в карбид-
ный осушитель 22, загруженный карбидом, после чего
проходит в водяной затвор 14, а из него через ниппель
15 в горелку или резак. Карбидный осушитель 22 пред-
ставляет собой цилиндрический сосуд, имеющий входной
и выходной ниппели. Внутри корпуса помещена решет-
40
ка, на которую загружают карбид кальция. Водяной зат-
вор 14 служит для предохранения генератора от проник-
новения в него взрывной волны при обратном ударе пла-
мени. Водяной затвор при низких температурах устанав-
ливают в соединительную трубу 8, чтобы предохранить
его от замерзания; в теплое время года затвор устанав-
ливают снаружи генератора. Ацетилен поступает в водя-
ной затвор по резиновому шлангу 20. Плотность в месте
соединения нижнего донышка с корпусом затвора созда-
ется 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 кон-
трольного крана И, вытесняет часть воды в зазор меж-
ду предохранительной и газоподводящей трубками. Газ
выходит из затвора через ниппель 15. При обратном
ударе взрывчатая смесь вытесняет воду в предохрани-
тельную 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 задержива-
ется в обечайке 17 и стекает обратно в затвор. Газоотво-
дящая труба закрывается пробкой 16.
Пе р ед п ус ко м 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 во-
дой до уровня 24, при этом вентиль 19 водяного затво-
ра, который присоединяется гайкой 18 к предохрани-
тельной трубке, должен быть открыт, а вентиль 27
закрыт; заполнить водой затвор 14 через открытую верх-
нюю обечайку 17 до уровня контрольного крана 11, после
чего закрыть вентиль 19.
При температуре ниже 0° С затвор заливают антифри-
зом *. При применении в качестве антифризов растворов
хлористого калия н кальция после окончания работы за-
*Антифризы — водные растворы спиртов, гликолей, глицерина и
некоторых неорганических солей, не замерзающие при низких темпе-
ратурах.
41
твор необходимо промыть водой для предотвращения
коррозии.
Открыв вентиль 27, надо убедиться в том, что вода
поступает в реторту, после чего закрыть вентиль и конт-
рольный кран 4. Вставив корзину 3 (в корзину можно за-
грузить до 4 кг карбида кальция) в реторту 2, плотно
закрыть реторту крышкой 5 специальным болтом 7 и ры-
чагом 6. Открыв вентиль 27, пустить воду в реторту с вы-
делившимся ацетиленом, продуть реторту через конт-
рольный кран 4, после чего контрольный кран закрыть.
Во время продувки вентиль 27 должен быть закрыт.
Рис. 13. Ацетиленовый генератор АСМ-1,25-3
Для того, чтобы перезарядить реторту, необходимо
открыть крышку, вынуть корзину, очистить реторту от
ила и высушить ее. Затем снова загрузить корзину кар-
бидом кальция, вставить в реторту и закрыть ее, после
чего снова открыть вентиль 27.
Ацетиленовый генератор АСМ-1,25-3. Этот генератор
(рис. 13) работает по системе ВВ. Он является однопо-
42
стовым генератором прерывистого действия и использу-
ется при ремонтных и монтажных работах.
Генератор представляет собой вертикальный цилинд-
рический аппарат, состыкованный из промывателя 1 и
газообразователя 2. К верхней части газообразователя
приварено верхнее эллиптическое днище 3 с горловиной,
через горловину в корпус вставляется корзина 4, укреп-
ленная на крышке 5. Крышка уплотняется винтом 6.
Корпус газообразователя 2 и промывателя 1 сообщается
между собой трубкой 8. Пространство между корпусом
газообразователя 2 и шахтой 9 образует газовую подуш-
ку. Верхний конец трубки 8 расположен в газовом прост-
ранстве газообразователя, нижний—в воде промывателя.
Сверху на трубку 8 ставится стакан 10, препятствую-
щий проникновению пены в промыватель. Воду в газооб-
разователь заливают через горловину. В промыватель
вода переливается через трубку 8 до уровня контроль-
ного крана 11. Ил из газообразователя и воду из промы-
вателя сливают через штуцера, закрываемые пробками
12 и 13. Загрузочная корзина изготовляется из стальных
прутков. В шахте устанавливается тарелка 14 с отвер-
стиями диаметром 8 мм для разложения кусков карбида
мельче 20 мм. Загруженную карбидом кальция корзину
опускают в шахту и уплотняют винтом 6 и рычагом 7.
Образующийся ацетилен по трубке 8 поступает в
промыватель, проходя через слой воды, охлаждается и
промывается. Из промывателя ацетилен, пройдя через
штуцер 22 и предохранительный клапан 15, по шлангу 16
попадает в водяной затвор 17, из которого поступает в
горелку или резак. Предохранительный клапан установ-
лен на штуцере 22 и уплотнен прокладкой 31 с помощью
контргайки 32.
На корпусе генератора устанавливается манометр 18,
который ввертывается в бобышку горловины генератора
и уплотняется двумя резиновыми прокладками 29 и
фибровой прокладкой 28. Между прокладками устанав-
ливается сетка 30, предохраняющая манометр от заили-
вания.
Для предотвращения повышения давления свыше до-
пустимого служит разрывная мембрана 27, устанавли-
ваемая в бобышке между прокладками 26. Усилие для
уплотнения создается накидной гайкой 23 через нажим-
ное кольцо 25. Мембрана предохраняется от поврежде-
ний сеткой 24, ,
43
Для переноса генератора служат ручки 19.
При подготовке генер атор а к работе не-
обходимо залить воду в водяной предохранительный за-
твор до уровня контрольного крана 20. В газообразова-
тель и промыватель вода заливается через горловину
верхнего эллиптического днища 3 до уровня контрольно-
го крана. Опустив загруженную карбидом кальция кор-
зину 4 в шахту, необходимо быстро уплотнить крышку
винтом 6. После чего плавно открыть вентиль 21 клапана
15 и продуть ацетиленом шланги и сварочную горелку
или резак в течение минуты. При переносе генератора
и длительных перерывах в работе необходимо закрывать
вентиль клапана 15.
После полного разложения загруженного карбида
кальция необходимо произвести перезарядку генерато-
ра. После окончания работы — тщательно промыть кор-
зину, газообразователь и промыватель от ила.
На генераторе установлен водяной предохранитель-
ный затвор ЗСГ-1,25-3.
Ацетиленовый генератор ГВР-1.25М. Этот перенос-
ной генератор производительностью 1,25 м3/ч, рабочим
давлением 0,08—0,15 кгс/см2 работает по системе ВК в
сочетании с системой ВВ.
Генератор (рис. 14) состоит из корпуса 1, в который
вмонтирована реторта 2, имеющая два отсека I и II.
В верхней части корпуса помещен открытый бачок для
воды 3, соединенный трубкой 7 с регулятором 8 для
подачи воды в реторту 2. На генераторе смонтирован
водяной предохранительный затвор 11.
Корпус генератора и бачок 3 заполняют водой через
горловину 4 до уровня контрольного крана. После за-
грузки корзины 9 карбидом кальция, ее вставляют в ре-
торту 2, которая закрывается крышкой с резиновой про-
кладкой, плотно прижимаемой к реторте винтом 10. Вра-
щая по часовой стрелке винт регулятора 8, открывают
его клапан и вода из бачка 3 поступает в реторту.
В результате реакции между карбидом кальция и во-
дой в реторте выделяется ацетилен, который поступает
в газосборник и далее через водяной затвор по шлангу
в сварочную горелку. При установившемся режиме
давление ацетилена сохраняется почти постоян-
ным.
Если в корпусе генератора давление ацетилена не-
большое, то клапан и мембрана отжаты пружиной влево
44
и вода поступает в реторту. Когда давление в корпусе
и реторте возрастает, пружина сжимается и закрывает
клапан, прекратив поступление воды в реторту. Регуля-
тор отрегулирован таким образом, что подача воды в ре-
торту начинается при давлении 0,16—0,18 кгс/см2 и пре-
кращается при давлении свыше 0,18 кгс/см2. По мере
выделения газа давление в генераторе и реторте возра-
стает и вода вытесняется из первого отделения во второе
через отверстие, имеющееся в перегородке. Благодаря
Рис. 14. Ацетиленовый генератор ГВР-1.25М
этому дальнейшее разложение карбида кальция умень-
шается и рост давления замедляется. Когда часть газа
будет израсходована, давление в реторте понизится, во-
да из второго отделения реторты снова поступит в пер-
вое и разложение карбида кальция возобновится. Сле-
довательно, газообразование в реторте регулируется ав-
томатически в зависимости от отбора и давления газа.
Генератор снабжается предохранительным клапаном
5 и манометром 6.
45
Для подготовки генератора к работе:
заливают водой предохранительный затвор до уровня
контрольного крана;
заливают воду в корпус генератора до уровня конт-
рольного крана;
загружают корзину карбидом кальция грануляции
25x80 мм не более 4 кг и вставляют в реторту, плотно
закрывая крышкой;
открывают кран для подачи воды в реторту;
продувают генератор, выпуская первые порции аце-
тилена в окружающую среду;
при повышении давления ацетилена в генераторе
свыше 0,15 кгс/см2 начинают сварку.
Рис. 15. Ацетиленовый генератор АСВ-1,25
Для предупреждения замерзания воды в генераторе
и водяном затворе при работе в зимнее время генератор
утепляют ватным чехлом.
Ацетиленовый генератор АСВ-1,25. Это — переносной
генератор среднего давления, работающий по системе
ВВ. Схема генератора представлена на рис. 15.
46
Генератор представляет собой вертикальный цилинд-
рический сосуд, состыкованный из корпуса промывателя
1 и корпуса газообразователя 2. К верхней части газо-
образователя приварено сферическое днище 7 с горлови-
ной, через которую в корпус вставляется корзина 6,
укрепленная на крышке 12. Крышка уплотняется винтом
14 и рычагом 13.
Корпусы газообразователя и промывателя сообщают-
ся между собой трубкой 22. Пространство между корпу-
сом газообразователя и шахтой 4 образует газовую по-
душку. Верхний конец трубки 22 расположен в газовом
пространстве газообразователя, нижний — в воде промы-
вателя. Воду в газообразователь заливают через горло-
вину. В промыватель вода переливается через трубку 22
д.о уровня контрольного крана 29. Ил из газообразовате-
ля сливают через штуцер 31, а воду из промывателя че-
рез штуцер 30.
В шахте установлена решетка 3 с отверстиями для
разложения мелких кусков карбида кальция (просыпаю-
щихся между прутками). Загрузочная корзина, изготов-
ленная из стальных прутков, цепляется за крышку, опус-
кается в шахту и уплотняется винтом 14 и рычагом 13.
Образующийся ацетилен по трубке 22 поступает в
промыватель, проходя через слой воды, охлаждается и
промывается. Из промывателя ацетилен, пройдя бобыш-
ку 27, предохранительный клапан 24 по шлангу 28 по-
падает в предохранительный затвор 32, из которого по-
ступает в горелку или резак. Предохранительный клапан
устанавливается в скобе 35, скоба цепляется за крючки
36. Уплотняется клапан прокладкой 25 и нажимным
винтом 37.
На генераторе с помощью накидной гайки 9 установ-
лен манометр 11, который уплотняется прокладкой 10
и присоединяется к бобышке 8. Для предохранения ге-
нератора от резкого повышения давления свыше допу-
стимого служит мембрана 18, устанавливаемая в бобыш-
ке 20 между прокладками 19. Усилие для уплотнения
создается накидной гайкой 15 через нажимное кольцо 17.
От повреждения мембрана предохраняется сеткой 16.
Для предохранения генератора от проникновения в
него взрывной волны при обратном ударе пламени слу-
жит предохранительный затвор среднего давления
ЗСГ-1,25. Затвор 32 закрепляется на генераторе хомути-
ками 33,
47
Для подготовки генератора к работе
необходимо снять крышку и вынуть корзину из генера-
тора. Установить решетку 3 в шахте генератора и на-
деть стакан 21 на трубку 22. Закрепить предохранитель-
ный клапан 24 к генератору. Закрыть вентиль 38 клапана
до упора. Залить воду в затвор до уровня контрольной
пробки 34 и в генератор до уровня контрольной проб-
ки 29, вывернув предварительно эти пробки. Воду в за-
твор заливать через штуцер, а в генератор — через гор-
ловину. После слива избытка воды необходимо закрыть
контрольные пробки 29 и 34. Соединить шлангом 28
предохранительный клапан и затвор с помощью гайки 26
и уплотнительной прокладки 25. Загрузить (не более
3 кг) карбид кальция грануляцией 25X80 мм в сухую
и очищенную от ила корзину. Закрепить загруженную
корзину за крышку 12 и опустить ее в шахту, уплотнив
крышку с помощью рычага и винта. Плавно открыть
вентиль клапана 24 и оттянуть шток 23 клапана для пре-
дупреждения прилипания мембраны. После продува
шлангов в течение минуты приступают к сварке или резке.
После полного разложения карбида кальция, нахо-
дящегося в корзине, необходимо произвести перезаряд-
ку. После каждой перезарядки и после каждого обрат-
ного удара необходимо проверять уровень жидкости в
предохранительном затворе. При необходимости нужно
пополнять его водой до уровня контрольного крана, а зи-
мой — морозоустойчивым раствором. В случае разрыва
мембраны на генераторе необходимо вынуть загрузочную
корзину, заменить мембрану и снова произвести заряд-
ку генератора.
Для переноса генератора служат ручки 5. Перенос
осуществляется в вертикальном положении, при этом
необходимо избегать толчков, встряхивания, а вентиль
клапана должен быть закрыт.
Регулировка предохранительного клапана проводится
каждые шесть месяцев, о проведенной регулировке от-
ветственное лицо вносит запись в паспорт генератора.
В случае отсутствия разрывных мембран их можно изго-
товить из оловянной, алюминиевой или свинцовой фольги.
Для нормальной эксплуатации необходимо:
не реже одного раза в месяц промывать клапан пре-
дохранительного затвора;
не реже двух раз в месяц прочищать трубку 22 и бо-
бышку 27 латунным или алюминиевым прутком;
48
не реже одного раза в три месяца производить общий
осмотр, устранение неплотностей в соединениях, очистку
и промывку арматуры;
не реже одного раза в год производить пневматиче-
ское испытание на плотность при закрытом вентиле
клапана 24.
Технические характеристики передвижных ацетиле-
новых генераторов приведены в табл. 6.
6. Технические характеристики передвижных
ацетиленовых генераторов
Марка генератора Система гене- ратора Производитель- ность, м3/ч 1 о * Рабочее давле- ние, кгс/см- Единовременная загрузка карбида кальция, кг Размер кусков карбида кальция, мм Масса генератора без воды и кар- бида кальция, кг
ГНВ-1,25 ВК ИВВ 1,25 0,025—0,3 4,0 25X80 42
АНВ-1,25-72 То же — 0,025—0,3 4,0 — 42
АНВ-1,25-68 — 0,025—0,3 4,0 — 42
АСМ-1-66 ВВ 0,1—0,3 2,0 — 37
АСМ-1,25-3 То же — 0,1—0,7 2,2 — 18
ВАЗ-1-57 & — 0,2—0,6 4,0 — 26
АСВ-1,25 » — 0,1—0,7 3,0 — 19
ГВР-1.25М ВКиВВ — 0,08—0,15 4,0 — 50
ГВР-3 То же 3,0 0,15—0,3 8,0 — 110
Для снабжения ацетиленом стационарных газосва-
рочных постов используются ацетиленовые генераторы
большой производительности.
Наибольшее распространение получили стационар-
ные ацетиленовые генераторы АСК-2, АСК-Ю; ГНД-80
и др.
Стационарный ацетиленовый генератор типа АСК.
Генератор АСК является генератором среднего давления
непрерывного действия, работающим по совмещенным
системам ВК и ВВ. Генератор (рис. 16) состоит из двух
поочередно работающих реторт 14, газосборника 2, ре-
гулятора подачи воды 3, предохранительного клапана 1,
обратного водяного клапана 6, двух обратных клапанов
12, загрузочных корзин 18, предохранительного водяного
затвора 24 и влагосборника 22. Обе реторты разделены
перегородкой 16 на две части; вытеснитель 15 и загру-
4-231
49
зочная камера 17. Вокруг загрузочной камеры имеются
водяные рубашки 19, охлаждаемые проточной водой.
Перед пуском генератора газосборник 2 заливают
водой до уровня контрольного крана 9, водяной затвор
24 — до уровня контрольного крана 23 и включают по-
дачу воды в рубашки загрузочных камер. Загружают в
корзины карбид кальция и вставляют в реторты 14, плот-
Рис 16 Стационарный ацетиленовый генератор АСК
но закрывая их крышками 20. Открыв продувочный 7
и сбросной 8 вентили, продувают реторту. Затем, пере-
крыв вентиль 8 и открыв вентиль 25 перед затвором и
сбросной вентиль 21, продувают влагосборник и водяной
затвор. После продувки вентили 7, 8 и 21 закрывают.
Генератор начинает работать после открытия венти-
ля подачи воды 4 на одной из реторт. Начало газообра-
60
зевания проверяют открытием пробного крана на ретор-
те. Ацетилен поступает по трубопроводу 11 через обрат-
ный клапан 12 в трубу 13 газосборника 2. По мере
выделения ацетилена давление в газосборнике возрастает,
происходит переливание воды из загрузочной камеры в
вытеснитель 15 через отверстие в разделительной пере-
городке и отключение воды через регулятор, в резуль-
тате процесс газообразования приостанавливается. По
мере отбора газа из газосборника давление в нем падает,
вода вновь поступает из вытеснителя в реторту' и процесс
выработки ацетилена возобновляется. Клапан регулято-
ра воды отрегулирован так, что при давлении в газо-
сборнике выше 0,24—0,26 кгс/см2 подача воды прекра-
щается, а начало подачи воды на реакцию происходит
при давлении 0,2—0,22 кгс/см2.
После начала газообразования в первой реторте под-
готавливают к работе вторую реторту. Предварительную
замочку карбида производят открытием вентиля подачи
воды 4 второй реторты до интенсивного газовыделения
из пробного крана 10. После этого оба крана перекры-
вают и открывают кран перелива 5, через который после
окончания разложения в первой реторте автоматически
начнется подача воды для разложения карбида во вто-
рой реторте.
При работе генератора необходимо следить за тем,
чтобы давление газа в генераторе не превышало
0,7 кгс/см2, а давление газа в сети не было выше
0,3 кгс/см2. Необходимо производить смену воды в газо-
образователе, если температура ее поднимается до 35—
40° С. Уровень воды в водяном затворе контролируется
не мене двух раз в смену. Доливать воду следует при от-
сутствии отбора газа.
Регулировка регулятора подачи воды производится
только в случае нарушения его работы.
Правила обслуживания передвижных ацетиленовых
генераторов. При обслуживании ацетиленовых генерато-
ров необходимо помнить о том, что ацетилен является
взрывоопасным газом, что он образует взрывоопасные
смеси с кислородом и воздухом.
Поэтому газосварщик должен изучить инструкцию по
технике безопасности при работе с карбидом кальция
и ацетиленом, а также тщательно изучить инструкцию
по эксплуатации ацетиленового генератора, на котором
он работает.
4*
51
Перед подготовкой генератора к работе водяной за-
твор заполняется водой до уровня контрольного крана.
Реторты и корзины должны быть промыты водой и вы-
сушены. Карбид кальция загружают в корзины только
той грануляции и в таком количестве, которое указано
в инструкции по эксплуатации. Первые порции ацетиле-
на, содержащие примесь воздуха, выпускаются в атмос-
феру, чтобы в генераторе не осталась взрывоопасная
смесь ацетилена с воздухом.
При перерывах в работе в зимнее время нельзя до-
пускать замерзания воды в генераторах, для чего про- '
изводится отепление генератора, а при длительных пере- '
рывах в работе — слив воды. При работе нельзя остав- i
лять возле генератора ил, его следует относить в '
специальные иловые ямы.
Нельзя подходить с огнем или зажженной горелкой
к генератору или к выгруженной из генератора гашеной
извести, так как вблизи них всегда возможно выделение
ацетилена в окружающую среду и образование взрыв-
чатой ацетилено-воздушной смеси.
Работающий генератор нельзя оставлять без надзора.
После окончания сварочных работ генератор необходимо
освободить от иловых остатков и тщательно про-
мыть.
Профилактические осмотры генераторов проводятся
каждые три месяца, при этом разбирается и проверяется
водяной затвор, газоподводящая и отводящая трубки,
i/ Разбирать, очищать и ремонтировать генератор мож-
но только под открытым небом.
Ежегодный осмотр генераторов производит админи-
страция предприятия, о чем составляется соответствую-
щий документ.
На каждый переносной ацетиленовый генератор дол-
жен быть составлен паспорт и инструкция по эксплуа-
тации. Инструкция утверждается главным инженером
предприятия.
Переносные ацетиленовые генераторы используются
преимущественно на открытом воздухе. Не допускается
установка переносных ацетиленовых генераторов в на-
клонном положении и на одной тележке с кислородным
баллоном.
Помещение, в котором был установлен действующий
переносной генератор, по окончании работы должно
быть тщательно проветрено.
52
§ 14. Предохранительные затворы
и химические очистители
Предохранительные затворы — это устройства, пре-
дохраняющие ацетиленовые генераторы и газопроводы
от попадания в них взрывной волны при обратных уда-
рах пламени из сварочной горелки или резака.
Обратным ударом называется воспламенение горю-
чей смеси в каналах горелки или резака и распростране-
ние пламени по шлангу горючего. Обратный удар харак-
теризуется резким хлопком и гашением пламени. Горя-
щая смесь газов устремляется по ацетиленовому каналу
горелки или резака в шланг, а при отсутствии предохра-
нительного затвора — в ацетиленовый генератор, что
может привести к взрыву ацетиленового генератора и
вызвать серьезные разрушения и травмы.
Сгорание ацетилено-кислородной смеси происходит
с определенной скоростью. Горючая смесь вытекает из
отверстия мундштука горелки или резака также с опре-
деленной скоростью, которая всегда должна быть боль-
ше скорости сгорания. Если скорость истечения горючей
смеси станет меньше скорости ее сгорания, то пламя про-
никает в канал мундштука и воспламенит смесь в кана-
лах горелки или резака, произойдет хлопок и возникнет
обратный удар пламени. Обратный удар может произой-
ти от перегрева и засорения канала мундштука горелки.
Предохранительные затворы бывают жидкостные
и с у х и е. Жидкостные предохранительные затворы обыч-
но заливают водой, сухие — заполняют мелкопористой
металлокерамической массой.
Предохранительные затворы устанавливают между
ацетиленовым генератором или ацетиленопроводом и го-
релкой или резаком. Если сварка или резка производит-
ся от ацетиленового баллона, предохранительный затвор
не ставят, потому что ацетилен из баллона в горел-
ку или резак поступает с повышенным давлением, а уста-
новленный на баллоне редуктор и заполняющая баллон
пористая масса надежно защищают баллон от пламени
обратного удара.
Согласно ГОСТ 8766—73 затворы делятся:
по пропускной способности—0,8; 1,25; 2,0; 3,2 м3/ч;
по предельному давлению — низкого давления, в ко-
торых предельное давление ацетилена не превышает
0,1 кгс/см2, среднего давления — 0,7 кгс/см2 и высокого
Давления — 1,5 кгс/см2.
53
Предохранительные водяные затворы подразделяют-
ся на центральные, устанавливаемые на магистрали
стационарных ацетиленовых генераторов, и постовые,
устанавливаемые на ответвлениях трубопровода у каж-
дого сварочного поста или у однопостовых ацетиленовых
генераторов.
Конструкция предохранительных затворов должна
отвечать следующим основным требованиям:
обеспечивать наименьшее сопротивление потоку газа;
задерживать прохождение ацетилено-кислородного
пламени с удалением взрывчатой смеси в атмосферу;
обеспечивать минимальный вынос воды с проходя-
щим через затвор газом;
обеспечивать необходимую прочность при гидравли-
ческом испытании на давление, равное 60 кгс/см2;
не допускать возможного прохождения кислорода и
воздуха через затвор со стороны потребителя;
каждый затвор должен иметь устройство для контро-
ля за уровнем воды в нем;
все части затвора должны быть доступны для очист-
ки, промывки и ремонта.
На корпусе каждого затвора должны быть нанесены
его паспортные данные. Окрашиваются водяные предо-
хранительные затворы в белый цвет.
Схема работы водяного предохранительного затвора
показана на рис. 17, а—г. Затвор состоит из цилиндриче-
ского корпуса / и двух трубок — газоподводящей 4 и пре-
дохранительной 8. Предохранительная трубка делается
несколько короче газоподводящей и снабжается сверху
воронкой 6 с отбойником 7. На корпусе затвора нахо-
дится газовыпускной кран 3 и контрольный кран 2, а на
газоподводящей трубке — кран 5. При нормальной ра-
боте водяного предохранительного затвора (рис. 17, б)
ацетилен проходит через газоподводящую трубку 4 (про-
ходя через воду) и через газовыпускной кран 3 поступа-
ет в шланг и далее в горелку или резак. При обратном
ударе пламени (рис. 17, в) давление в затворе возраста-
ет, часть воды вытесняется, при этом нижний конец ко-
роткой предохранительной трубки 8 оказывается на
уровне воды. В этот момент вода из предохранительной
трубки 8 выбрасывается наружу. Когда горящая ацети-
лено-кислородная смесь оказывается на уровне нижнего
конца предохранительной трубки 8, она также выбрасы-
вается наружу и не может пройти в трубку 4 и в ацети-
54
леновый генератор, так как эта трубка длиннее трубки 8,
заполнена водой, а ее конец находится ниже уровня воды
в затворе.
Жидкостный затвор низкого давления. Конструкция
жидкостного затвора низкого давления показана на
рис. 18. Затвор представляет собой цилиндрический кор-
пус 10 с приваренной к нему бортшайбой 5. В затворе
размещается газоподводящая труба 8 с приваренным
Рис. 18. Жидкост-
ной предохрани-
тельный затвор
Рис. 17. Схема работы водяного пре-
дохранительного затвора:
а — заполнение затвора водой, б — нор-
мальная работа затвора, в — момент об-
ратного удара пламени, г — подсос возду-
ха при недостатке ацетилена
55
в ее нижней части дном и установленным наверху запор-
ным вентилем 1. На газоподводящую трубу надевается
предохранительная труба 9 с закрепленным на ее верх-
ней части водоприемником 3. Необходимую герметич-
ность создают гайкой 2, которая при навертывании на-
жимает на торец трубы 9, зажимая прокладку 6 между
бортшайбой 5 и диском 4 водоприемника. Гайка тянет
трубу 8 вверх, сжимая прокладку 13 между дном 14 и
Рис 19 Схема водяного предохранительного затвора
ЗСП-8 75
бортшайбой 12. К предохранительной трубе 9 приварена
решетчатая шайба 11, на которую насыпают керамиче-
ские кольца Шайба 16 служит для лучшего распределе-
ния потока газа в воде Газ подается в затвор по ниппе-
56
лю 18 и выходит через ниппель 7. Затвор заполняют
водой до уровня верхней кромки трубы 17. Сливается
вода через трубу 8 при вывернутой заглушке 15.
Предохранительный водяной затвор среднего давле-
ния ЗСП-8-75. Конструкция затвора производитель-
ностью 1,25 и 3,2 м3/ч представлена на рис. 19. Принцип
действия этих затворов одинаков, а различное конструк-
тивное исполнение диктуется раз-
личной их пропускной способностью.
Затвор состоит из корпуса 4, в дно
которого ввернут обратный клапан,
состоящий из штуцера 8, шариково-
го клапана 7 и колпачка 6, который
ограничивает подъем клапана.
В верхней части корпуса приварен
рассекатель 2, выше рассекателя
размещен выходной ниппель 1. Для
контроля уровня воды имеется конт-
рольный кран 3, а для слива воды
из затвора с нижней части корпу-
са— пробка 5. Газоподводящая
труба 11 с вентилем 12 на входе
ввертывается в тройник 10 с проб-
кой 9, который соединяется с шту-
цером 8. Перед тройником в газо-
подводящей трубке расположен
сетчатый фильтр, который задержи-
вает карбидный ил или другие твер-
дые частицы, чтобы они не попада-
ли под клапан и не нарушали его
герметичность.
При работе ацетилен поступает
по газоподводящей трубке, подни-
мает шариковый клапан, проходит
через слой воды и выходит, огибая
рассекатель, через верхний штуцер
к потребителю.
В случае обратного удара клапан
Рис. 20. Предохра-
нительный затвор
ЗСГ-1,25
давлением воды
прижимается к седлу и препятствует проникновению
пламени в газоподводящую трубку, т. е. к генератору или
в сеть. Затвор заливают водой через верхний штуцер,
вывернув предварительно выходной ниппель. Рабочее
давление ацетилена в затворах не должно превышать
0,7 кгс/см2.
57
Водяной предохранительный затвор ЗСГ-1,25. Этот
затвор (рис. 20) относится к затворам среднего давле-
ния; предельно допустимое давление—1,5 кгс/см2, про-
пускная способность — 1,25 м3/ч, масса — 2,5 кг.
Затвор состоит из цилиндрического корпуса 1 с верх-
ним и нижним сферическими днищами. В нижнее днище
ввернут обратный клапан, состоящий из корпуса 4, гуми-
рованного* клапана 3 и колпачка 2, ограничивающего
Рис. 21. Схема сухого за-
твора ЗСЗ-1:
1 — корпус, 2 — крышка, 3 — отбой-
ник, 4 — шток, 5, 7 — пружины, 6 —
клапан, 8, 22 — шпильки, 9, 14, 23,
24 — кольца, 10, 11 — прокладки,
12 — уплотнитель, 13 — шток, 15 —
мембрана, 16 — втулка фиксатора.
17, 21 — шайбы, 18 — ниппель, 19 —
винт, 20, 26 — гайки, 25 — шарик,
27 — пламягасящий элемент, 28 —-
пломба, 29 — проволока
подъем гуммированного
клапана. Обратный кла-
пан имеет отверстие для
слива воды, закрытое
пробкой 6, и ниппель 7
для ввода ацетилена в за-
твор.
Сетка 5 предназначе-
на для задержания час-
тиц карбидного ила, ока-
лины и других твердых
частиц. В верхней части
затвора расположен пла-
мяпреградитель 10 и шту-
цер 11, а в нижней час-
ти — рассекатель 14.
Пробка 8 предназначена
для слива воды. Вода в
затвор заливается до
уровня контрольной проб-
ки 9 при вывернутой на-
кидной гайке 12 и снятом
ниппеле 13.
Ацетилен поступает в
затвор по газоподводящей
трубке, приподняв гуммированный клапан, проходит че-
рез слой воды, затем выходит через ниппель 13 в шлан-
ги горелки или резака. При обратном ударе ацетилено-
кислородного пламени клапан прижимается давлением
воды к седлу и препятствует проникновению ацетилена
из генератора в затвор,, а пламя гасится столбом воды.
Затвор сухого типа ЗСЗ-1. Преимуществом сухих
предохранительных затворов является возможность их
* Гуммирование — покрытие резиной или эбонитом рабочей по-
верхности металлических деталей для предохранения от коррозии и
действия агрессивных сред.
58
эксплуатации при любой температуре окружающей сре-
ды. Затвор ЗСЗ-1 (рис. 21) состоит из корпуса / и крыш-
ки 2, которые крепятся между собой шпильками 22.
Между крышкой и корпусом установлены отбойник 3,
пламягасящий элемент 27, мембрана 15 и клапан 6. За-
твор приводится в рабочее состояние вводом штока 13.
Газ по ниппелю 18 поступает в затвор, своим давлением
отжимает мембрану 15 от штока 4 и через выходной нип-
пель поступает в горелку или резак.
При обратном ударе ударная волна пламени гасится
на отбойнике 3, а пламя — в пламягасящем элементе 27.
Мембрана 15 прижимается давлением пламени к штоку
4 и закрывает доступ горючего газа в корпус затвора.
Под давлением горючего газа мембрана 15 давит на шток
4, который перемещается вниз, в результате чего под дей-
ствием пружины 5 клапан 6 закрывает входное отверстие
для доступа газа в затвор. Пропускная способность за-
твора при температуре 20° С и давлении 760 мм рт. ст.—
5 м3/ч, рабочее давление поступающего газа— 1,5 кгс/см2.
Аналогично устроен и работает сухой предохрани-
тельный затвор среднего давления ЗСМ.-1. Номинальная
пропускная способность затвора при температуре 20°С
и давлении 760 мм рт. ст. — 3,2 м3/ч, рабочее давление
ацетилена — 1,5 кгс/см2.
Химические очистители. Ацетилен, получаемый в аце-
тиленовых генераторах, содержит твердые частицы изве-
сти, пары воды и различные химические соединения
аммиака, сероводорода, фосфористого и кремнистого во-
дорода. Твердые частицы удаляются при промывке ацети-
лена водой. Для очистки от влаги применяют осушители
и влагоотделители, для очистки от фосфористого водоро-
да и сероводорода — химические очистители.
В химических очистителях в качестве очистительной
массы используют геротоль, представляющую собой ин-
фузорную землю пропитанную хромовым ангидридом,
серной кислотой и водой. Одним килограммом геротоля
можно очистить 25 м3 ацетилена.
Химический очиститель представляет собой цилиндри-
ческий сосуд с несколькими горизонтальными сетками, на
которые укладывают марлю, слой геротоля и затем сно-
ва марлю. При прохождении ацетилена через слой repo-
толя, фосфористый водород и сероводород вступают во
взаимодействие с массой геротоля и остаются в ней. При
этом ярко-желтая масса приобретает темно-зеленый цвет,
что служит признаком ее замены.
§ 15. Баллоны для сжатых газов
Для хранения и транспортировки сжатых, сжижен-
ных и растворенных газов, находящихся под давлением,
применяют стальные баллоны. Баллоны имеют различ-
ную вместимость — от 0,4 до 55 дм3.
Баллоны представляют собой стальные цилиндриче-
ские сосуды, в горловине которых имеется конусное от-
верстие с резьбой, куда ввертывается запорный вентиль.
Для каждого газа разработаны свои конструкции венти-
лей, что исключает установку кислородных вентилей на
ацетиленовый баллон, и наоборот. На горловину плотно
насаживается кольцо с наружной резьбой, служащее для
навертывания предохранительного колпака, который слу-
жит для предохранения вентиля баллонов от возможных
ударов при транспортировке.
Баллоны для сжатых, сжиженных и растворенных га-
зов изготовляют согласно ГОСТ 949—73 из бесшовных
труб углеродистой и легированной стали. Для сжижен-
ных газов при рабочем давлении не свыше 30 кгс/см2 до-
пускается применение сварных баллонов. Требования к
баллонам регламентируются правилами Гостехнадзора
СССР.
В зависимости от рода газа, находящегося в баллоне,
баллоны окрашивают снаружи в условные цвета, а так-
же соответствующей каждому газу краской наносят на-
именование газа. Например, кислородные баллоны окра-
шивают в голубой цвет, а надпись делают черной крас-
кой, ацетиленовый — в белый и красной краской,
водородные — в темно-зеленый и красной краской, про-
пан— в красный и белой краской. Часть верхней сфери-
ческой части баллона не окрашивают и выбивают на ней
паспортные данные баллона: тип и заводской номер бал-
лона, товарный знак завода-изготовителя, масса порож-
него баллона, вместимость, рабочее и испытательное дав-
ление, дата изготовления, клеймо ОТК и клеймо инспек-
ции Госгортехнадзора, дата следующего испытания.
Баллоны периодически через каждые пять лет подверга-
ют осмотру и испытанию.
Основные типы баллонов, применяемых для хранения
и транспортировки кислорода, азота, водорода и других
газов согласно ГОСТ 949—73, приведены в табл. 7.
Кислородные баллоны. Для газовой сварки и резки
металлов согласно ГОСТ 949—73 кислород доставляется
60
7. Типы баллонов по ГОСТ 949—73
Тип баллона Давление, кгс/см- Предел проч- ности, кгс/мм" Относитель- ное удлине- ние, %
условное гидравли- ческое пневм 1ти- чес<ое
100 100 150 100 65 15
150 150 225 150 65 15
200 200 300 200 65 15
150 Л 150 225 150 90 10
200Л 200 300 200 90 10
в стальных кислородных
баллонах типа 150 и 150Л.
Кислородный баллон (рис.
22, а) представляет собой
стальной цельнотянутый ци-
линдрический сосуд 3, име-
ющий выпуклое днище 1, на
которое напрессовывается
башмак 2, вверху баллон
заканчивается горловиной
4. В горловине имеется ко-
нусное отверстие, куда ввер-
тывается запорный вентиль
5. На горловину для защи-
ты вентиля навертывается
предохранительный кол-
пак 6.
Наибольшее распростра-
нение при газовой сварке и
резке получили баллоны
вместимостью 40 дм3. Эти
баллоны имеют размеры:
наружный диаметр — 219
мм, толщину стенки — 7 мм,
баллона без газа — 67 кг. Они рассчитаны на рабочее
давление — 150 кгс/см2, а испытательное — 225 кгс/см2.
Чтобы определить количество кислорода, находяще-
гося в баллоне, нужно вместимость баллона в дм3 умно-
жить на давление в кгс/см2. Например, если вместимость
баллона — 40 дм3, давление— 150 кгс/см2, то количество
Кислорода в баллоне — 40Х 150=6000 дм3 или 6 м3.
Рис. 22. Баллоны:
а — кислородный, б — ацетиле»
новый
ысоту — 1390 мм. Масса
61
На сварочном посту кислородный баллон устанавли-
вают в вертикальном положении и закрепляют цепью
или хомутом. Для подготовки кислородного баллона к
работе отвертывают колпак и заглушку штуцера; осмат-
ривают вентиль, чтобы установить, нет ли на нем жира
или масла; осторожно открывают вентиль баллона и
продувают его штуцер, после чего перекрывают вентиль;
осматривают накидную гайку редуктора; присоединяют
редуктор к вентилю баллона; устанавливают рабочее
давление кислорода регулировочным винтом редуктора.
При окончании отбора газа из баллона необходимо
следить, чтобы остаточное давление в нем было не мень-
ше 0,5—1,0 кгс/см2.
При обращении с кислородными баллонами необхо-
димо строго соблюдать правила эксплуатации и техники
безопасности, что обусловлено высокой химической ак-
тивностью кислорода и высоким давлением. При транс-
портировке баллонов к месту сварки необходимо твердо
помнить, что запрещается перевозить кислородные бал-
лоны вместе с баллонами горючих газов. При замерза-
нии вентиля кислородного баллона отогревать его надо
ветошью, смоченной в горячей воде.
Причинами взрыва кислородных баллонов могут
быть попадания на вентиль жира или масла; падения
или удары баллонов; появление искры при слишком
большом отборе газа (электризуется горловина балло-
на); нагрев баллона каким-либо источником тепла, в ре-
зультате чего давление газа в баллоне станет выше до-
пустимого.
Ацетиленовые баллоны. Питание постов газовой свар-
ки и резки ацетиленом от ацетиленовых генераторов
связано с рядом неудобств, поэтому в настоящее время
большое распространение получило питание постов не-
посредственно от ацетиленовых баллонов. Ацетиленовые
баллоны выпускают по ГОСТ 5948—60. Они имеют те
же размеры, что и кислородный (рис. 22,6). Ацетилено-
вый баллон заполняют пористой массой из активирован-
ного древесного угля (290—320 г на 1 дм3 вместимости
баллона) или смесь угля, пемзы и инфузорной земли.
Массу в баллоне пропитывают ацетоном (225—300 г на
1 дм3 вместимости баллона), в котором хорошо раство-
ряется ацетилен. Ацетилен, растворяясь в ацетоне и на-
ходясь в парах пористой массы, становится взрывобезо-
пасным и его можно хранить в баллоне под давлением
62
25—30 кгс/см2. Пористая масса должна быть мягкой и
иметь максимальную пористость, вести себя инертно по
отношению к металлу баллона, ацетилену и ацетону, не
давать осадка в процессе эксплуатации.
Ацетон (химическая формула СН3СОСН3) является
одним из лучших растворителей ацетилена, он пропиты-
вает пористую массу и при наполнении баллонов ацети-
леном растворяет его. Ацетилен, доставляемый по-
требителям в баллонах, называется растворенным
ацетиленом.
Максимальное давление ацетилена в баллоне состав-
ляет 30 кгс/см2. Давление ацетилена в полностью напол-
ненном баллоне изменяется при изменении температуры:
Температура, °C —5 0 5 10 15 20 25 30 35 40
Давление, кгс/см2 13,4 14 15 16,5 18 19 21,5 23,5 26 30
Давление наполненных баллонов не должно превы-
шать при 20° С 19 кгс/см2.
При открывании вентиля баллона ацетилен выделя-
ется из ацетона и в виде газа поступает через редуктор и
шланг в горелку или резак. Ацетон остается в порах по-
ристой массы и растворяет новые порции ацетилена при
последующих наполнениях баллона газом. Для умень-
шения потерь ацетона во время работы необходимо аце-
тиленовые баллоны держать в вертикальном положении.
При нормальном атмосферном давлении и 20° С в 1кг (л)
ацетона растворяется 28 кг (л) ацетилена. Раствори-
мость ацетилена в ацетоне увеличивается (примерно
прямо пропорционально с увеличением давления и
уменьшается с понижением температуры).
Для полного использования емкости баллона порож-
ние ацетиленовые баллоны рекомендуется хранить в го-
ризонтальном положении, так как это способствует рав-
номерному распределению ацетона по всему объему, и
с плотно закрытыми вентилями. При отборе ацетилена
из баллона он уносит часть ацетона в виде паров. Это
уменьшает количество ацетилена в баллоне при следу-
ющих наполнениях. Для уменьшения потерь ацетона из
баллона ацетилен необходимо отбирать со скоростью не
более 1700 дм3/ч.
Для определения количества ацетилена баллон взве-
шивают до и после наполнения газом и по разнице оп-
63
30—40 г ацетона на
Рис. 23. Баллон для
пропан-бутана
ределяют количество находящегося в баллоне ацети-
лена в кг.
Пример. Масса баллона с ацетиленом 89 кг, порожнего — 83 кг,
следовательно, количество ацетилена в баллоне равно: по массе 89—
—83 = 6кг, по объему — 6: 1,09=5,5 м3 (1,09 кг/м3 — плотность аце-
тилена при атмосферном давлении и температуре 20° С).
Масса пустого ацетиленового баллона складывается из
масс самого баллона, пористой массы и ацетона. При от-
боре ацетилена из баллона вместе с газом расходуется
1 м3 ацетилена. При отборе ацети-
лена из баллона необходимо сле-
дить за тем,чтобы в баллоне оста-
точное давление было не менее
0,5—1,0 кгс/см2.
Использование ацетиленовых
баллонов вместо ацетиленовых
генераторов дает ряд преиму-
ществ: компактность и простота
обслуживания сварочной уста-
новки, безопасность и улучшение
условий работы, повышение про-
изводительности труда газосвар-
щиков. Кроме этого, растворенный
ацетилен содержит меньшее ко-
личество посторонних примесей,
чем ацетилен, получаемый из
ацетиленовых генераторов.
Причинами взрыва ацетиле-
новых баллонов могут быть рез-
кие толчки и удары, сильный на-
грев (свыше 40°С), неплотное
соединение вентиля с редуктором
(ацетилен может выходить в атмосферу, создавая взры-
воопасные ацетилено-воздушные смеси).
Баллоны для пропан-бутана. Баллоны изготовляют
согласно ГОСТ 15860—70 сварными из листовой углеро-
дистой стали (рис. 23). Основное применение нашли
баллоны вместимостью 40 и 50 дм3. Они окрашиваются в
красный цвет с белой надписью «пропан».
Баллон представляет собой цилиндрический сосуд 1,
к верхней части которого приваривается горловина 5, а
к нижней —днище 2 и башмак 3. В горловину вверты-
вается латунный вентиль 6. На корпус баллона напрес-
совываются подкладные кольца 4. Для защиты вентиля
баллона служит колпак 7.
64
Баллоны рассчитаны на максимальное давление
16 кгс/см2. Из-за большого коэффициента объемного
расширения баллоны для сжиженных газов заполняют
на 85—90% от общего объема. Норма заполнения бал-
лонов для пропана — 0,425 кг сжиженного газа на 1 дм3
вместимости баллона. В баллон вместимостью 55 дм3
наливается 24 кг жидкого пропан-бутана. Макси-
мальный отбор газа не должен превышать
1,25 м3/ч.
Хранение и транспортировка балло-
нов. Транспортировка баллонов разрешается только
на рессорных транспортных средствах, а также на специ-
альных ручных тележках или носилках. При бесконтей-
нерной транспортировке баллонов должны соблюдаться
следующие требования:
на всех баллонах должны быть до отказа навернуты
предохранительные колпаки;
кислородные баллоны должны укладываться в дере-
вянные гнезда; разрешается применять металлические
подкладки с гнездами, оклеенными резиной или другими
мягкими материалами;
кислородные баллоны должны укладываться только
поперек кузова машины так, чтобы предохранительные
колпаки были в одной стороне; укладывать баллоны до-
пускается в пределах высоты бортов;
погрузка и выгрузка баллонов должна произво-
диться рабочими, прошедшими специальный инст-
руктаж.
При перевозке в вертикальном положении кислород-
ных и ацетиленовых баллонов допускается применение
только специальных контейнеров. Совместная транспор-
тировка кислородных и ацетиленовых баллонов на всех
видах транспорта запрещается, за исключением транс-
портировки двух баллонов на специальной тележке к ра-
бочему месту. В летнее время баллоны должны быть за-
щищены от солнечных лучей брезентом или другими
покрытиями.
Перемещение баллонов в пределах рабочего места
разрешается производить кантовкой в наклонном поло-
жении. Перемещение баллонов из одного помещения в
другое производится на специальных тележках или
носилках. На рабочих местах баллоны должны
быть прочно закреплены в вертикальном положе-
нии.
5—231 55
§ 16. Запорные вентили для баллонов с газами
Веншль — это запорное устройство, служащее для
наполнения баллонов газом, подачи газа в горелку или
резак и позволяющее сохранять в баллоне сжатые и сжи-
женные газы.
Вентили разделяются на баллонные и рамповые.
Принцип работы баллонных вентилей одинаков, однако
они различаются между собой материалом, из которого
они изготовлены, присоединительной резьбой и способом
уплотнения. Вентили разделяются по роду газа.
Кислородные вентили. Вентили для кисло-
родных баллонов изготовляют из латуни, так как сталь
сильно коррозирует в среде сжатого кислорода. Махови-
ки и заглушки можно изготовлять из стали, алюминие-
вых сплавов и пластмасс.
Устройство кислородного вентиля показано на
рис. 24, а. Вентиль состоит из корпуса 9 с штуцером.
К штуцеру, имеющему правую резьбу, присоединяется
накидной гайкой кислородный редуктор. В корпусе на-
ходится клапан 11 с уплотнителем 12. На верхнюю часть
корпуса навертывается накидная гайка 6, плотно при-
жимающая фибровую прокладку 7. На выступающую
часть шпинделя 5 надевается маховичок 3, который за-
крепляется с помощью пружины 2 и маховичковой гай-
ки 1 и уплотняется фибровой прокладкой 4. Вентиль
снабжается заглушкой 10. Для того чтобы открыть кла-
пан для выхода кислорода из баллона, необходимо по-
вернуть маховичок 3. Открывается вентиль поворотом
маховичка против часовой стрелки, а закрывается вра-
щением по часовой стрелке. Передача вращения от
шпинделя 5 к клапану осуществляется соединительной
муфтой 8. Вентиль имеет сальниковое уплотнение в виде
фибровой прокладки 7. Для уменьшения трения буртика
шпинделя фибровую прокладку ставят после пропитки
ее парафином в течение 40 мин при температуре 70°С.
При работе все детали кислородного вентиля должны
быть тщательно обезжирены, так как загрязнение их жи-
рами и маслами недопустимо.
Ацетиленовые вентили. Вентиль ацетиле-
нового баллона изготовляется из стали. Применение
сплавов меди с содержанием ее более 70% недопустимо,
так как при контакте с ацетиленом возникает взрыво-
опасная ацетиленисгая медь.
Вентиль ацетиленового баллона (рис. 24, б) состоит
из корпуса 10, редуктор к ацетиленовому баллону при-
соединяется хомутом, снабженным специальным нажим-
ным винтом. Для вращения шпинделя 5 применяется
торцовый ключ, надеваемый на выступающий квадратик
хвостового шпинделя. Нижняя часть шпинделя имеет
уплотнитель 6 из эбонита, который является клапаном.
Рис 24 Вентили:
а — кислородныи, б — ацетиленовый, в — пропан бутановый
В качестве сальника применяют кожаные кольца 3, при-
жимаемые сальниковой гайкой 1 и шайбой 2. В резьбо-
вой хвостовик вентиля вставляется прокладка из войло-
ка 9, которая выполняет роль фильтра. Войлочный
фильтр 9 и сетка 7 крепятся стальным кольцом 8. На
боковой грани корпуса вентиля имеется кольцевая вы-
точка, в которую вставляется прокладка штуцера 11,
изготовляемая из кожи или другого эластичного мате-
риала. К этой прокладке прижимается входной штуцер
ацетиленового редуктора.
Ацетиленовый вентиль имеет отличную от дру ги\ ти-
пов вентилей резьбу, что исключает возможность уста-
новки его на другие баллоны.
Вентиль для пропан-бутанового бал-
лона. Вентиль для пропан-бутана (рис. 24, в) состояi
67
из стального корпуса 1, внутри которого имеется резино-
иый чулок-ниппель 3. Ниппель надевают на шпиндель
2 и клапан 4 и зажимают сальниковой гайкой 5.
§ 17. Редукторы для сжатых газов
При газовой сварке и резке металлов рабочее давле-
ние газов должно быть меньше, чем давление в баллоне
или газопроводе. Для понижения давления газа приме;
няют редукторы. Редуктором называется прибор, служа-
щий для понижения давления газа, отбираемого из бал-,
лона до рабочего и для автоматического поддержания
этого давления постоянным, независимо от изменения
давления газа в баллоне или газопроводе.
Согласно ГОСТ 6268—68 редукторы для газопламен-
ной обработки классифицируются:
по принципу действия — на редукторы прямого и об-
ратного действия;
по назначению и месту установки — баллонные (Б),
рамповые (Р), сетевые (С);
по схемам редуцирования — одноступенчатые с меха-
нической установкой давления (О), двухступенчатые с
механической установкой давления (Д), одноступенча-
тые с пневматической установкой давления (У);
по роду редуцируемого газа — ацетиленовые (А),
кислородные (К), пропан-бутановые (П), метано-
вые (М).
Редукторы отличаются друг от друга цветом окраски
корпуса и присоединительными устройствами для креп-
ления их к баллону. Редукторы, за исключением ацети-
леновых, присоединяются накидными гайками, резьба
которых соответствует резьбе штуцера вентиля. Ацети-
леновые редукторы крепятся к баллонам хомутом с
упорным винтом.
Принцип действия редуктора определяется его ха-
рактеристикой. У редукторов прямого действия — пада-
ющая характеристика, т. е. рабочее давление по мере
расхода газа из баллона несколько снижается, у редук-
торов обратного действия — возрастающая характери-
стика, т. е. с уменьшением давления газа в баллоне ра-
бочее давление повышается.
Редукторы различаются по конструкции, принцип
действия и основные детали одинаковы для каждого ре-
дуктора. Более удобны в эксплуатации редукторы обрат-
ного действия.
68
Редуктор обратного действия (рис. 25,а)
работает следующим образом. Сжатый газ из баллона
поступает в камеру высокого давления 8 и препятствует
открыванию клапана 9. Для подачи газа в горелку или
резак необходимо вращать по часовой стрелке регулиру-
ющий винт 2, который ввертывается в крышку /. Винт
сжимает нажимную пружину 3, которая в свою очередь
с?
Рис 25 Схемы редукторов
а — обратною действия, б — прямого действия
выгибает гибкую резиновую мембрану 4 вверх. При этом
передаточный диск со штоком сжимает обратную пружи-
ну 7, поднимая клапан 9, который открывает отверстие
для прохода газа в камеру низкого давления 13. Откры-
ванию клапана препятствует не только давление газа в
камере высокого давления, но и пружина 7, имеющая
, меньшую силу, чем пружина 3.
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 пру-
жина 3 сожмется и мембрана 4 выправится, а передаточ-
ный диск со штоком 5 опустится и редуцирующий клапан
9 под действием пружины 7 прикроет седло клапана 10,
уменьшив подачу газа в камеру низкого давления.
69
При увеличении отбора газа процесс будет автомати-
чески повторяться. Давление в камере высокого давле-
ния 8 измеряется манометром 6, а в камере низкого дав-
ления 13—манометром 11. Если давление в рабочей
камере повысится сверх нормы, то при помощи предо-
хранительного клапана 12 произойдет сброс газа в ат-
мосферу.
Помимо однокамерных редукторов применяют двух-
камерные, в которых давление газа понижается посте-
пенно в двух камерах редуцирования, расположенных
последовательно одна за другой. Двухкамерные редук-
торы обеспечивают более постоянное рабочее давление
и менее склонны к замерзанию, однако они сложнее по
конструкции, поэтому двухкамерные редукторы исполь-
зуют тогда, когда необходимо поддерживать рабочее
давление с повышенной точностью.
Редукторы прямого действия. В редук-
торах прямого действия (рис. 25, б) газ через штуцер 3,
попадая в камеру высокого давления 6 и действуя на
клапан 7, стремится открыть его (а в редукторах обрат-
ного действия — закрыть его). Редуцирующий клапан 7
прижимается к седлу запорной пружиной 5 и прегражда-
ет доступ газа высокого давления. Мембрана 1 стремит-
ся отвести редуцирующий клапан 7 от седла и открыть
доступ газа высокого давления в камеру низкого (рабо-
чего) давления 10. В свою очередь мембрана 1 находит-
ся под действием двух взаимно противоположных сил.
С наружной стороны на мембрану 1 через нажимной
винт 12 действует нажимная пружина И, которая стре-
мится открыть редуцирующий клапан 7, а с внутренней
стороны камеры редуктора на мембрану давит редуци-
рованный газ низкого давления, противодействующий
нажимной пружине 11. При уменьшении давления в ра-
бочей камере нажимная пружина 11 распрямляется и
клапан уходит от седла, при этом происходит увеличение
притока газа в редуктор. При возрастании давления в
рабочей камере 10 нажимная пружина 11 сжимается,
клапан подходит ближе к седлу и посту пление газа в ре-
дуктор у меньшается
Рабочее давление определяется натяжением нажим-
ной пружины 11, которое изменяется регулировочным
винтом 12. При вывертывании регулировочного винта 12
и ослаблении нажимной пружины 11 снижается рабочее
давление и, наоборот, при ьвертывании регулировочно-
го
го вннга сжимается нажимная пружина И и происходит
повышение рабочего давления газа. Для контроля за
давлением на камере высокого давления установлен ма-
нометр 4, а на рабочей камере — манометр 9 и предохра-
нительный клапан 8.
В практике наибольшее распространение получили
редукторы обратного действия как более удобные и бе-
зопасные в эксплуатации.
Основные типы редукторов приведены в табл. 8.
8. Основные типы редукторов
Наименование газа Редукторы
сетевые балонные балонные двухсту- пенчатые рамповые двухступен- чатые рамповые
Кислород Ацетилен Водород Метан Пропан-бу- тан ДКС-66 ДАС-66 ДМС-66 ДПС-66 ДКП-1-65 ДАН-1-65 ДВП-1-65 ДПП-1-65 Д КД-8-65 ДАД-1-65 ДАР-1-64 ДПР-1-64 ДКР-250 ДКР-500
Кислородные редукторы. Кислородные редукторы,
применяемые при газовой сварке и резке металлов, ок-
рашивают в голубой цвет и крепят к вентилям баллонов
накидными гайками.
На рис. 26, а представлена схема баллонного кисло-
родного одноступенчатого редуктора
ДКП-1-65. ДаннОхМу редуктору присвоен государствен-
ный Знак качества. Редуктор выпускается согласно
ГОСТ 6268—68. Наибольшее допустимое давление газа
на входе в редуктор—200 кгс/см2, наименьшее давле-
ние— 30 кгс/см2, наибольшее рабочее давление —
15 кгс/см2, наименьшее 1 кгс/см2. При наибольшем рабо-
чем давлении расход газа составляет 60 м3/ч, при наи-
меньшем — 7,5 м3/ч. Масса редуктора 2,3 кг.
Редуктор присоединяется к баллону накидной гай-
кой 15. Газ, пройдя фильтр 14, попадает в камеру высо-
кого давления А. При вращении регулировочного винта
4 по часовой стрелке усилие нажимной пружины 5 пере-
дается через нажимной диск 2, мембрану 6 и толкатель
3 на редуцирующий клапан 12, который, перемещаясь,
открывает проход газу через образовавшийся зазор меж-
Д) клапаном 12 и седлом 10 в рабочую камеру Б. Реду-
71
Рис 26 Схемы кислородных редукторов:
«~ДКП-1-ь&, б-ДКД
пирующий узел, состоящий из седла 10, клапана 12, прх -
жп«ы 13 и второго фильтра 11, выполнен в виде само-
стоятельного узла. На корпусе редуктора рабочей
камеры Б установлен предохранительный клапан 9, от-
регулированный на выпуск газа при давлении в рабочей
камере Б в интервале 17,5—21,6 кгс/см2.
Давление в баллоне контролируется манометром 7,
а в рабочей камере — манометром 7. Отбор газа осу-
ществляется через ниппель 8, который присоединяется
к редуктору гайкой с резьбой М16Х1,5. К ниппелю при-
соединяется шланг диаметром 9 мм, идущий к горелке
или резаку.
Двухступенчатый кислородный ре-
дуктор ДКД изготовляется в двух вариантах:
ДКД-8-65 для сварки и ДКД-15-65 для резки. Техниче-
ская характеристика редукторов приведена в табл. 9.
9. Техническая характеристика редукторов ДКД
Тип редуктора ДКД-8-65 ДКД* 15 65
Давление газа на входе в редуктор, кгс/см2 . 200 200
Рабочее давление, кгс/см2: наибольшее . . ....... 8 15
наименьшее 0,5 1
Расход газа, м3/ч: при наименьшем рабочем давлении. 3,0 7,5
при наибольшем рабочем давлении. 25 60
Габаритные размеры, мм 180X177 180X224
Масса, кг 3,6 3,8
Понижение давления газа в редукторе происходит при
двухступенчатом расширении газа. Редуктор присоеди-
няется к баллону накидной гайкой 2 (рис. 26,6). Газ,
пройдя фильтр 3, попадает в первую ступень редуциро-
вания— камеру А. Давление в камере А контролируется
манометром 4. Нажимная пружина 19 рабочей камеры
первой ступени редуцирования под действием регулиру-
ющего колпачка 20 находится в сжатом состоянии и че-
рез диск 21, мембрану 22 и толкатель 18 отжимает кла-
пан от седла. Газ, пройдя из камеры высокого давления
Л через образовавшийся зазор между клапаном 17 и
73
седлом 16, снижает давление газа до 11 кгс/см2 в редук-
торе ДКД-8 и до 19,4 кгс/см2 в редукторе ДКД-15. Под
этими давлениями газ поступает во вторую ступень ре-
дуцирования. Давление в рабочей камере второй ступени
редуцирования Б устанавливается вращением регули-
рующего винта 8 и контролируется манометром 11. При
повороте регулирующего винта 8 по часовой стрелке на-
жимная пружина 7 через диск 6, мембрану 5, толкатель
9 отжимает клапан 14 от седла 10 и газ через образо-
вавшийся зазор поступает в рабочую камеру Б, где рас-
ширяется до требуемого давления. Под этим давлением
газ поступает в горелку или резак. В случае прекраще-
ния отбора газа давление в рабочей камере Б через мем-
брану 5 отожмет нажимную пружину 7, а запорная
пружина 15 прижмет клапан к седлу, прекращая тем са-
мым дальнейший пропуск газа. При этом давление в ра-
бочей камере первой ступени также возрастет и отож-
мет нажимную пружину 19, а запорная пружина 23 при-
жмет клапан к седлу.
На корпусе редуктора установлен предохранительный
клапан 13, соединенный с рабочей камерой первой ступе-
ни редуцирования и отрегулированный на начало выпус-
ка газа при давлениях в интервалах: для ДКД-8 — от 17,5
до 21,6 кгс/см2, для ДКД-15—от 23 до 28 кгс/см2. Отбор
газа осуществляется через ниппель 12.
Рамповые редукторы. Рамповые кислородные редук-
торы типа ДКР-250 и ДКР-500 предназначены для пони-
жения давления кислорода, поступающего от источника
газопптания, до рабочего. Редукторы служат для цент-
рализованного снабжения кислородом нескольких постов
для сварки и резки металлов. Техническая характеристи-
ка редукторов приведена в табл. 10.
Ацетиленовые редукторы. Ацетиленовый редуктор
ДАП-1-65, предназначенный для понижения давления
ацетилена, поступающего из баллона, рассчитан на наи-
большее давление на входе—30 кгс/см2, наибольшее ра-
бочее давление—1,2 кгс/см2, расход газа при наиболь-
шем рабочем давлении—5 м3/ч. Наименьшее рабочее
давление составляет 0,1 кгс/см2, расход газа при этом
давлении — 3 м3/ч.
Редуктор присоединяется к вентилю баллона хому-
том 1 (рис. 27,а). Газ, пройдя фильтр 2, попадает в ка-
меру высокого давления А. При вращении регулировоч-
ного винта 7 по часовой стрелке усилие нажимной пру*
74
10. Техническая характеристика рамповых редукторов
Тип редактора ДДР-250 ДКР-500
Максимальное давление на вхо- де в редуктор, кгс/см2 200 200
Рабочее давление, кгс/см2: максимальное 16 16
минимальное 3 3
Пропускная способность редук- тора, м3/ч: при максимальном рабочем давлении 250 500
при минимальном рабочем давлении 50 100
Габариты, мм 320X245X255 320 X 245 X 255
Масса, кг , . 18 18
74 13 12 11
Рис 27. Схема ацетиленового редактора ДАП-1-65
жины 6 передается через мембрану 4, нажимной диск 8
и толкатель 5 на редуцирующий клапан 14. Газ прохо-
дит через образовавшийся зазор между клапаном и сед-
лом 12.
75
На корпусе редуктора в рабочей камере устанавли-
вается предохранительный клапан It, отрегулированный
на выпуск газа при давлении 1,8—2 кгс/см2. Давление в
баллоне контролируется манометром 3, в рабочей каме-
ре — манометром 9. Отбор газа осуществляется через
ниппель 10.
Ацетиленовый редуктор ДАД-1-65 рассчи-
тан на максимальное давление газа 30 кгс/см2, наиболь-
Рис. 28 Устройство пропан-бутанового редуктора ДПП-1-65
шее рабочее давление —1,2 кгс/см2, расход газа при
наибольшем давлении — 5,0 м3/ч. Наименьшее рабочее
давление — 0,1 кгс/см2, расход газа при этом давлении —
3,0 м7ч.
Устройство и принцип работы ацетиленового двухка-
мерного редуктора ДАД-1-65 аналогично кислородному
редуктору ДКД, от которого отличается тем, что при-
соединеняется к баллону хомутом.
Пропан-бутановый редуктор ДПП-1-65. Одноступен-
чатый редуктор ДПП-1-65 (рис. 28), предназначенный
для понижения давления, поступающего из баллона про-
пан-бутана, выпускается согласно ГОСТ 6268—68. Ре-
76
дуктору присвоен государственный Знак качества. Ре-
дуктор рассчитан на максимальное давление газа
25 кгс/см2, наибольшее рабочее давление — 3 кгс/см2,
расход газа при этом давлении—5 м3/ч. Наименьшее
рабочее давление составляет 0,1 кгс/см2, расход газа
при этом давлении — 3 м3/ч. Масса редуктора — 2 кг.
Редуктор присоединяется к вентилю баллона накид-
ной гайкой 1. Газ, пройдя фильтр 2, попадает в камеру
высокого давления А. При вращении регулировочного
винта 6 по часовой стрелке усилие нажимной пружины
5 передается через нажимной диск 4, мембрану 3 и тол-
катель 7 на редуцирующий клапан 12. Клапан, переме-
щаясь, открывает проход газу через образовавшийся
зазор между клапаном и седлом клапана 14 в рабочую
камеру Б. Редуцирующий узел редуктора, состоящий из
клапана 12, пружины 13 и второго фильтра 11, для на-
дежности в работе выполнен в виде самостоятельного
узла. На корпусе рабочей камеры установлен предохра-
нительный клапан 10, отрегулированный на начало вы-
пуска газа при давлении 3,6—4,2 кгс/см2. Давление в ра-
бочей камере контролируется манометром 8. Отбор газа
осуществляется через ниппель 9.
Правила эксплуатации редукторов. При эксплуата-
ции редукторов необходимо строго соблюдать правила
техники безопасности.
Перед присоединением редуктора к вентилю баллона
необходимо отвернуть вентиль баллона и продуть его
штуцер, стоять при этом надо сбоку от струи газа. Перед
присоединением редуктора к вентилю баллона необходи-
мо также проверить исправность фибровой прокладки,
резьбы накидной гайки редуктора, манометров и пали-'
чие фильтров на входном штуцере.
Накидную гайку на штуцер накручивают от руки и
затягивают специальным ключом. Регулирующий винт
перед открытием вентиля баллона или магистрали дол-
жен быть вывернут до полного освобождения нажимной
пружины. Вентиль баллона открывают медленно, после
этого устанавливают рабочее давление при открытом за-
порном вентиле горелки или резака. Установив рабочее
давление, проверяют герметичность всех соединений,
для чего закрывают вентиль расхода газа и вывертыва-
ют регулирующий винт. После установления перепада
стрелка манометра рабочего давления должна остано-
виться (не должно происходить наращивания давления).
77
При кратковременных перерывах в работе закрывают
только запорный вентиль, не изменяя положения регули-
ровочного винта. При регулировании давления газа
стрелки манометра не должны переходить за красную
черту. При любой неисправности немедленно перекры-
вают вентиль баллона, выпускают из редуктора газ и
устраняют неисправность.
После окончания работы необходимо закрыть вен-
тиль баллона и вывернуть регулирующий винт редукто-
ра до освобождения нажимной пружины.
При эксплуатации редукторов встречаются следую-
щие основные неисправности: воспламенение, замерза-
ние и утечка газа.
Воспламенение редуктора может произойти от
резкого открывания вентиля баллона. При воспламене-
нии в первую очередь загорается эбонитовое уплотнение
клапана, а затем остальные детали. При воспламенении
редуктора вентиль баллона необходимо немедленно за-
крыть. Для того чтобы избежать воспламенения редук-
тора, необходимо вентиль баллона открывать плавно от
руки, а также следить, чтобы на редуктор не попадали
пыль и особенно масло.
При больших расходах газа влага, имеющаяся в бал-
лоне, превращается в лед и закупоривает выходные от-
верстия из камеры высокого давления. При этом подача
газа в сварочную горелку или резак уменьшается или
прекращается совсем. Особенно быстрое замерзание про-
исходит при температуре окружающей среды около 0°С.
Быстрее замерзают однокамерные редукторы, двухсту-
пенчатые редукторы менее подвержены замерзанию.
Для борьбы с замерзанием можно производить
ос\шку кислорода до ею поступления в редуктор, для
чего кислород пропускают через негашеную известь или
через медный купорос. При электроподогреве вентиль
баллона закрывают специальным устройством, внутри
которого намотана спираль. Электрический ток, проходя
по спирали, нагревает помещенную внутри ее трубку и
протекающий по ней кислород, который потом поступает
в редуктор. Замерзший редуктор отогревают чистой го-
рячей водой или паром, отогревать открытым огнем за-
прещается.
При эксплуатации редуктора из-за неплотностей мо-
жет возникнуть у течка газа. Газ поступает в рабочую
камеру вследствие неплотного прилегания клапана к сед-
78
лу, чю приводи! к повышению давления в рабочей каме-
ре и шланге, а при неисправном предохранительном кла-
пане может привести к разрыву мембраны. Причинами,
вызывающими утечку, могут быть попадание под клапан
посторонних частиц (стружки, окалины и пр.); неровная
поверхность клапана; поломка и усадка запорных пру-
жин; заедание клапана в направляющих; перекос по-
верхности клапана.
Для предупреждения утечки газа необходимо акку-
ратно обращаться с редукторами, следить чтобы внутрь
редуктора не попала пыль и грязь. Особенно опасна
утечка горючего газа, образующего в соединении с воз-
духом взрывоопасную смесь.
Неплотности выявляю! обмазыванием присоедини-
тельных частей редуктора мыльным раствором — в ме-
стах утечки появляются мыльные пузырьки.
Манометры. Для измерения избыточного давления га-
за применяют приборы, которые называются манометра-
ми. На кислородных и ацетиленовых редукторах исполь-
зуют пружинные манометры. Основной частью маномет-
ра является изогнутая запаянная трубка, по которой
пропускается газ. Под давлением газа трубка выпрям-
ляется тем больше, чем выше давление. Трубка соединя-
ется со стрелкой, перемещение трубки передается и
стрелке. Манометры рассчитаны на определенное дав-
ление. На каждом манометре имеется красная черта, со-
ответствующая наибольшему допускаемому давлению.
Категорически запрещается нагружать манометры дав-
лением, превышающим их верхний предел измерения.
Не разрешается пользоваться манометрами, когда от-
сутствует пломба или клеймо; просрочен срок проверки;
стрелка манометра при включении редуктора не возвра-
щается на нулевую отметку; разбито стекло или имеют-
ся другие повреждения. Манометры проверяют не реже
одного раза в год.
Манометры присоединяют к камерам высокого и ра-
бочего давления гаечным ключом, для уплотнения при-
меняют прокладки из свинца, фибры и кожи.
§ 18. Газораспределительные рампы,
рукава, трубопроводы
Когда требуется большое количество горючих газов,
питание производят от газораспределительной рампы.
79
Газораспределительные рампы состоят
из двух коллекторов, гибких присоединительных трубо-
проводов для баллонов и рампового редуктора. Каждый
коллектор имеет по запорному вентилю, позволяя произ-
водить замену баллонов на одном коллекторе, не нару-
шая непрерывной работы. Давление газа понижают
рамповым редуктором для кислорода, азота и воздуха с
150 до 3—15 кгс/см2, а для ацетилена, пропэн-бутана и
других горючих газов — с 19 до 0,1 кгс/см2.
Наша промышленность выпускает кислородные газо-
распределительные рампы на 2ХЮ и 2X5 баллонов,
ацетиленовые—на 2X6, 2X9, 2X12 баллонов. Наряду
со стационарными применяют передвижные рампы.
Кислород и горючие газы от газораспределительных
рамп к рабочим местам подаются по трубопрово-
дам. Ацетиленопроводы в зависимости от рабочего дав-
ления делятся на три группы:
низкого давления — с давлением до 0,1 кгс/см2 вклю-
чительно;
среднего давления — от 0,1 до 1,5 кгс/см2 включи-
тельно;
высокого давления —свыше 1,5 кгс/см2.
Для ацетиленовых трубопроводов используют сталь-
ные бесшовные трубы по ГОСТ 8732—70, соединенные
сваркой. Фланцевые и резьбовые соединения допуска-
ются только в местах присоединения к арматуре. Ацети-
ленопроводы в цехах окрашивают в белый цвет. Для
анетиленопроводов низкого давления диаметр труб не
ограничивается, среднего давления — не должен превы-
шать 50 мм, высокого давления — 20 мм.
В цехах ацетиленопроводы прокладывают открыто
по стенам и колоннам здания на высоте не менее 2,2 м.
При сдаче в эксплуатацию ацетиленопроводы подверга-
ют пневматическому и гидравлическому испытаниям.
Перед пуском в эксплуатацию ацетиленопроводы проду-
вают ацетиленом.
Кислородопроводы в зависимости от рабочего давле-
ния делятся на три группы:
низкого давления — с давлением до 16 кгс/см2 вклю-
чительно;
среднего давления —от 16 до 64 кгс/см2;
высокого давления — свыше 64 кгс/см2.
Кислородопроводы низкого давления изготовляют из
стальных бесшовных труб (усиленных). Кислоредопро-
8<1
воды высокого давления изготовляют только из красно-
медных или латунных труб, на которые устанавливается
только латунная или бронзовая арматура, специально
предназначенная для кислорода. Трубы для кислородо-
проводов соединяют между собой сваркой, для медных
труб применяют также и пайку.
При монтаже арматуры сальниковая набивка на
кислородопроводах выполняется из прокаленного асбес-
тового шнура. Устанавливаемая арматура предваритель-
но обезжиривается и просушивается. В качестве раст-
ворителей применяют четыреххлористый углерод, три-
хлорэтилен и водные моющие растворы по рецептуре
ВНИИКИМАШа. Прокладываемые кислородопроводы
окрашивают в голубой цвет, перед пуском в эксплуата-
цию они подвергаются пневматическому испытанию и
продуваются кислородом.
Рукава служат для подвода газа к горелке или
резаку. Рукава, применяемые при газовой сварке и рез-
ке, должны обладать достаточной прочностью, выдер-
живать определенное давление, быть гибкими и не стес-
нять движений сварщика.
Согласно ГОСТ 9356—75 рукава изготовляют из вул-
канизированной резины с тканевыми прокладками. Кис-
лородные рукава имеют внутренний и наружный слой из
вулканизированной резины и несколько слоев из льня-
ной или хлопчатобумажной ткани.
В зависимости от назначения резиновые рукава для
газовой сварки и резки металлов подразделяются на
следующие классы: I —для подачи ацетилена, городско-
го газа, пропана и бутана под давлением до 6,3 кгс/см2;
II—для подачи жидкого топлива (бензина, уайт-спири-
та, керосина или их смеси) под давлением до 6,3 кгс/см2;
Ш—для подачи кислорода под давлением до
20 кгс/см2.
Внутренний диаметр рукавов равен 6,3; 8,0; 9,0; 10,0;
12,0; 12,5; 16,0 мм. Рукава поставляются длиной 10 и
14 м. В зависимости от назначения наружный слой ру-
кава окрашивают в следующие цвета: красный — рука-
ва I класса для ацетилена, городского газа, пропан-бу-
тана; желтый — рукава II класса для жидкого топлива;
синий — рукава III класса для кислорода.
Рукава предназначаются для работы при температу-
ре от -J-50 до —35° С, для более низкой температуры из-
готовляют рукава из морозостойкой резины, выдержи-
6—231
81
вающей температуру до —65°С. Все рукава должны
иметь не менее чем трехкратный запас прочности при
разрыве гидравлическим давлением Рукава II класса
должны быть бензостойкими.
Для нормальной работы горелкой или резаком длина
рукавов не должна превышать 20 м, при использовании
более длинных рукавов значительно снижается давление
таза. Для удлинения кислородных рукавов служат ла-
тунные, а ацетиленовых — стальные ниппели, снаружи
закрепляющиеся специальными хомутами Запрещается
применение ниппелей для соединения рукавов, по кото-
рым проходит бензин или керосин, так как горючее мо-
жет просочиться в соединение. Рукава необходимо на-
дежно крепить на горелках, резаках, редукторах, бач-
ках жидкого горючего. Хранятся рукава в помещении
при температуре от 0 до -f-25°С.
§ 19. Сварочные горелки, их назначение и устройство
Сварочная горелка является основным инструментом
газосварщика при сварке и наплавке Сварочной горел-
кой называется устройство, служащее для смешивания
горючего газа или паров горючей жидкости с кислоро-
дом и получения сварочного пламени Каждая горелка
имеет устройство, позволяющее регулировать мощность,
состав и форму сварочного пламени. Сварочные горелки
согласно ГОСТ 1077—69 подразделяются следующим
образом
по способу подачи горючего газа и кислорода в сме-
сительную камеру—инжекторные и безынжекторные;
по роду применяемого горючего газа — ацетиленовые,
для газов-заменителей, для жидких горючих и водород-
ные,
по назначению — на универсальные (сварка, резка,
пайка, наплавка) и специализированные (выполнение
одной операции);
по чист'. пламени — однопламенные и многопламен-
ные,
по мощ’юсти пламени — малой мощности (расход
ацетилена 25—400 дм3/ч), средней мощности (400—
2800 дм3/ч), большой мощности (2800 -7000 дм3/ч),
по способу применения — ручные и машинные
Сварочные горелки должны быть просты и удобны в
эксплуатации, обеспечивать безопасность в работе и ус-
тойчивое горение сварочного пламени.
82
Инжекторные горелки. Ин-
жекторная горелка — это та-
кая горелка, в которой подача
горючего газа в смесительную
камеру осуществляется за счет
подсоса его струей кислорода,
вытекающего с большой ско-
ростью из отверстия сопла.
Этот процесс подсоса газа
более низкого давления стру-
ей кислорода, подводимого с
более высоким давлением, на-
зывается инжекцией, а горел-
ки данного типа — инжектор-
ными.
Для нормальной работы
инжекторных горелок необхо-
димо, чтобы давление кислоро-
да было 1,5—5 кгс/см2, а дав-
ление ацетилена значительно
ниже —0,01—1,2 кгс/см2. Схе-
ма инжекторной горелки пред-
ставлена на рис 29, а. Кисло-
род из баллона под рабочим
давлением через ниппель, труб-
ку и вентиль 5 поступает в соп-
ло инжектора 4. Выходя из соп-
ла инжектора с большой ско-
ростью, кислород создает раз-
режение в ацетиленовом кана-
ле, в результате этою ацети-
лен, проходя через ниппель 6,
трубку и вентиль 7, подсасы-
вается в смесительную камеру
3. В этой камере кислород,
смешиваясь с горючим газом,
образует горючую смесь. Го-
рючая смесь, выходя через
мундштук /, поджигается и,
сгорая, образует сварочное
пламя Подача газов в горелку
регулируется кислородным
вентилем 5 и ацетиленовым 7,
расположенными на корпусе
Рис 29 Cxev-i инжекторной горелки (п) и ииж(кторнсго устройства (б)
о*
83
горелки. Сменные наконечники 2 подсоединяются к кор-
пусу горелки накидной гайкой.
Инжекторное устройство (рис. 29, б) состоит из ин-
жектора 1 и смесительной камеры 2. Для нормальной
инжекции большое значение имеют правильный выбор
зазора между коническим торцом инжектора 1 и кону-
сом смесительной камеры 2 и размеров ацетиленового 3
и кислородного 4 каналов. Нарушение работы устройст-
ва приводит к возникновению обратных ударов пламе-
ни, снижению запаса ацетилена в горючей смеси и др.
Устойчивое горение пламени обеспечивается при ско-
рости истечения горючей смеси от 50 до 170 м/с.
Нагрев наконечника горелки уменьшает инжекцию
кислорода и снижает разрежение в камере инжектора,
что уменьшает поступление ацетилена в горелку. Так
как поступление кислорода в горелку при этом остается
постоянным, то уменьшается содержание ацетилена в
газовой смеси и, следовательно, усиливается окислитель-
ное действие сварочного пламени. Для восстановления
нормального состава сварочного пламени сварщик, ио
мере нагревания наконечника горелки, должен увеличи-
вать поступление ацетилена в горелку, открывая ацети-
леновый вентиль горелки.
При засорении мундштука горелки увеличивается
давление горючей смеси в смесительной камере, горючая
смесь обогащается кислородом, что ведет к усилению
окислительного действия сварочного пламени.
Диаметр канала инжектора можно определить сле-
дующим расчетом:
"" - V '
где dn — диаметр канала инжектора, мм; V>;— расход
кислорода, м3/ч; Р — давление кислорода, кгс/см2.
Недостатком инжекторной горелки является непо-
стоянство состава горючей смеси, преимущество ее в
том, что она работает на горючем газе как среднего, так
и низкого давления.
Безынжекторные горелки. Безынжекторная горел-
ка — это такая горелка, в которой горючий газ и подо-
гревающий кислород подаются примерно под одинако-
вым давлением 0.5—1,0 кгс/см2. В них отсутствует ин-
жектор, который заменен простым смесительным соплом,
84
ввертываемым в трубку наконечника горелки. Схема беа-
ынжекторной горелки приведена на рис. 30. Кислород по
резиновому рукаву через ниппель 4, регулировочный вен-
тиль 3 и специальные дозирующие каналы поступает в
смеситель горелки Аналогично через ниппель 5 и вен-
тиль 6 поступает в смеситель и ацетилен Из смеситель-
ной камеры горючая смесь, проходя по трубке наконеч-
Рнс 30 Схема безынжскторной горе тки
ника, 2, выходит из мундштука 1 и, сгорая, образует сва-
рочное пламя. Для образования нормального сварочного
пламени горючая смесь должна вытекать из канала мунд-
штука горелки с определенной скоростью. Эта скорость
должна быть равна скорости горения. Если скорость ис-
течения больше скорости горения, то пламя отрывается
от мундштука и гаснет. Когда скорость истечения газо-
вой смеси меньше скорости горения, горючая смесь за-
горается внутри наконечника. Следовательно, безынжек-
торные горелки менее универсальны, так как работают
только на горючем среднего давления. Для нормальной
работы безынжекторных горелок сварочный пост допол-
нительно снабжают регулятором равного давления, ав-
томатически обеспечивающим равенство рабочих дав-
лений кислорода и ацетилена.
Б е з ы н ж е кт о р н а я горелка ГС-1 (рис. 31)
предназначена для сварки металла толщиной от 0,05 до
Рис 31 Констрхкция горелки ГС-1-
/ — наконечник 2 — дозирующий канат 3 — корпус 4 —- регули
ровочные вентичи 5 — нгочьчатыи шпиндель -ствоч
85
0,6 мм. Кислород и горючий газ поступают в наконечник
1 через специальные дозирующие каналы 2 под разным
давлением. Для точного регулирования давления газов
у вентилей горелки предусмотрены игольчатые шпинде-
ли 5 с усеченным конусом. Техническая характеристика
этой горелки приведена в табл. 11.
11. Техническая характеристика безынжекторной горелки ГС-1
Технические показатели Номера наконечника
ООО 00 0
Толщина свариваемого металла, мм 0,05—0,10 0,10—0,25 0,25—0,60
Давление кислорода и ацетилена, кгс/см2 0,10—0,60 0,20-0,60 0,20—0,8
Расход кислорода, дм3/ч . 6—11 11-28 28—65
Расход ацетилена, дм3/ч . 5-10 10—25 25—60
Масса, кг 0,24
12. Техническая характеристика инжекторных горелок «Звезда»
и ГС-3
Номера наконечников
Показатели 1 2 | 3 1 4 6 7
Толщина сва- риваемого ме- талла, мм (ма- лоуглероди- стая сталь) . . 0,5— 1—2,5 2,5—4 4—7 7—11 10—18 17-30
Расход аце- тилена, дм3/ч 1,5 50— 120— 230— 400— 660— 1050— 1700—
125 240 430 700 1100 1750 2800
Расход кис- лорода, дм5/ч 55— 130— 250— 430— 740— 1150- 1900—
135 260 440 750 1200 1950 3100
Давление кислорода, кгс/см2 1—4 1,5—4 2-4 2—4 2—4 2-4 2—4
Давление ацетилена, кгс/см2 Масса, кг . , 0,56 0,58 Не 0,59 ниже 0 0,65 ,01 0,76 0,78 0,85
86
Сварочные уни-
версальные одно-
пламенные го-
релки «Звезда» и
ГС-3 (рис. 32) отно-
сятся к инжекторно-
му типу. Горелки
предназначены для
ручной ацетилено-
кислородной сварки,
пайки, наплавки, по-
догрева и других
видов газопламен-
ной обработки ме-
таллов. Горелками
можно сваривать
металл толщиной от
0,5 до 30 мм. Горел-
ки имеют сечь смен-
ных наконечников
от № 1 до № 7, при-
соединяемых к ство-
лу горелки накид-
ной гайкой. Горелки
работают как все
инжекторные горел-
ки, описанные вы-
ше. Техническая ха-
рактеристика горе-
лок «Звезда» и ГС-3
приведена в табл.12.
К горелке при-
соединяются кисло-
родный (Ш класс)
и ацетиленовый
(I класс) рукава
внутренним диамет-
ром 9 мм. Кисло-
родный рукав при-
соединяют ниппелем
и гайкой к штуце-
ру, имеющему пра-
вую резьбу, а ацети-
леновый — к шту-
/ — мундштук, ? —ниппель мундштука, 3 — трубка горючей смеси, 4 — трубчатый мундштук,
5 —камера смесительная, Ь — кольцо резиновое уплотнительное, 7 — инжектор, 8— гайка накид-
ная, 9 — вентиль ацетиленовых, 10 — штуцер, 11 — гайки накидные, 12 — ниппель шланговый.
13 — трубка, 14 — рукоятка, 15 — сальниковая набивка вентилей (резиновое кольцо), 16 — вентиль
кислородный
87
церу, имеющему левую резьбу. На штуцере с ацетилено-
вой резьбой имеются соответствующие метки.
Перед присоединением ацетиленового рукава необхо-
димо проверить наличие разряжения (подсоса) в аце-
тиленовом канале горелки. Нормальное пламя устанав-
ливается при неполном открывании вентиля горелки и
имеет ядро ярко очерченной правильной формы. В слу-
чае неправильной формы ядра необходимо прочистить
и продуть выходной канал мундштука. Прочищать мунд-
штуки можно только медной илн алюминиевой (а не
стальной) иглой. По мере нагрева мундштука горелки
периодически необходимо производить регулировку пла-
мени, не прекращая работы. Также необходимо очищатй
мундштуки от нагара и брызг. Прилипшие к мундштуку
металлические брызги можно снимать мелкой наждач-
ной шкуркой или мелким личным напильником.
-В настоящее время для сварки металла малых тол-
щин применяют однопламенные горелки малой
мощности ГС-2 и «Звездочка», относящиеся к инжектор-
ному типу. Конструкции горелок «Звездочка» и ГС-2
аналогичны горелкам «Звезда» и ГС-3, отличаются эти
горелки только габаритными размерами и размерами
присоединительных штуцеров.
Горелки ГС-2 и «Звездочка» выпускают в комплекте
с четырьмя наконечниками № 0, 1, 2, 3. Они снабжаются
13. Техническая характеристика горелок ГС-2 и «Звездочка»
Показатели Номера наконечников
0 1 2 3
Толщина свариваемого металла, мм (углеродистая сталь) 0,2—0,7 0,5—1,5 1,0—2,5 2,5-4,0
Давление на входе в го- релку, кгс/см2: кислорода 0,5—4 0,5—4 1,5-4 2—4
ацетилена Не ниже 0,01
Расход, дм3/ч: кислорода ..... ацетилена 27—80 25—60 55—135 50—125 130—260 120—240 250—440 230—400
Масса (с наконечником № 3}, кг 0,53- -0,54
88
игольчатыми ацетиленовыми и кислородными вентиля-
ми, которые обеспечивают точную регулировку газов.
Для подсоединения горелок используются рукава с вну-
тренним диаметром 6,3 мм. Техническая характеристика
инжекторных горелок ГС-2 н «Звездочка» приведена в
табл. 13.
Горелка ГС-4 (рис. 33) отличается от других ин-
жекторных горелок тем, что у нее узел инжекции 3 и
смесительная камера 2 расположены непосредственно
около мундштука 1. Наконечник горелки 4 состоит из
дву$ концентрично расположенных трубок, которые
вставляются одна в другую. Горючий газ подается по
Рис. 33 Конструкция сварочной горелки ГС-4:
/ — мундштук, 2 — смесительная камера, 3 — инжектор, 4 — трубка наконеч-
ника, 5 — регулировочные вентили
внутренней трубке, кислород — между наружной и
внутренней. Этим предотвращается нагревание горюче-
го газа отраженным теплом пламени горелки и умень-
шается возможность образования обратных ударов и
хлопков.
Горелка ГС-4 работает устойчивее по сравнению с
другими инжекторными горелками. Недостатком горел-
ки является ее малая длина и нечеткое очертание ядра
пламени. Горелка комплектуется двумя сменными нако-
нечниками № 8 и № 9. Техническая характеристика го-
релки ГС-4 приведена в табл. 14.
Горелка ГЗУ-2-62 предназначена для газовой
сварки стали, чугуна, цветных металлов и сплавов, а
также пайки и наплавки. Горелка работает на газах-за-
менителях ацетилена — пропан-бутане, метане, природ-
ном и городском газах среднего и низкого давления.
89
14. Техническая характеристика горелки ГС-4
Показатели Номера наконечников
8 9
Толщина свариваемого металла, мм (\ глеродистая сталь) Давление кислорода, кгс/см2 .... Давление ацетилена, кгс/см2 .... Расход кислорода, дм3/ч Расход ацетилена, дм3/ч 30—50 2,0—4,0 0,30—1,0 3100—5000 2800—4500 50—100 2,0—4,0 0,30—1,0 5000—8000 4500—7000
Горелка создана на базе ацетилено-кислородной горелки
«Звезда».
Горелка ГЗМ-2-62 М разработана на базе горелки
«Малютки» и предназначена для сварки малых толщин
металла. Горелка ГЗМ-2-62 М комплектуется четырьмя
сменными наконечниками № 0, 1, 2 и 3 с односопловыми
mj ндштуками.
К ерос и но-кислородная горелка ГКР-67
(рис. 34) работает по принципу распыления керосина ки-
Рис 34 Кероспно-кислородная горелка IКР-67
слородом и последующего испарения его во внутренней
части мундштука. Горелка ГКР-67 предназначена для
сварки, наплавки и пайки черных и цветных металлов.
Горелка комплектуется тремя сменными однопламенны-
ми и двумя сетчатыми мундштуками. Для подачи керо-
сина служит бачок БГ-63 вместимостью 5,5 дм3. Расход
керосина составляет 0,3—0,4 кг/ч.
В горелке жидкое горючее распыляется кислородом
и испаряется в мундштуке и в выходных каналах сопел
в результате нагрева мундштука теплом пламени.
Горелка состоит из корпуса и головки. Керосин из
бачка БГ-63 поступает в ствольную трубку и далее в
90
центральный канал распылителя. Выходя из боковых
каналов распылителя, кислород разбивает струю кероси-
на, направляя распыленную смесь во внутреннюю по-
лость мундштука. Чем глубже рассверлены отверстия
для пламени, тем сильнее нагревается мундштук. При
использовании керосина отверстия сверлятся на боль-
шую глубину, а бензина — на меньшую, так как бензин
испаряется при более низкой температуре, чем керосин.
Для зажигания пламени горелки открывают сначала
вентиль кислорода, а затем вентиль горючего.
Горелка ГВП-4 (рис. 35) предназначена для пайки
деталей. Горелка изготовляется на базе ацетилено-кис-
Рис. 35. Пропано-воздушная горелка ГВП-4
дородной горелки «Звезда» и отличается от нее увели-
ченными сечениями в инжекторах и смесительных каме-
рах, а также установкой на сменных наконечниках ста-
билизаторов вместо мундштуков. Горелка комплектуется
двумя сменными наконечниками. При истечении горючей
смеси из трубки наконечника в стабилизатор давление
потока падает, что создает инжекцию воздуха из атмос-
феры через боковые отверстия стабилизатора, благодаря
чему уменьшается количество воздуха, подаваемого из
компрессора. Давление воздуха компрессора составляет
1—5 кгс/см2. Максимальная температура пламени
1600° С.
§ 20. Правила обращения с горелками
Сварочные горелки работают на ацетилене и газах-
заменителях ацетилена, которые образуют взрывоопас-
ные смеси с кислородом и воздухом, поэтому при обра-
щении со сварочными горелками необходимо соблюдать
все правила обращения с ними. Не допускается эксплуа-
91
нация неисправных горелок, так как это может привести
к взрывам и пожарам, а также ожогам газосварщика.
Исправная горелка дает нормальное и устойчивое
сварочное пламя. Если горение неровное, пламя гаснет
или отрывается от мундштука и происходят обратные
удары; необходимо отрегулировать и проверить все узлы
горелки.
Перед проверкой горелки необходимо ознакомиться
с инструкцией по ее эксплуатации.
Для проверки инжектора горелки к кислородному,
ниппелю подсоединяют рукав от кислородного редукто-
ра, а к корпусу горелки — наконечник. Накидную гайку
наконечника затягивают ключом, открывают ацетилено-
вый вентиль и кислородным редуктором устанавливают
необходимое давление кислорода, соответственно номеру
наконечника. Пускают кислород в горелку, открывая
кислородный вентиль. Кислород, проходя через инжек-
тор, создает разрежение в ацетиленовых каналах горел-
ки и ацетиленовом ниппеле, которое можно обнаружить,
приставляя палец руки к ацетиленовому ниппелю. При
наличии разрежения палец будет присасываться к нип-
пелю. При отсутствии разрежения необходимо закрыть
кислородный вентиль, отвернуть наконечник, вывернуть
инжектор и проверить, не засорено ли его отверстие. При
засорении необходимо его прочистить, при этом надо
проверить также отверстия смесительной камеры и мунд-
штука. Убедившись в их исправности, повторяют испы-
тание на подсос (разрежение).
Величина подсоса зависит от зазора между концом
инжектора и входом в смесительную камеру. Если зазор
мал, то разрежение в ацетиленовых каналах будет не-
достаточным, в этом случае следует несколько вывер-
нуть инжектор из смесительной камеры.
Засоренные каналы мундштука, смесительной каме-
ры и ацетиленовой трубки прочищают медной или алю-
миниевой иглой.
Если горелка исправна, перекрывают вентили горелки
и подсоединяют ацетиленовый рукав, закрепляя его на
ниппеле специальным хомутиком. Устанавливают необ-
ходимое рабочее давление на кислородном и ацетилено-
вом редукторах. Вначале немного открывают кислород-
ный вентиль горелки, создавая тем самым разрежение
в ацетиленовых каналах. Затем открывают ацетилено-
вый вентиль и зажигают горючую смесь. Пламя регули-
92
руют ацетиленовым вентилем при полностью открытом
кислородном. Если при зажигании пламени возникает
хлопок, необходимо проверить, хорошо ли затянута на-
кидная гайка наконечника, достаточно ли давление кис-
лорода и нет ли препятствий для прохождения ацетилена
в горелку. При хлопках необходимо сначала перекрыть
ацетиленовый, а потом кислородный вентили. Хлопки
могут наблюдаться и у исправных горелок после продол-
жительной работы при сильном нагреве мундштука го-
релки. В этом случае горелку необходимо погасить и
охладить ее водой. Следует помнить, что отверстие мунд-
штука разрабатывается при частой прочистке его иглой
(особенно стальной), а также при обгорании его в про-
цессе сварки. При чрезмерной разработке мундштук
следует заменить.
Контрольные вопросы
1. Для чего служат ацетиленовые 1енераторы и по каким призна-
кам они классифицируются5
2 Для чего служат предохранительные затворы и как они под-
разделяются?
3. Для чего нужны химические очистители?
4. Как устроены и работают баллоны для кислорода, ацетилена
и пропан-бутана?
5. Чго является причиной взрыва кислородных и ацетиленовых
баллонов5
6. Как устроены и работают кислородные, ацетиленовые и про-
пан-бутановые вентили?
7 Для чего служат редукторы и как они классифицируются5
8 Как устроены и работают редукторы прямого и обратною дей-
ствия?
9 Как классифицируются сварочные горелки5
10. Как устроены и работают инжекторные и безынжекторные го-
ре.1Ки5
И. Как можно проверить работу инжекторной сварочной горетки?
ГЛАВА V. СВАРОЧНОЕ ПЛАМЯ
§ 21. Виды сварочного пламени
Сварочное пламя образуется при сгорании горючего
газа или паров горючей жидкости в кислороде. Пламя
нагревает и расплавляет основной и присадочный металл
в месте сварки. Наибольшее применение при газовой
сварке нашло кислородно-ацетиленовое пламя, так как
93
оно имеет высокую температуру (3150° С) и обеспечива-
ет концентрированный нагрев. Однако в связи с дефицит-
ностью ацетилена в настоящее время получили широкое
распространение (особенно при резке металлов) газы-
заменители ацетилена — пропан-бутан, метан, природ-
ный и городской газы,
Рис 36. Виды сварочною пламени:
а — окислительное, б — нормальное,
в — науглероживающее, 1 — ядро, 2 —
восстановительная зона 3—факел
Ф Ф ф
ко различимые зоны: ядро,
водород.
От состава горючей
смеси, т. е. от соотноше-
ния кислорода и горюче-
го газа, зависит внешний
вид, температура и влия-
ние сварочного пламени
на расплавленный ме-
талл. Изменяя состав го-
рючей смеси, сварщик тем
самым изменяет основ-
ные параметры сварочно-
го пламени.
Для получения нор-
мального пламени отно-
шение кислорода к горю-
чему газу должно быть
для ацетилена 1,1—1,2,
природного газа 1,5—1,6,
пропана — 3,5.
Все горючие газы, со-
держащие углеводороды,
образуют сварочное пла-
мя, которое имеет три яр-
восстановительную зону и
факел (рис. 36). Водородное пламя ярко различимых
зон не имеет, что затрудняет его регулировку по внеш-
нему виду.
При зажигании газовой струи, вытекающей из сопла,
пламя перемещается по направлению движения струи
газовой смеси. Скорость истечения для каждого газа
подбирается такой, чтобы пламя не проникало внутрь
сопла горелки и не отрывалось от него. Газ в струе дол-
жен прогреваться до температуры воспламенения, аце-
тилен воспламеняется при температуре 450—500° С, а
газы-заменители — 550—650° С. Поэтому ядро пламени
при сгорании газов-заменителей длиннее, чем при сгора-
нии ацетилена.
S4
Процесс сгорания ацетилена в кислороде можно ус-
ловно разделить на две стадии. Сначала под влиянием
нагрева происходит распад ацетилена на элементы:
С2Н2 = 2С + Н3
Затем происходит первая стадия сгорания ацетилена
за счет кислорода смеси по реакции:
2С + Н2 -г О2 = 2СО 4- Н2
Вторая стадия горения протекает за счет кислорода воз-
духа:
2СО + Н2 1,50, = 2С0, + Н20
Процесс горения горючего газа в кислороде экзотерми-
чен, т. е. идет с выделением тепла.
В зависимости от соотношения между кислородом и
ацетиленом получают три основных вида сварочного
пламени: нормальное, окислительное и науглероживаю-
щее. Нормальное пламя (рис. 36,6) теоретически полу-
чают тогда, когда в горелку на один объем кислорода
поступает один объем ацетилена. Практически кислоро-
да в горелку подают несколько больше — от 1,1 до 1,3 от
объема ацетилена. Нормальное пламя характеризуется
отсутствием свободного кислорода и углерода в его вос-
становительной зоне. Кислорода в горелку подается не-
много больше из-за небольшой его загрязненности и рас-
хода на сгорание водорода. В нормальном пламени ярко
выражены все три зоны.
Ядро имеет резко очерченную форму (близкую к
форме цилиндра), плавно закругляющуюся в конце, с
ярко светящейся оболочкой. Оболочка состоит из раска-
ленных частиц углерода, которые сгорают в наружном
слое оболочки. Размеры ядра зависят от состава горючей
смеси, ее расхода и скорости истечения. Диаметр канала
мундштука горелки определяет диаметр ядра пламени,
а скорость истечения газовой смеси — его длину.
Площадь поперечного сечения канала мундштука го-
релки прямо пропорциональна толщине свариваемого
металла. Сварочное пламя не должно быть слишком
«мягким» или «жестким». Мягкое пламя склонно к об-
ратным ударам и хлопкам, жесткое — способно выдувать
расплавленный металл из сварочной ванны. При увели-
чении давления кислорода скорость истечения горючей
смеси увеличивается и ядро сварочного пламени удли-
95
няется, при уменьшении скорости истечения — ядро уко-
рачивается. С увеличением номера мундштука размеры
ядра увеличиваются. Температура ядра достигает
1000° С.
Рис 37 Схема образования пламени, распреде-
ление температуры по зонам и размеры ядра
пламени для мундштуков разных номеров
На рис. 37 приведены длина и диаметр ядра пламени
'(мм) для различных номеров мундштуков, соответству-
ющие им диаметры канала сопла (мм) и расход ацети-
лена, дм3/ч.
Восстановительная (средняя) зона рас-
потагается за ядром и по своему более темному цвету
96
заметно отличается от него Длина ее зависит от номера
мхндштука и достигает 20 мм Зона состоит из продуктов
неполного сгорания ацетилена — окиси углерода и водо-
рода. Она называется восстановительной, так как окись
углерода и водорода раскисляют расплавленный металл,
отнимая кислород от его окислов Если в процессе свар-
ки расплавленный металл сварочной ванны находится
в средней зоне, то сварочный шов получается без пор,
газовых и шлаковых включении. Этой зоной пламени и
производится сварка Восстановительная зона имеет наи-
более высокую температуру (3150°С) в точке, отстоя-
щей на 3—6 мм от конца ядра Схема нормальною аце-
тилено-йислородного пламени и график распределения
температур по его длине, а также состав пламени по зо-
нам представлены на рис 37.
Зона полного сгорания (факел) распола-
гается за восстановительной зоной. Она состоит из угле-
кислого газа, паров воды и азота, которые образуются в
пламени при сгорании окиси углерода и водорода восста-
новительной зоны за счет кислорода окружающего воз-
духа Температура этой зоны значительно ниже, чем тем-
пература восстановительной, и колеблется от 1200 до
2500° С
Окислительное пламя (рис. 36, а) получается при из-
бытке кислорода, при подаче в горелку на один объем
ацетилена более 1,3 объема кислорода. При этом ядро
приобретает конусообразную форму, значительно сокра-
щается по длине, становится с менее резкими очертани-
ями и приобретает более бледную окраску. Сокращакн-
ся по длине также восстановительная зона и факел. Все
пламя приобретает синевато-фиолетовую окраску Пла-
мя горит с шучмом, уровень которого зависит от давления
кислорода Температура окислительного пламени выше
нормального, однако сваривать стали таким пламенем
нельзя из-за наличия в пламени избытка кислорода Из-
быток кислорода приводит к окислению металла шва,
шов получается пористым и хрупким. Окислительное
пламя можно применять при сварке латуни и пайке
твердыми припоями
Науглероживающее пламя (рис 36, в) получается
при избытке ацетилена, когда в горелку на один объем
ацетилена подается 0,95 и менее объема кислорода. Ядро
такого пламени теряет резкость своего очертания, на
конце его появляется зеленый венчик, по которому с\ чят
7—231
97
об избытке ацетилена. Восстановительная зона значи-
тельно светлее и почти сливается с ядром, а факел при-
обретает желтоватую окраску. При большом избытке
ацетилена пламя начинает коптить, так как в нем ощу-
щается недостаток кислорода, необходимого для полного
сгорания ацетилена. Находящийся в пламени избыточ-
ным углерод легко поглощается расплавленным метал-
лом и ухудшает качество металла шва. Температура на-
углероживающего пламени ниже, чем нормального и
а)
Рис. 38. Схема механического воздействия пламени на жидкий
металл сварочной ванны при различных положениях мунд-
штука:
а — вертикальном, б — наклонном, в — схема перемещения жидкого
металла в ванне
окислительного. Уменьшая подачу ацетилена в горелку
до полного исчезновения зеленого венчика на конце яд-
ра, ацетиленовое пламя превращается в нормальное.
Слегка науглероживающее пламя применяют для сварки
чугуна и при наплавке твердыми сплавами.
Характер сварочного пламени сварщик определяет
на глаз по форме и окраске пламени. При регулировании
пламени необходимо обращать внимание на правиль-
ность подбора расхода горючего газа и кислорода.
Вытекающая из мундштука горючая смесь оказывает
механическое воздействие на расплавленный металл
сварочной ванны и формирует валик шва. Жидкий ме-
талл отжимается к краям ванны. Характер формообра-
зования металла зависит от угла наклона мундштука го-
релки к поверхности свариваемого металла (рис. 38,а,б).
Давление газов оказывает влияние на жидкий ме-
талл, перемещая его к задней стенке сварочной ванны,
образуя чешуйки шва (рис. 38,в).
98
При большой давлении кислорода горючая смесь вы-
текает из мундштука с большой скоростью, пламя ста-
новится «жестким» и выдувает расплавленный металл
из сварочной ванны, затрудняя тем самым сварку.
Качество наплавленного металла и прочность свар-
ного шва зависят от состава пламени, поэтому во время
сварки сварщик должен следить за его характером, ре-
гулировать ею состав в течение всего процесса сварки.
Характер пламени подбирают в зависимости от сварива-
емого металла и его свойств. Для сварки сталей требу-
ется нормальное пламя, для сварки чугуна, наплавки
твердых сплавов — науглероживающее, для сварки ла-
ту ни — окислительное пламя.
§ 22. Металлургические процессы
при газовой сварке
В процессе сварки расплавленный металл сварочной
ванны взаимодействует со сварочным пламенем. Это вза-
имодействие определяется свойствами свариваемого ме-
талла и составом сварочного пламени. Сварочная ванна
характеризуется малым объемом расплавленного ме-
талла, высокой температурой в месте сварки и большой
скоростью расплавления и кристаллизации металла.
Сварку производят восстановительной зоной пламе-
ни, состоящей в основном из окиси углерода и водорода.
Расплавленный металл ванны вступает во взаимодей-
ствие с газами сварочного пламени, в результате чего
происходят реакции окисления и восстановления. Взаи-
модействие газов с различными металлами различно.
Наиболее легко окисляются металлы, обладающие боль-
шим сродством к кислороду. Окисление расплавленного
металла происходит как за счет окислов, находящихся
на поверхности свариваемого металла и присадочной
проволоки, так и за счет кислорода окружающего возду-
ха. С увеличением содержания кислорода в свариваемом
металле ухудшаются механические свойства сварного
соединения. Поэтому при газовой сварке для большин-
ства металлов и сплавов для устранения окислительных
процессов в присадочные материалы и флюсы вводят
специальные раскислители.
Раскислители — это такие вещества, которые имеют
большее сродство к кислороду, чем металл шва. При
сварке стали раскисляющее действие оказывают угле-
7* 99
род, окись углерода и водород, образующиеся при горе-
нии газовой смеси, подаваемой в сварочную горелку.
Поэтому углеродистые стали можно сваривать без
флюсов
В процессе сварки окисление железа кислородом
идет по следу ющей реакции
2Fe + О2 2FeO
Закись железа (FeO) растворяется в расплавленном
металле и взаимодействует с элементами, находящимися
в сварочной ванне В первую очередь закись железа
вступает во взаимодействие с углеродом, кремнием,
марганцем и окисляет их
FeO + С Fe + СО
2FeO + Si 2Fe + SiO2
FeO -г Мп Fe + МпО
Таким образом углерод, кремний и марганец выполняют
функции раскислителя
Образующаяся в процессе реакции окись углерода
вызывает кипение и разбрызгивание металла. Кипение
сварочной ванны до начала кристаллизации способствует
удалению посторонних металлических включений. Ес-
ли металл кипит во время кристаллизации шва, то обра-
зующиеся пузыри окиси углерода не успевают выде-
ляться и остаются в шве в виде газовых пор. Для умень-
шения образования окиси углерода в сварочную ванну
вводят раскислители (марганец и кремний).
На процесс окисления при сварке металлов большое
влияние оказывает состав сварочного пламени.
Образующиеся в процессе реакций окиси кремния и
марганца не растворяются в металле, всплывают на
поверхность жидкого металла и переходят в шлаки.
В жидком металле шва находится много разнородных
окислов, между которыми происходят химические реак-
ции В результате этих реакций образуются соединения
с более низкой температурой плавления, чем сами окис-
ли, чю облегчает удаление окислов из расплавленною
металла в виде шлака При сварке меди, алюминия ла-
туни и дрхгих металлов вводят флюсы, в состав которых
входят компоненты, способствующие образованию лег-
100
коплавких соединений Раскисление сварочной ванны
частично осуществляется углеродом, окисью углерода и
водородом, имеющимися в сварочном пламени. При этом
сварочное пламя не только восстанавливает окислы, но
п защищает расплавленный металл от кислорода и азота'
воздуха.
Нормальное ацетилено-кислородное пламя в средней
(восстановительной) зоне содержит 60% окиси углерода,
20% молекулярного и 20% атомарного водорода. Вос-
становителем железа из закиси железа в основном явля-
ется атомарный водород. Он растворяется в расплавлен-
ном металле, а с понижением температуры стремится
выделиться из сварочной ванны. Если затвердение про-
исходит достаточно быстро, то водород в виде газовых
пузырей может остаться в сварном шве.
Следовательно, водород с одной стороны защищает
расплавленный металл от окисления, а также восстанав-
ливает его из окислов, а с другой стороны может явиться
причиной образования пористости и трещин. Процесс
газовой сварки характеризуется относительно медлен-
ным охлаждением металла, поэтому водород и другие
газы успевают выделиться из сварочной ванны и металл
шва получается без пор. Поступающий в сварочную ван-
ну азот воздуха снижает пластические свойства свари-
ваемого металла, а также вызывает пористость в метал-
ле шва.
§ 23. Влияние нагрева сварочного пламени на структуру
сварного шва и зону термического влияния
Сварное соединение можно разделить на три основ-
ные зоны, имеющие различную микроструктуру: зону
основного металла, зону термического влияния и зону
наплавленного металла сварного шва. При газовой свар-
ке вследствие более медленного нагрева зона термиче-
ского влияния (околошовная зона) больше, чем при ду-
говой. Зона термического влияния имеет несколько
структурных участков, вызванных температурой нагрева
в пределах 450—1500°С п отличающихся между собой
формой и строением зерна.
Зона термического влияния (рис. 39) состоит из сле-
дующих участков: 1 — неполного расплавления, 2 —пе-
регрева, 3 — нормализации, 4 — неполной перекристал-
лизации, 5 — рекристаллизации и 6 — синеломкости.
101
Участок неполного расплавления явля-
ется переходным от наплавленного металла к основному.
Он представляет собой область основного металла, на-
гретого несколько выше температуры плавления, и нахо-
дится в твердо-жидком состоянии. Характер этого участ-
ка определяет качество сварного соединения, так как в
нем происходит сплавление кристаллов металла шва с
зернами основного металла.
/Участок норма
лизании.
1 Наплавленный. Металл 1
^ч£ыррИме£ОлНогррав_ УУпп
^ТпплЙприпа 'JUu
Рис. 39. Строение зоны термического влияния
сварного соединения из малоуглеродистой стали
синелом--
\П ЛО в Л СПИЧ
1 Участок перегрева
1W0
4100
1000
______________400$
4Участок неполной лё- 2
екристамилации ;
i Ччастокре~400
чтистами цт
- — ... ошл
Участок перегрева — область основного, сильно
нагретого (от 1100 до 1500° С) металла с крупнозернис-
тым строением и пониженными механическими свойства-
ми. Металл в этой зоне имеет структуру крупных пер-
литных зерн с ферритной сеткой. В сталях с большим
содержанием углерода на участке перегрева возможно
образование закалочных структур.
Участок нормализации — это область основ-
ного металла, нагретого в пределах от 930 до 1100° С.
Металл при этих температурах находится сравнительно
недолго и в процессе охлаждения при последующей пе-
рекристаллизации приобретает мелкозернистую струк-
туру с наиболее высокими механическими свойствами.
102
Участок неполной перекристаллиза-
ции — область основного металла, нагретого в пределах
720—930°С. Этот участок характеризуется неполной пе-
рекристаллизацией, при которой вокруг крупных зерен
феррита, не прошедших перекристаллизацию, распола-
гаются мелкие зерна феррита и перлита, образовавшие-
ся в результате перекристаллизации.
Участок рекристаллизации — область основ-
ного металла, нагретого в пределах от 450 до 720° С.
Участок характерен восстановлением формы и размеров
разрушенных зерен металла, ранее подверженного про-
катке или обработке давлением.
Участок синеломкости, лежащий в интервале
температур от 200 до 450° С, видимых структурных изме-
нений не получает. Однако характеризуется снижением
пластических свойств.
Общая протяженность околошовной зоны при газовой
сварке в зависимости от толщины металла составляет
примерно от 8 до 28 мм. Для улучшения структуры и
свойств металла шва и зоны термического влияния, вы-
полненных газовой сваркой, применяют горячую проков-
ку металла шва, термообработку нагревом сварочной
горелкой и общую термообработку сварного изделия на-
гревом в печах и медленным охлаждением.
§ 24. Тепловое взаимодействие пламени
с металлом
При газовой сварке не вся тепловая мощность свароч-
ного пламени идет на плавление основного и присадоч-
ного металла, часть тепла рассеивается в окружающее
пространство. Сварочное пламя, соприкасаясь с участком
поверхности свариваемого металла, нагревает этот учас-
ток, который называется пятном нагрева. Характер рас-
пределения теплового потока пламени зависит от угла
наклона газового пламени к поверхности свариваемого
металла, расстояния от конца мундштука до пятна на-
грева, скорости истечения горючей смеси и скорости
сварки.
Эффективная тепловая мощность сварочного пламе-
ни — это количество тепла, вводимое сварочным пламе-
нем в металл за единицу времени. На эффективную теп-
ловую мощность сварочного пламени в наибольшей сте-
пени влияет расход горючего газа, применяемого для
сварки.
«03
Эффективный коэффициент полезного действия — это
отношение эффективной мощности сварочного пламени к
его полной мощности:
_____ <7эф
сэф — 1
*7п
где ₽аф — эффективный коэффициент полезного дейст-
вия сварочного пламени; цЭф — эффективная тепловая
мощность сварочного пламени; qa — полная тепловая
мощность сварочного пламени, соответствующая низшей
теплотворной способности горючего.
Повысить эффективную тепловую мощность можно
увеличением количества кислорода в горючей смеси. Од-
нако, в результате этого действия пламя становится окис-
лительным, а окислительное пламя нельзя применять при
всех видах газопламенной обработки. Другой способ по-
вышения тепловой эффективности пламени — разделение
потока горючей смеси на несколько отдельных потоков.
Чем выше температура пламени, тем больше его эф-
фективная тепловая мощность. Температура пламени
зависит от рода горючего, наибольшую температуру да-
ет сгорание ацетилена в кислороде. Повысить температу-
ру пламени газов-заменителей ацетилена можно добав-
кой к пропану или метану ацетилена в количестве свыше
30%.
Контрольные вопросы
1 . Какие виды сварочного пламени применяют при газовой свар-
ке и резке металлов3
2 . Какое строение имеют нормальное, окислительное и науглеро-
живающее пламя3
3 По каким признакам выбирается вид сварочного пламени?
4 Как взаимодействует расплавленный металл сварочной ванны
со сварочным пламенем3
5 . Как проходят реакции окисления и восстановления в свароч-
ной ванне?
6 Какие мероприятия производятся по улучшению структуры и
свойств наплавленного металла?
ГЛАВА VI. ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ
§ 25. Об пасти применения и способы
газовой сварки
Газовая сварка относится к группе сварки плавлени-
ем, Метод газовой сварки прост, не требует сложного
оборудования и источника электрической энергии. К не-
104
достаткам газовой сварки относятся меньшая скорость
и большая зона нагрева, чем при дуговой сварке.
Газовая сварка применяется при изготовлении и ре-
монте изделий из тонколистовой стали толщиной 1—Змм,
монтаже труб малого и среднего диаметров, сварке сое-
динений и узлов, изготовляемых из тонкостенных труб,
сварке изделий из алюминия н его сплавов, меди, латуни
и свинца, сварке чугуна с применением в качестве при-
садки чугунных, латунных и бронзовых прутков, наплавке
твердых сплавов и латуни на стальные и чугунные де-
тали.
Газовой сваркой могут соединяться почти все метал-
лы и сплавы, применяемые в настоящее время в про-
мышленности. Наиболее широкое применение газовая
сварка получила при строительно-монтажных работах,
в сельском хозяйстве и при ремонтных работах.
х/ Для выполнения сварочных работ необходимо, чтобы
сварочное пламя обладало достаточной тепловой мощ-
ностью. Мощность пламени горелки определяется коли-
чеством ацетилена, проходящего за один час через ю-
релку, и регулируется наконечниками горелки. Мощ-
ность пламени выбирается в зависимости от толщины
свариваемого металла и его свойств. Количество ацети-
лена в час, необходимое на 1 мм толщины свариваемого
металла, устанавливается практикой. Например, при
сварке низкоуглеродистой стали на 1 мм толщины свари-
ваемого металла требуется 100—130 дм3 ацетилена в час.
Чтобы узнать требуемую мощность пламени, надо умно-
жить удельную мощность на толщину свариваемого ме-
талла в миллиметрах.
Пример Для сварки низкоугчеродистоп стали толщиной 4 мм
минимальная мощность сварочной горелки составит 100Х-Ц=
=400 Д'т''/ч, наибольшая — 130X4 = 520 дм3/4-
Для сварки различных металлов требуется опреде-
ленный вид пламени — нормальное, окислительное, на-
углероживающее. Газосварщик регулирует и устанавли-
вает вид сварочного пламени на глаз. При ручной сварке
сварщик держит в правой руке сварочную горелку, а в
левой — присадочную проволоку. Пламя горелки свар-
щик направляет на свариваемый металл так, чтобы сва-
риваемые кромки находились в восстановительной зоне
на расстоянии 2—6 мм от конца ядра. Конец присадоч-
ной проволоки должен находиться в восстановительной
зоне или в сварочной ванне.
105
Скорость нагрева регулируется изменением угла на-
клона (а) мундштука к поверхности свариваемого ме-
талла (рис. 40, а). Величина угла выбирается в зависи-
мости от толщины и рода свариваемого металла. Чем
толще металл и больше его теплопроводность, тем боль-
ше угол наклона мундштука горелки к поверхности
Поверхность
свариваемого
металла.
\
_______
О
5
Рис 40 Угол наклона (а) и способы перемещения мундштука го-
релки (б)
свариваемого металла. В начале сварки для лучшего про-
грева металла угол наклона устанавливают больше, за-
тем по мере прогрева свариваемого металла его умень-
шают до величины, соответствующей данной толщине
металла, а в конце сварки постепенно уменьшают, что-
бы лучше заполнить кратер и предупредить пережог
металла.
Рукоятка горелки может быть расположена вдоль
оси шва или перпендикулярно к нему. То или иное поло-
жение выбирается в зависимости от условий (удобства)
работы газосварщика, чтобы рука сварщика не нагрева-
лась теплом, излучаемым нагретым металлом.
В процессе сварки газосварщик концом мундштука
горелки совершает одновременно два движения: попе-
речное— перпендикулярно коси шва и продольное —
вдоль оси шва. Основным является продольное движение.
Поперечное движение служит для равномерного прогре-
ва кромок основного и присадочного металла и получе-
ния шва необходимой ширины.
На рис. 40, б показаны способы перемещения мунд-
штука горелки по шву. Способ 1, при котором пламя
периодически отводится в сторону, применять при газо-
106
вой сварке не рекомендуется, так как при этом возмож-
но окисление расплавленного металла кислородом воз-
духа. Способ 2— по спирали и способ 3 полумесяцем
рекомендуются при сварке металла средней толщины,
способ 4 — при сварке тонких листов.
Присадочной проволокой можно совершать такие же
колебательные движения, но в направлении, обратном
движениям конца мундштука горелки.
Конец присадочной проволоки не рекомендуется из-
влекать из сварочной ванны и особенно из восстановитель-
ной зоны пламени. Движения, совершаемые концом
мундштука горелки и концом присадочной проволоки в
процессе сварки, зависят от положения шва в простран-
стве, толщины свариваемого’ металла, рода металла и
требуемых размеров сварного шва. Для сварки швов в
нижнем положении наиболее распространено движение
полумесяцем.
В практике различают два способа сварки: правый и
левый.
Левым способом газовой сварки (рис. 41, а) на-
зывается такой способ, при котором сварка производит-
ся справа налево, сварочное пламя направляется на еше
несваренные кромки металла, а присадочная проволока
перемещается впереди пламени. Левый способ наиболее
распространен и применяется при сварке тонких и лег-
коплавких металлов. При левом способе сварки кромки
основного металла получают предварительный подогрев,
что обеспечивает хорошее перемешивание сварочной ван-
ны. При этом способе сварщик хорошо видит сваривае-
мый шов, поэтому внешний вид шва лучше, чем при пра-
вом способе.
Правым способом сварки (рис. 41, б) называ-
ется такой способ, когда сварка производится слева на-
право, сварочное пламя направляется на сваренный
участок шва, а присадочная проволока перемещается
вслед за горелкой. Мундштуком горелки при правом
способе выполняют незначительные поперечные колеба-
ния. Так как при правом способе пламя направлено на
сваренный шов, то обеспечивается лучшая защита сва-
рочной ванны от кислорода и азота воздуха и замедлен-
ное охлаждение металла шва в процессе кристаллизации.
Качество шва при правом способе выше, чем при левом.
Тепло пламени рассеивается меньше, чем при левом спо-
собе. Поэтому при правом способе сварки угол разделки
107
шва делается не 90°, а 60—70°, что уменьшает количество
наплавляемого металла и коробление изделия.
Правый способ экономичнее левого, производитель-
ность сварки при правом способе на 20—25% выше, а
Рис. 41. Способы сварки:
а — левый, б — правый
расход газов на 15—20 меньше, чем при левом. Правый
способ целесообразно применять при сварке деталей
толщиной более 5 мм и при сварке металлов с большой
теплопроводностью. При сварке металла толщиной до
3 мм более производительным является левый способ.
108
Мощность сварочной горелки для стали при правом
способе выбирается из расчета 120—150 дмэ/ч ацетиле-
на, а при левом — 100—130 дм3/ч ацетилена на 1 мм тол-
щины свариваемого металла.
Диаметр присадочной проволоки выбирается в за-
висимости от толщины свариваемого металла и способа
сварки. При левом способе сварки диаметр присадочной
проволоки c?=s/2-j-l мм, а при правом d=s[2 мм, где
s — толщина свариваемого металла, м.
§ 26. Сборка изделий под сварку, сварка
в различных пространственных положениях
Перед газовой сваркой кромки свариваемого метал-
ла и прилегающие к ним участки должны быть очищены
от ржавчины, окалины, краски и других загрязнений.
Очищают свариваемые кромки металлической щеткой и
пламенем сварочной горелки с последующей зачисткой
металлической щеткой.
Перед сваркой детали соединяют друг с другом свар-
кой в отдельных местах короткими швами с тем, чтобы
в процессе сварки зазор между ними оставался бы пос-
тоянным. Эти соединения называются прихватками.
Размеры прихваток и расстояние между ними выбирают
в зависимости от толщны свариваемого металла и длины
шва.
При сварке тонкого металла и коротких швах длина
прихваток не должна превышать 5 мм, а расстояние
между ними —50—100 мм. При сварке толстолпстовой
стали и швов значительной длины длина прихваток может
составлять 20—30 мм при расстоянии между ними 300—
500 мм. Прихватки выполняют на тех же режимах, что и
сварку. Во время сварки особое внимание необходимо об-
ращать на тщательное проваривание участка прихватки
во избежание непровара в этих местах.
Стыковые швы можно сваривать и без прихваток, в
этом случае для сохранения постоянного зазора в про-
цессе сварки листы укладывают так, чтобы они образо-
вывали между собой небольшой угол. По мере сварки
листы стягиваются за счет поперечной усадки шва и,та-
ким образом, величина зазора остается постоянной ио
всей длине шва.
От правильной и тщательной подготовки и сборки де-
талей под сварку во многом зависит качество, внешний
109
вид сварочного соединения, его надежность и прочность.
При сварке длинных швов применяется ступенча-
тая и обратноступенчатая сварка. При данных
способах сварки весь шов разбивается на участки, кото-
рые сваривают в определенном порядке. Схема наложе-
ния швов показана на рис. 42. При наложении каждого
последующего участка предыдущий участок перекрыва-
ют на 10—20 мм в зависимости от толщины свариваемо-
го металла.
Рис 42 Порядок наложения швов:
а — сварка от кромки, б — сварка от середины шза
В зависимости от положения в пространстве сварные
швы подразделяются на нижние, горизонтальные, верти-
кальные и потолочные.
Нижние швы сваривать наиболее легко, так как
расплавленный присадочный металл под действием си-
лы тяжести стекает в кратер и не вытекает из сварочной
ванны. Кроме того, наблюдение за сваркой нижнего шва
наиболее удобно. Нижние швы свариваются как левым,
так и правым способами в зависимости от толщины сва-
риваемого металла.
Вертикальные швы сваривают при малых тол-
щинах сверху вниз — правым способом (рис. 43, а) и
левым способом—-снизу вверх (рис. 43,6, в). При свар-
ке металла толщиной от 2 до 20 мм вертикальные швы
целесообразно выполнять способом двойного валика
(рис. 43, г). В этом случае скоса кромок не делают и сва-
риваемые детали устанавливают с зазором, равным по-
ловине толщины свариваемого металла. Процесс ведет-
ся снизу вверх.
При толщинах более 6 мм сварка выполняется дву-
мя сварщиками. При этом способе в нижней части стыка
проплавляется сквозное отверстие, Пламя, располагаясь
по
в этом отверстии и постепенно поднимаясь снизу вверх,
оплавляет верхнюю часть отверстия. Шов формирует-
ся на всю толщину, а усиление получается с обеих сто-
рон стыка. Затем перемещают пламя выше, оплавляя
верхнюю кромку отверстия и накладывая следующий
Рис 43. Сварка вертикальными швами:
а — сверху вниз, б, в — снизу вверх, г — схема сварки двойным валиком
Рис. 44. Сварка горизонтальных швов (а) и по-
толочных швов левым (б) и правых! (в) спосо-
бами
слой металла на нижнюю сторону отверстия и так до
полного выполнения шва.
Горизонтальные швы, при сварке которых ме-
талл стремится стечь на нижнюю кромку, сваривают
правым способом, держа конец проволоки сверху, а
мундштук горелки снизу ванны (рис. 44, а). Сварочная
ванна располагается под некоторым углом к оси шва,
что облегчает формирование шва и удерживание жидко-
го металла от стекания.
Ш
Наибольшие трудности возникают при сварке пото-
лочных швов При сварке этих швов (рис 44, б, в)
кромки нагревают до начала оплавления и в этот момент
в сварочную ванну вводят присадочую проволоку, ко-
нец которой быстро оплавляется Металл сварочной ван-
ны удерживается от стекания вниз давлением газов пла
мени Сварку лучше вести правым способом и выполнять
в несколько слоев с минимальной толщиной каждого
слоя
§ 27. Техника наложения сварных швов
Основными параметрами режима газовой сварки яв-
ляются характер и мощность сварочного пламени, диа-
метр присадочной проволоки, скорость сварки Выбор
режима зависит от вида и толщины свариваемого метал-
ла и конструкции изделия На характер газовой сварки
большое влияние оказывает техника наложения свароч-
ных швов
При многослойной сварке шов заполняется в
несколько слоев Многослойная сварка имеет ряд преи-
му ществ перед однослойной — дает меньшую зону нагре-
ва металла, обеспечивает отжиг нижележащих слоев при
наплавке последующих, дает возможность проковки
швов перед наложением последующих
Многослойная сварка выполняется короткими участ-
ками, стыки валиков в различных слоях не дол/кны сов-
падать При наложении каждого последующего слоя по-
верхность предыдущего тщательно очищается металли-
ческой щеткой до блеска
К недостаткам многослойной сварки относятся малая
производительность и большой расход газов Поэтому
многослойная сварка применяется при сварке ответст-
венных конструкции и при сварке металла большой тол-
щины
Сварку окислительным пламенем применя-
ют при сварке низкохглеродистой стали Сваркх ведут
окислительным пламенем состава ^-=1,4 при мощ-
С2Н2
пости 200дм3/ч на 1 мм толщины стали В сварочной ван-
не образуются окислы железа Для их раскисления при-
меняют сварочную проволоку Св-12ГС, Св-08Г и Св-08Г2С,
содержащую повышенные количества раскислителей—
марганца и кремния При данном способе сварки про-
112
изводительность труда повышается на 10—15% Диа-
метр присадочной проволоки берется Ь—8 мм Сварка
ведется правым способом. При этом способе увеличива-
ется производительность сварки, но требуется высокая
квалификация сварщика, так как можно перегреть ме-
талл шва, что снизит его прочностные свойства
При сварке газами-заменителями ацетилена в каче-
стве горючего газа используется пропан-бутан Для свар-
ки низкоуглеродистой стали в качестве присадочной про-
волоки используется марганцово-кремнистая сварочная
проволока Св-12ГС или Св-08ГС. Диаметр присадочной
проволоки берется на 1 мм больше половины толщины
свариваемого металла. Присадочный пруток наклоняют
к поверхности свариваемого металла на 35—40°.
Коэффициент замены ацетилена пропан-бутаном при
сварке стали ф = 0,6. Соотношение кислорода и пропан-
бутана в пламени р = 3,5—4.
Сварку с применением сжиженных газов можо вести
во всех пространственных положениях Сварка произво-
дится специальными или ацетилено-кислородными горел-
ками. Для получения пламени нормальной мощности на-
конечник горелки выбирают на два номера больше, чем
при ацетилено-кислородной сварке
Сварку городским газом производят горелкой ГЗУ
с применением присадочной проволоки Св-12ГС. Сварка
ведется окислительным пламенем. Мощность сварочного
пламени для сварки стали выбирается из расчета
180 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла Проч-
ность сварного соединения ниже, чем при сварке ацетиле-
ном.
§ 28. Деформации и напряжения при сварке
Деформации и напряжения возникают при газовой
сварке вследствие неравномерного нагрева свариваемо-
го металла. При нагреве металл начинает расширяться,
расширению препятствуют более холодные части метал-
ла, в результате препятствий расширению возникают
внутренние напряжения.
Вторичной причиной возникновения напряжений и
деформаций при сварке является усадка металла шва
при переходе из жидкого состояния в твердое. Усадкой
называется уменьшение объема металла при его остыва-
нии Усадка металла вызывает продольные н поперечные
деформации.
8—231
113
Величина расширения металла и связанная с этим
степень деформации зависят от температуры нагрева и
коэффициента линейного расширения материала. Чем
больше коэффициент линейного расширения и выше тем-
пература нагрева металла, тем больше деформации. Фор-
ма детали, размеры и положение швов также влияют на
величину деформаций при сварке. Чем сложнее форма
детали, больше в ней несимметричных швов и жестче
конструкция, тем скорее можно ожидать появления де-
формаций и напряжений при сварке.
Газовая сварка дает большую зону нагрева по срав-
нению с другими видами сварки, поэтому она вызывает
и большие деформации свариваемых изделий.
Для уменьшения деформаций при газовой сварке не-
обходимо стремиться к равномерному распределению
объема наплавляемого металла, более равномерному на-
греву детали при сварке, а также применять определен-
ный порядок наложения швов. Важно правильно выбрать
режим сварки. При сборке изделий под сварку зазор
должен быть равномерным по всей длине шва. Прихва-
тывать детали необходимо в меньшем числе точек.
Для устранения деформаций при сварке встык при-
меняют обратноступенчатый и комбиниро-
ванный порядок наложения швов (рис. 45). В этом
случае весь шов делят на участки длиною 100—250 мм.
Сварку ведут отдельными участками в порядке, отме-
ченном цифрами, и направлении, указанном стрелками.
При этих способах листы почти не будут коробиться, так
как обеспечивается более равномерное распределение
тепла вдоль шва, чем при непрерывной сварке, а потому
величина деформации уменьшается.
Для уменьшения деформаций применяется также
способ уравновешивания деформаций, при
котором имеет значение очередность наложения швов.
Очередность наложения выбирают так, чтобы последую-
щий шов вызывал деформации, обратные деформациям,
полученным при наложении предыдущего шва. При на-
ложении шва 1 (рис. 46, а) листы деформируются в од-
ну сторону, а при наложении шва 2—в противополож-
ную. В результате двутавр будет иметь наименьшую де-
формацию.
Для уменьшения деформаций применяют и способ
обратных деформаций. Сущность этого способа
заключается в том, что детали перед сваркой распола-
114
гают так, чтобы после сварки они приняли требуемое
взаимное расположение (рис. 46, б). В этом случае лис-
ты размещаются под некоторым относительно дру г друга
углом. В процессе сварки вследствие усадки металла
шва кромки сближаются и в результате этого уменьша-
ется деформация.
Рис 45 Порядок на юления швов
а — обратносгупенчатый, б, в — комбинированные
Рис. 46. Способы уменьшения деформация:
а — уравновешивание деформаций, б — обратная дефор-
мация; /, 2, 3, 4—~ последовательность наложения швов
При сварке узла из нескольких труб сначала свари-
вают отдельные элементы (рис. 47, а), которые затем
приваривают общим швом к соединяющей их детали
(рис. 47, б).
Жесткое закрепление свариваемых деталей
также применяется для уменьшения деформаций. Этот
способ находит широкое применение в условиях массо-
вого и серийного производства при сварке деталей слож-
8* Н5
ной формы. Детали закрепляют в специальных приспосо-
блениях (кондукторах), в которых производят сварку и
вынимают их только после полного охлаждения. Одна-
ко при этом способе могут возникнуть внутренние напря-
жения, для снятия которых сваренный узел подвергают
последующей термообработке.
Для уменьшения деформаций применяют также
предварительный подогрев свариваемой дета-
ли. В этом случае разность между температурой свароч-
ной ванны и температурой всей детали уменьшается, и,
Рис. 47 Порядок сварки и пос-
ледовательность наложения
швов, обеспечивающая наи-
меньшую деформацию:
а — приварка стойки, б — приварка
раскосов, /—/0 — последователь-
ность наложения швов
следовательно, будут уменьшаться деформации от на-
грева в процессе сварки. Данный способ нашел широкое
применение при ремонте изделий из чугуна, алюминия,
бронзы, высокоуглеродистых и легированных сталей.
Изделия подогревают в специальных горнах, печах, ин-
дукторах.
В некоторых случаях рекомендуется проковывать
шов. Проковку проводят как в горячем, так и в холодном
состоянии. Проковка металла шва улучшает механиче-
ские свойства наплавленного металла и в значительной
степени уменьшает усадку.
Кроме того, для снятия возникших при сварке напря-
жений и улучшения структуры металла шва и зоны тер-
мического влияния применяется термическая обработка.
§ 29. Термическая обработка
сварных соединений
В термическую обработку сварных изделий входит
термическая подготовка деталей перед сваркой, терми-
ческая обработка в процессе сварки и термическая обра-
ботка готового сварного изделия. Термическая подготов-
ка деталей перед сваркой выполняется для улучшения
свариваемости металла. Поэтому свариваемую сталь
116
перед сваркой рекомендуется подвергать отжшу или
высокому отпуску, режимы которых зависят от состава
стали
Выбор теплового режима сварки зависит от свойств
свариваемых металлов и сплавов, жесткости конструк-
ции и состояния ее при сварке При сварке черных ме-
таллов термический режим состоит в подогреве сваривае
мых деталей. Причем для стали чем выше склонность ее
к закатке и трещинам, тем выше должна быть темпера-
ту ра подогрева
Термическая обработка после сварки проводится
для снятия напряжений, полученных в результате сварки
и для улучшения механических свойств При сварке
применяют следующие виды термическоп обработки
Отжиг для снятия внутренних напряже
ний После сварки изделие помещают в нагреватель-
н\ю печь, нагрев осуществляют постепенно Для низко-
и среднеуглеродистых сталей температура нагрева дости-
гает 600—680°С После нагрева изделие выдерживают
в печи при этой температуре в течение 2,5 мин на 1 мм
толщины металла, и охлаждают вместе с печью
Для полного отжига стальное изделие нагревают до
температуры 820—930° С, выдерживают при этой темпе-
ратуре и затем медленно охлаждают Время выдержки
изделия при данной температуре такое же, как и при от-
жиге для снятия напряжений, но не менее 30 мин Затем
изделие охлаждают вместе с печью со скоростью 50—
75° С в час до температуры 300° С, после чего его выни-
мают из печи и охлаждают на воздухе При полном от-
жиге устраняются внутренние напряжения и улучшает-
ся структура металла Металл становится мелкозернис-
тым и более пластичным
Нормализация —это термическая обработка,
подобная отжигу, но с более быстрым охлаждением из-
делий, которое обычно проводят на воздухе. При норма-
лизации сварное изделие нагревают до температуры
850—900° С, выдерживают при этой температуре и затем
охлаждают на воздухе В этом случае металл шва и
околошовной зоны приобретает мелкозернистую струк-
ту ру, повышается его прочность и твердость
Отпуск применяется для сталей, склонных к за-
калке, для уменьшения внутренних напряжений и хруп-
кости Изделие нагревают до температуры 400—700° С,
выдерживают при этой температуре из расчета 2,5 мин
117
на 1 лм толщины металла, медленно охлаждают вместе
с иечыо до нормальной температуры. Поскольку изделия
в этом случае нагреваются до температуры, лежащей
ниже критической (723°С), структурных изменений в
сварном шве и околошовной зоне не происходит.
Для каждой марки стали существуют свои режимы
отпуска и скорости охлаждения, которые указываются в
технических условиях на термообработку.
Нагрев для термической обработки может произво-
диться в печах, горнах, ямах, а также с помощью индук-
торов. Для местного нагрева применяют сварочные го-
релки. Местный нагрев пла-
менем сварочной горелки
используют также для прав-
ки изделий после сварки.
Мощность горелки берут
из расчета 300 дм3/ч на 1 мм
толщины нагреваемого ме-
таллла. Сварочным пламе-
нем нагревают выпуклую
Пссле правка
к
Зена нагрева -
\Мс правка
часть изделия, которую не-
Рис 48. Правка изделий обходимо выправить (рис.
местным нагревом 48). При нагреве металл
стремится расшириться, но
этому препятствуют его холодные части, в металле воз-
никают напряжения сжатия, вызывающие деформацию
сжатия. При охлаждении на этом участке возникают об-
ратные напряжения растяжения, которые и выпрямляют
изделие.
Подогревают стальные изделия до 650—900° С, что
соответствует темно-красному цвету. Скорость переме-
щения пламени при нагреве — 500—600 мм/мин. Чем
быстрее выполняется нагрев, тем успешнее проводится
процесс правки изделия.
§ 30. Сварка листового материала, труб
и ремонтная сварка
Детали из листового материала толщиной до 1 мм
сваривают без присадочного металла. У листов в месте
сварки делают отбортовку кромок. Сложенные вместе
листы сваривают пламенем сварочной горелки расплав-
лением отбортованных кромок.
118
Более толстые листы сваривают с применением при-
садочной проволоки. Между листами делают зазор, ко-
торый должен соответствовать толщине свариваемого
металла, и скрепляют между собой прихватками. Для
того чтобы во время выполнения прихваток зазор не
уменьшился, между листами устанавливают прокладки
которые затем удаляются. Для стягивания кромок лис
товых конструкций и их закрепления применяют болто
вые стяжные устройства и
струбцины.
При сварке длинных
швов листовых конструкций
применяют обратноступен-
чатый способ сварки.
При изготовлении короб-
чатых конструкций (рис.
49) вначале сваривают уг-
ловые швы 1, 2, 3 боковых
Рис. 49. Порядок сварки
коробчатого изделия
стенок, затем стенки прива-
риваются к днищу швами 4, 5, 6 и 7. Заканчивается из-
готовление сваркой вертикального шва 8. Указанный по-
рядок сварки дает наименьшее коробление изделия. При
толщине свариваемого металла более 5 мм применяется
V- или Х-образная разделка кромок.
Сварка труб. Широкое применение получила газовая
сварка труб небольшого диаметра (до 100 мм), особен-
но при монтаже систем отопления и горячего водоснаб-
жения, водопроводов, газопроводов и других трубчатых
конструкций.
Трубы сваривают чаще всего встык, так как стыковые
соединения требуют наиболее простой подготовки кро-
мок, наименьших затрат времени и расхода горючего
газа.
При толщине стенок труб до 5 мм сварку проводят
без разделки кромок, а стык собирают с зазором 1,5—
2 мм. При сварке труб с толщиной стенок более 5 мм
применяют одностороннюю разделку кромок под углом
70—90°, оставляя притупление от 1,5 до 2,5 мм. Притуп-
ление необходимо для того, чтобы при сварке кромки не
проплавлялись и расплавленный металл не протекал
внутрь трубы.
В зависимости от назначения конструкции использу-
ют и другие способы стыковки труб — без скоса кромок
с подкладным кольцом, с раструбом и вставным кольцом.
119
Перед сваркой трубы выравнивают так, чтобы осп их
совпадали, и прихватывают. Для центровки труб приме-
няют центраторы и другие приспособления. Сварку труб
можно выполнять как левым, так и правым способами.
Если трубу можно поворачивать, то сварку производят
в нижнем поло/кении. Неповоротный стык сваривают во
всех пространственных положениях, что является наибо-
лее трудным для сварщика.
Рис. 50. Последоватечьность сварки труб диаметром:
а — 200— 300 мм, б — 500—600 мм, в — сварка без поворота
При сварке труб большого диаметра (300 мм и бо-
лее) сварку начинают с какой-либо точки окружности
трубы и выполняют четырьмя отдельными участками,
как показано на рис. 50, а. При сварке труб диаметром
500—600 мм сварку могут вести одновременно два свар-
щика. Вначале заваривают верхнюю часть трубы на уча-
стках 1 и 2 (рис. 50, б), затем грубу поворачивают и так-
же одновременно заваривают участки 3 и 4. Если пово-
рачивать трубу нельзя, то участки 3 и 4 сваривают
потолочным швом в порядке, указанном на рис. 50, в
пунктирными стрелками.
Ремонтная сварка. При ремонтных работах часто
приходится заваривать трещины, возникшие в сварных
швах и в основном металле. При заварке трещин необ-
ходимо предварительно засверлить концы трещины, что-
бы при нагреве трещина не распространялась дальше.
В деталях из низкоуглеродистой стали концы трещин
можно не засверливать. При толщине металла свыше
3 мм трещину разделывают с одной или двух сторон в
зависимости от толщины завариваемого изделия. Трещи-
на заваривается от середины к краям. Если протяжен-
ии
несть трещины более 500 мм, то сварку ведут участками
обратноступенчатьпм методом. Кромки трещины перед
сваркой должны быть зачищены до металлического бле-
ска. Небольшие трещины завариваются в одном направ-
лении.
При ремонте закрытых сосудов из-под горючих ве-
ществ необходима тщательная очистка тары от остатков
горючих продуктов, так как остатки их могут образовы-
вать взрывоопасные соединения с воздухом. Тару про-
мывают горячей водой с каустической содой.
При заварке сосудов из-под нефтепродуктов исполь-
зуется способ Г. А. Медведева, при котором сосуд запол-
няется отработанными газами двигателей внутреннего
сгорания. Подача газов производится непрерывно и в
процессе сварки. Заварка осуществляется обычным спо-
собом с применением присадочной проволоки. Пламя
горелки зажигают и гасят в стороне от завариваемой
тары.
§ 31. Сварка сосудов и газопроводов
К сварке сосудов, газопроводов и их элементов до-
пускаются сварщики, имеющие удостоверения на право
выполнения сварочных работ, выданные в соответствии
с Правилами испытания газосварщиков и электросвар-
щиков, утвержденными Госгортехнадзором СССР.
В сварных сосудах в основном применяются стыко-
вые соединения. Днища сосудов должны иметь элепти-
ческую форму. Сварные соединения втавр допускаются
только в случае приварки плоских днищ, фланцев или
штуцеров.
В стыковых сварных соединениях элементов с раз-
личной толщиной стенок должен быть обеспечен плав-
ный переход от одного элемента к другому. Сварные швы
должны быть доступными при изготовлении сосудов. Пе-
ресечение сварных швов при ручной газовой сварке не
допускается.
В случае приварки опор или других элементов к кор-
пусу или днищу сосуда расстояние между сварным швом
сосуда и швом приварки должно быт не менее толщины
стенки.
Все сварные соединения сосудов и их элементов дол-
жны подвергаться тщательному контролю. Дефекты, об-
наруженные в процессе изготовления, монтажа и испы-
121
тания, должны быть устранены с последующим контро-
лем исправленных участков.
Сортамент труб, материалы для фасонных частей, ти-
пы и конструкции запорной арматуры, применяемые для
сооружения газопроводов, определяются в соответствии
с требованиями СНиП 1-г 8—66.
На применяемые для изготовления газопроводов тру-
бы должны быть сертификаты заводов-изготовителей.
Применяемая для сварки присадочная проволока также
должна иметь сертификат, а при отсутствии его — под-
вергаться проверке путем механических испытаний об-
разцов, которые вырезаются из пробных сварных стыков.
Газовую сварку применяют для газопроводов
диаметром не более 150 мм, при толщине стенок не бо-
лее 5 мм. Перед сборкой и сваркой труб их очищают от
попавших внутрь посторонних предметов, поверхность
свариваемых кромок зачищают до металлического бле-
ска. Ручная газовая сварка газопроводов выполняется
только в один слой.
Контроль за сваркой газопроводов включает провер-
ку качества применяемых материалов; пооперационный
контроль сборки и сварки стыков; проверку качества
стыков внешним осмотром и физическими методами
контроля; механические испытания образцов, вырезан-
ных из контрольных стыков.
Пооперационный контроль состоит в проверке пра-
вильности сборки и сварки стыков. Высота усиления
должна составлять от 1 до 3 мм, но не более 40% тол-
щины стенки труб, а ширина шва не должна превышать
2,5 толщины стенки трубы. Для подземных газопроводов
диаметром 50 мм и более проверке физическими метода-
ми контроля (просвечивание рентгеновским и гамма-из-
лучением, магнитный метод) подлежит следующее коли-
чество сварных стыков (в % от общего числа):
газопроводы низкого давления (до 0,05 кгс/см2 включитель-
но) .............................................. 5%
то же, среднего давления (от 0,05 до 3 кгс/см2) .... 10%
то же, высокого давления (от 3 до 6 кгс/см2)....50%
то же, высокого давления (от 6 до 12 кгс/см2).100?®
При этом проверяется не менее чем по одному сты-
ку из числа стыков, сваренных каждым сварщиком на
каждом объекте
Сварные стыки газопроводов при проверке их физи-
ческими методами контроля бракуются при наличии
122
следующих дефектов: трещин; непровара по сечению
шва; непровара глубиной свыше 10% корпя шва; шлако-
вых включений или раковин по группам А и В (ГОСТ
7512—75) размером по глубине шва более 10% для труб
толщиной стенки до 20 мм; шлаковых включений, распо-
ложенных цепочкой или сплошной линией вдоль шва по
группе Б (ГОСТ 7512—75) при суммарной длине свыше
200 мм на 1 м шва; скоплений газовых пор на отдельных
участках шва по группе В (ГОСТ 7512—75) свыше 5 шт.
на 1 см2 площади шва; газовых пор, расположенных в
виде сплошной сетки. Если дефектная часть шва менее
30% его длины, разрешается исправление стыка выруб-
кой дефектной части и заваркой заново, после чего про-
веряется физическими методами контроля вся длина
сварного шва.
Для механических испытаний из стыка вырезают по
три образца для испытаний на изгиб и на растяжение.
После сварки и проверки газопровода его испы-
тывают на прочность и плотность. Перед этими испыта-
ниями газопровод должен быть продут воздухом. Испы-
тания на прочность и плотность, за исключением надзем-
ных и внутрицеховых газопроводов с давлением свыше
3 кгс/см2, производятся воздухом. Величины испытатель-
ных давлений на прочность и плотность для подземных и
надземных газопроводов приведены в табл. 15.
15. Испытательные давления для подземных и надземных
газопроводов
Давление на газопроводе Испытательное давление, кгс/см-
на прочность на плотность
Низкое (до 0,05) 3,0 1,0
Среднее (от 0,05 до 3) 4,5 3,0
Высокое (от 3 до 6) 7,5 6,0
» (от 6 до 12) 15,0 12,0
Продолжительность испытания газопровода на плот-
ность составляет не менее 24 ч. Дефекты сварных швов,
выявленные; при испытании, исправляются вырубкой и
повторной сваркой. После устранения дефектов качество
сварных соединений должно быть заново проверено.
123
Контрольные вопросы
1 При каких ви iax работ применяется газовая сварка1
2 Как изменяется потожение горелки в процессе сварки и как
перемещают конец мхндштука горелки и конец присадочной проволоки
при caapi с
3 Че 1 опичаются левый и правый способы сварки и когда они
примснчются1
4 Как под! отав щвают и собирают изделия под сварку’
5 Как сваривают вертикальные и пото точные швы*’
6 Отчего возникают деформации и напряжения при тазовой
сварке'’
7 Какие существуют способы уменьшения деформаций при свар
ке и в чем сущность каждого способа’
& Что называется термической обработкой сварных соединен миJ
9 Катите основные технологические особенности встречаются при
газовой сварке труб и газопроводов’
ГЛАВА VII. АППАРАТУРА
ДЛЯ КИСЛОРОДНОЙ РЕЗКИ
§ 32. Основные условия резки металлов
Кислородной резке подвергаются только те металлы
и сплавы, которые удовлетворяют следующим основным
у словиям
1 Температура воспламенения металла в кислороде
должна быть ниже температуры его плавления. Лучше
всех металлов и сплавов этому требованию удовлетворя-
ют низкоуглеродистые стали, температура воспламене-
ния которых в кислороде — около 1300° С, а температу-
ра плавления — около 1500° С. Увеличение содержания
углерода в стали сопровождается повышением темпера-
туры воспламенения в кислороде с понижением темпера-
туры плавления Поэтому с увеличением содержания уг-
лерода кислородная резка сталей ухудшается.
2 Температура плавления окислов металлов, образу-
ющихся при резке, должна быть ниже температуры
плавления самого металла, в противном случае туго-
плавкие окислы не будут выдуваться струей режущего
кислорода, что нарушит нормальный процесс резки Это
му условию не удовтетворяют высокохромистые стати и
алюминий При резке высокохромистых сталей образу-
ются тугоплавкие окислы с температурой плавтения
21’00° С, а при резке алюминия — окисел с температурой
121
плавления около 2050° С. Кислородная резка их невоз-
можна без применения специальных флюсов.
3. Количество тепла, которое выделяется при сгора-
нии металла в кислороде, должно быть достаточно боль-
шим, чтобы поддерживать непрерывный процесс резки.
При резке стали около 70% тепла выделяется при сгора-
нии металла в кислороде и только 30% общего тепла по-
ступает от подогревающего пламени резака.
4. Образующиеся при резке шлаки должны быть жид-
котекучими и легко выдуваться из места реза.
5. Теплопроводность металлов и сплавов не должна
быть слишком высокой, так как тепло, сообщаемое подо-
гревающим пламенем и нагретым шлаком, будет интен-
сивно отводиться от места реза, вследствие чего процесс
резки б)дет неустойчивым и в любой момент может пре-
рваться.
При резке стали сгорание железа в кислороде проте-
кает по реакциям:
Fe + 0,5О2 = FeO + 64,3 ккал/кг
Fe + 1,5О2 = Fe2O3 + 198,5 ккал/кг
Fe + 2О2 = Fe3O4 + 266,9 ккал/кг
Из уравнений следует, что на сгорание 1 кг железа
расходуется 0,38 кг или 0,27 дм3 кислорода, или на 1 см3
железа расходуется 2,1 дм3 кислорода. Действительный
расход кислорода при резке выше, так как от 30 до 50%
кислорода режущей струи тратится на удаление шлака
из реза.
В момент начала газовой резки подогрев осуществля-
ется только подогревающим пламенем. Кроме этого, по-
догревающее пламя на всем протяжении реза подогрева-
ет переднюю верхнюю кромку разрезаемого металла впе-
реди струи режущего кислорода до температуры воспла-
менения, обеспечивая тем самым непрерывность процес-
са резки. Мощность подогревающего пламени зависит
от толщины и химического состава разрезаемого метал-
ла и сплава. Мощность подогревающего ацетилено-кис-
лородного пламени для низкоуглеродистой стали в зави-
симости от ее толщины составляет:
Толщина ратре-
зпемой стали, мм 3—25 25- 50 50- 100 100-200 200-300
Мощность пламе-
ни, м3/ч , , , , 0,3—0,4 0,4—0,5 0,5-0,6 0,6-0,7 0,7—0,8
125
Чем меньше толщина разрезаемой стали, тем боль-
шею роль играет подогревающее пламя. При резке ста-
лей толщиной до 5 мм 80% общего количества тепла со-
ставляет тепло подогревающего пламени. С увеличением
толщины разрезаемого металла роль подогревающего
пламени в передаче тепла снижается. При резке сталей
толщиной 25 мм подогревающее пламя передает метал-
лу 29%, остальное тепло получается за счет реакций
окисления железа. Максимальная температура пламени
находится на расстоянии 2—3 мм от конца ядра, поэтому
для наиболее эффективного нагрева расстояние от конца
ядра до поверхности разрезаемого металла должно со-
ставлять 2—3 мм Подогревающее пламя надо регулиро-
вать на несколько повышенное содержание кислорода,
так как слегка окислительное пламя обеспечивает интен-
сивный нагрев и улучшает качество реза.
Сжигание металла и удаление продуктов сгорания из
реза осуществляется струей режущего кислорода. Коли-
чество кислорода, проходящего через сопло мундштука,
зависит от конструкции сопла, давления кислорода и ско-
рости истечения струи. При газовой резке требуется оп-
ределенное количество кислорода. Недостаток его приво-
дит к неполному сгоранию железа и неполному удале-
нию окислов, а избыток кислорода охлаждает металл.
Количество кислорода, необходимое для полного окис-
ления разрезаемого металла, определяется количеством
сжигаемого металла и средним расходом на его сжига-
ние
Струя режущего кислорода должна вызывать непре-
рывное окисление по всей толщине разрезаемого метал-
ла, поэтому скорость перемещения резака должна соот-
ветствовать скорости окисления металла по всей толщи-
не. Скорость окисления зависит от скорости истечения
кислородной струи. Струя режущего кислорода должна
обеспечивать равномерную ширину реза по всей толщине
разрезаемого металла. Расход кислорода на выдувание
образующихся в результате резки окислов из узкого ре-
за должен быть большим, чем из широкого. Это проис-
ходит из-за того, что при узком резе происходит большая
сцепляемость образующихся в процессе резки шлаков с
кромками, а при увеличении ширины реза удаляемость
шлаков облегчается.
Характеристика режущей струи кислорода зависит
от формы (профиля) каналов сопла мундштука и их раз-
126
меров, давления кислорода перед соплом, расхода кисло-
рода в единицу времени, давления внутри сопла и ско-
рости истечения.
При толщине разрезаемого металла от 10 до 350 мм
наиболее широкое распространение получили сопла со
ступенчатым расширением на выходе (рис. 51, а). Эти
сопла применяются при давлении кислорода от 3 до
12 кгс/см2. При давлении режущего кислорода на входе
в сопло до 3 кгс/см2
применяется простое
цилиндрическое сопло
без расширения на вы-
ходе (рис. 51,6). Эти
сопла нашли примене-
ние при резке металла
толщиной до 10 мм и
свыше 350 мм. Наи-
меньшие потери давле-
ния режущего кисло-
рода обеспечивают
мундштуки, сопла ко-
торых имеют кониче-
ское расширение на
выходе (рис. 51,8).
Большое влияние
на процесс кислород-
ной резки оказывает
давление кислорода,
которое выбирают
в зависимости от
Рис. 51 Форма выходных каначов
режуших сопл в мундштуках.
я — со ступенчатым расширением, б —
без расширения на выходе, в —с кони-
ческим расширением на выходе, —
диаметр горлового сечения, ds — диа-
метр выходного сечения
толщины разрезаемого металла и конструкции сопла.
На качество разрезаемых кромок большое влияние
оказывает чистота режущего кислорода. От чистоты кис-
лорода зависит его удельный расход и производитель-
ность резки. В техническом кислороде содержится от
0,2 до 2% азота, аргона и других примесей. С понижени-
ем чистоты кислорода интенсивность окисления железа
замедляется, продолжительность резки и расход кисло-
рода возрастают. Для компенсации пониженной чистоты
кислорода приходится у величивать его расход или умень-
шать скорость резки. При понижении чистоты кислорода
на 1% удельный расход кислорода возрастает на 25—
30%, а продолжительность резки — на 10—15%. Чистота
кислорода в зияет и на качество разрезаемых кромок.
127
При кислородной резке наиболее хорошие результаты
можно получить при чистоте кислорода 99,7%.
§ 33. Резаки для ручной резки
Резаки слркат для смешения горючего газа с кисло-
родом, образования подогревающего пламени и подачи
к разрезаемому металлу струи режущего кислорода.
Ручные резаки для газовой резки классифицируются
по следующим признакам:
Рис 52 Принципиальная схема ацетилено-кислородного ин-
жекторною резака
по роду горючего газа, на котором они работают —
для ацетилена, газов-заменителей, жидких горючих;
по принципу смешения горючего газа и кислорода —
на инжекторные и безынжекторные;
по назначению — на универсальные и специальные,
по виду резки — для разделительной, поверхностной,
кислородно-флюсовой, копьевой.
В настоящее время широкое применение получили
универсальные резаки. К универсальным резакам предъ-
являются следующие основные требования: возможность
резки стали толщиной от 3 до 300 мм и в любом направ-
лении. устойчивость против обратных ударов; малая
масса и удобство в обращении.
Как и сварочные горелки, резаки имеют инжекторное
устройство, обеспечивающее нормальную работу при
любом давлении горючего газа. Инжекторный резак от-
личается от инжекторной горелки тем, что имеет отдель-
ный канал для подачи режущего кислорода и специаль-
ную головку, которая представляет собой два сменных
мундштука — внутренний и наружный.
12а
Ацетилено-кислородный инжекторный резак (рис. 52)
состоит из двух основных частей — ствола и наконечни-
ка. Ствол состоит из рукоятки 7 с ниппелями 5 и 6 для
присоединения кислородного и ацетиленового рукавов,
корпуса 8 с регулировочными кислородным 4 и ацетиле-
новым 9 вентилями, инжектора 10, смесительной камеры
12, трубки 13, головки резака 1 с внутренним мундшту-
ком 14 и наружным 15, трубки режущего кислорода 2 с
вентилем 3. Ствол присоединяется к корпусу 8 на-
кидной гайкой 11.
Кислород из баллона поступает в резак через нип-
пель 5 и в корпусе разветвляется по двум каналам.
Часть газа, проходя через вентиль 4, направляется в
инжектор 10. Выходя из инжектора с большой скоростью,
струя кислорода создает разрежение и подсасывает аце-
тилен, образующий с кислородом в камере 12 горючую
смесь, которая проходя через зазор между наружными и
внутренними мундштуками, сгорает, образуя подогрева-
ющее пламя.
Другая часть кислорода через вентиль 3 поступает
в трубку 2 и, выходя через центральный канал внутрен-
него мундштука 14, образует струю режущего кислорода.
Основной деталью резака является мундштук, кото-
рый в процессе резки быстро изнашивается. Для получе-
ния качественного реза необходимо иметь правильные
размеры и необходимую чистоту каналов мундштука.
Л1ундштуки, которые используются в резаках, разделя-
ются на две группы. К первой группе относятся цельные
неразборные мундштуки (рис. 53, а).
Ко второй группе относятся составные мундштуки, со-
стоящие из двух самостоятельных мундштуков. Такие
мундштуки имеют кольцевую щель для выхода горючей
смеси (рис. 53, б). Горючая смесь поступает по кольце-
вому зазору между внутренним и наружным мундштука-
ми. По центральному каналу внутреннего мундштука
подается режущий кислород.
Конструкции многосопловых составных мундштуков
изображены на рис. 53, в, г. Составные резаки с кольце-
вой щелью легче изготовлять и заменять.
Универсальный ацетилен о-к и с л о р о д-
цый резак инжекторного типа «Пламя-62»
(рис. 54) предназначен для ручной разделительной рез-
ки стали кислородной струей с использованием подогре-
вающего пламени. Он обеспечивает резку углеродистых
9-231
129
в низколегированных сталей-толщиной от 3 до 300 мм.
Резак укомплектовывается тележкой- и циркулем, ко-
торые облегчают выполнение резки, так как в этом слу-
чае нет необходимости держать резак на весу. Резак из-
готовляется с двумя наружными мундштуками № 1 и 2 и
пятью внутренними мундштуками № 1, 2, 3, 4 и 5. Тележ-
Рис. 53. Схемы конструкций мундштуков
а — неразборные, б — составные, в, г — многосопловые
ка позволяет поддерживать постоянным расстояние меж-
ду мундштуками и поверхностью металла. Для вырезки
круглых отверстий и дисков диаметром до 800 мм слу«
жит циркульное устройство.
Перед началом работы резака необходимо подобрать
мундштуки в соответствии с толщиной разрезаемого ме-
талла, а перед присоединением ацетиленового рукава—>
проверить инжекцию. Мундштуки прочищают алюмини-
евой или медной иглой. При необходимости погасить
пламя в первую очередь закрывают ацетиленовый вен-
тиль, а затем кислородный.
130
Резак «Факел» (рис. 55) инжекторного типа пред-
назначен для ручной разделительной резки стали с ис-
пользованием горючей смеси ацетилена и кислорода, ко-
торая, сгорая, образует подогревающее пламя. Он
обеспечивает резку углеродистых и низколегированных
сталей толщиной от 3 до 300 мм.
Рис. 54. Универсальный ацетилено-кислородный резак «Пламя-62»:
/ — мундштук подогревающего пламени, 2 — мундштук режущего кислорода,
3 — крепление тележки, 4 — головка резака, 5 — трубка режущего кислорода,
6 — трубка газовой смеси подозревающего пламени, 7 — вентиль режущего
кислорода, 8 — вентиль ацетилена, 9 — вентиль подогревающего кислорода,
10 — инжектор, 11, /2 — накидные гайки
Рис. 55. Схема резака «Факел»
9*
131
Резак изготовляется с пятью внутренними мундшту-
ками н двумя наружными и комплектуется циркульным
устройством и тележкой. Масса резака—1,78 кг. Резак
необходимо содержать в чистоте, прилипшие к мундшту-
ку металлические брызги необходимо снимать наждач-
ной шкуркой или мелким напильником. Резаку «Факел»
присвоен государственный Знак качества.
Рис. 56. Схема резака РУА-70
Резак универсальный РУА-70 предназначен
для ручной резделительной резки стали с использовани-
ем в качестве горючего газа ацетилена. Резак является
резаком инжекторного типа и отличается от других ре-
резаков тем, что узел инжекции резака находится в го-
ловке (рис. 56).
Резак состоит из головки с инжектором и мунд-
штуком, корпуса и рукоятки. На рукоятке 3 имеются
ниппели 1 и 2 для подачи ацетилена и кислорода. Кисло-
род, проходя через ниппель в корпус 4, распределяется на
два капала, через вентиль 6 он подается в головку реза-
ка 7, а через вентиль 5 — в инжектор 8, а из него в сме-
сительную камеру 9. Выходящий из инжектора кислород
создает разрежение, что обеспечивает подсос ацетилена
в смесительную камеру. Горючая смесь ацетилена и кис-
лорода подается в кольцевой зазор, образованный внут-
ренним мундштуком 10 и наружным 11. Резак оснащает-
ся тележкой, которая обеспечивает постоянный зазор
между головкой резака и металлом.
Универсальные резаки инжекторного
типа «Ракета I» и «Ракета II» (рис. 57) предназначены
для ручной разделительной кислородной резки низкоуг-
леродистых сталей толщиной от 3 до 300 мм. Резак «Ра-
кета I» работает на ацетилене, резак «Ракета II» — на
газах-заменителях ацетилена.
132
У резаков «Ракета I» и «Ракета II» узел инжекции на-
ходится не в корпусе, а в головке резака. Резаки со-
стоят из ниппелей для присоединения шлангов горючего
газа и кислорода. Кислородный рукав присоединяется к
штуцеру, имеющему правую резьбу, а рукав горючего
газа — к штуцеру, имеющему левую резьбу. Перед при-
соединением ацетиленового шланга проверяют подсос.
Рис. 57. Внешний вид универсального резака типа «Ракета*
16. Техническая характеристика резаков типа «Ракета»
Толщина разрезаемой стали, мм
Показатели
2—5 5—25 25—50 50—100
100—
200
200-
300
Номер наружного мунд-
штука .....................
Номер внутреннего мунд-
штука .....................
Давление кислорода в ра-
бочей камере редуктора,
кгс/см2....................
Давление ацетилена,
кгс/см2....................
Давление газа-замените-
ля, кгс/см2................
Расход кислорода, м3/ч .
Расход ацетилена, м’/ч
Расход газа-заменнтеля,
м’/ч.
пропан-бутан . . . .
природный 1 аз . . . .
Масса, кг................
1 2
3 4
6 8
0,01
0,2
10,0 15,0
0,8 0,9
0,5 0,6
1,3 1,4
1,07
2
5
10
26
1,0
0,7
1,6
2
5
12
40
1.2
0.8
1.9
1 1
1 2
3 4
Примечание Приведенные в таблице чанные давления и раскол аце-
тилена откосятся к резаку «Ракета I», а давление и расход газов чменисе-
лел — к ретаку «Ракета П».
133
17. Техническая характеристика резаков тина «Маяк»
Толщина разрезаемой стали, мм
Показатели
5-25 25-50 50-100 200
200—
350
Номер наружного мунд-
штука ....................
Номер внутреннего мунд-
штука ....................
Расход кис юрода, м3/ч .
«Маяк-1» — расход ацети-
лена, м3/ч . ..........
«Маяк-П» •— расход про-
пан-бутана, м3/ч..........
«Маяк-1» — масса с те-
лежкой, кг................
«Маяк-П» — масса без
тележки, кг...............
1 2
3 4
9,43 15,0
0,8 0,9
0,5 0,6
1,78
1,25
Резаки комплектуются тележкой и циркульным уст-
ройством.
Техническая характеристика резаков «Ракета I» и
«Ракета II» приведена в табл. 16.
Резаки для газов-заменителей ацетиле-
н а (пропан-бутана, метана, природного и городского га-
за) имеют такое же устройство, как и ацетилено-кисло-
родные резаки. Их отличие заключается в том, что они
имеют большие проходные каналы для горючего газа в
инжекторе, смесительной камере и мундштуках. Увеличе-
ние сечения проходных каналов обеспечивает необходи-
мый расход горючего газа для получения соответствую-
щей мощности подогревающего пламени. Для резки на
газах-заменителях ацетилена применяют следующие
марки резаков: РЗР-62, «Ракета II» и РЗР-2, «Маяк-11».
Схема резаков «Маяк-I» и «Маяк-П» аналогична ре-
заку «Факел», описанному выше. Техническая характе-
ристика ручных резаков «Маяк-I» и «Маяк-П» приведе-
на в табл. 17.
Ручной резак РЗР-2 предназначен для ручной
кислородной резки сталей больших толщин. Резак отно-
сится к резакам с внутрисопловым смешением горючего
газа и подогревающего кислорода. Резак имеет раздель-
ную подачу рабочих газов. Для подогревающего пламе-
ни в качестве горючего газа используется технический
пропан.
134
18. Техническая характеристика резака РЗР-2
Номер внутреннего мундштука
Показатели 1 1 2 1 3
Толщина разрезаемой стали, мм .
Расстояние между торцами мунд-
штука и поверхностью разрезаемого
металла, мм........................
Расход, м3/ч:
кислорода .... ...............
пропана ......................
Давление, кгс/см2:
режущего кислорода на входе в
резак ..........................
пропана ......................
Габаритные размеры резака, мм .
Масса, кг.......................
300—400 500—600 700—800
15 15 20—30
45—55 2,5—3,3 70—80 4—5 100-115 6—7
5—7,5 6-7,5 6—7,5
Не ниже 0,5
1100X470X190
5,5
Питание резака кислородом и пропаном возможно
от рампы или от цехового трубопровода. Давление кис-
лорода в трубопроводе должно быть не ниже 10 кгс/см2,
пропана — не ниже 2 кгс/см2. К головке резака накидной
гайкой присоединяются наружный и внутренний мунд-
штуки. Подача горючего газа, режущего и подогреваю-
щего кислорода регулируется вентилями. Давление ре-
жущего кислорода контролируется манометром. Для
поддержания постоянного расстояния между торцом
мундштука и поверхностью разрезаемого металла резак
комплектуется двухколесной тележкой, а для резки в
труднодоступных местах — одноколесной тележкой. Ро-
лики тележки изготовлены из жаростойкой стали и за-
щищены щитками от попадания брызг и шлака. Техни-
ческая характеристика резака приведена в табл. 18.
§ 34. Керосинорезы
Для кислородной резки низкоуглеродистых сталей с
использованием в качестве горючего керосина применя-
ются керосинорезы двух типов — с испарением и распы-
лением горючего.
Керосинорез, работающий по принципу испаре-
ния горючего, имеет испарительную камеру с асбесто-
вой набивкой. В камеру поступает керосин, для испаре-
135
ния которого камера подогревается дополнительным
пламенем.
Керосинорезы, работающие по принципу распы-
ления, имеют специальное распылительное устройство,
проходя через которое жидкое горючее распыляется, в
распыленном виде поступает в мундштук и там испаря-
ется.
Л А
Керосинорез состоит из двух основных частей: бачка
для горючего и резака. Бачок для горючего устанавли-
вается на расстоянии не менее 5 м от баллона с кисло-
родом и не более 3 м от рабочего места резчика. Бачок
для жидкого горючего предназначен для подачи под
давлением керосина или бензина в специальный резак
или горелку, которые работают на жидком горючем. Для
питания керосинорезов в настоящее время применяются
бачки двух типов: БГ-63 и БГ-68.
136
Бачок для жидкого горючего представляет собой
сварной цилиндрический сосуд с сферическим днищем и
сферической крышкой. Бачок БГ-68 (рис 58) состоит из
корпуса 5, воздушного насоса 1, запорного вентиля с ма-
ховичком 4, штуцера для заливки горючего 8, спускной
пробки и штуцера 7 для присоединения шланга, по кото-
рому горючее из бачка попадает в горелку или резак,
душки 3 и кольца 6.
Горючее для подачи в горелку или резак вытесняется
из бачка воздухом под давлением до 3 кгс/см2. Давление
создается ручным воздушным насосом. Воздух из насоса
по трубке, припаянной к корпусу клапана, поступает в
пространство над горючей жидкостью. Бачок заполняют
горючей жидкостью на 3/4 полезной емкости бачка через
штуцер 8 для заливки горючей жидкости. Штуцер вва-
ривается в верхнюю сферическую крышку. При отборе
горючего давление в бачке будет падать, поэтому необ-
ходимо периодически подкачивать воздух ручным воз-
душным насосом 1. Давление в бачке контролируется
манометром 2. Масса бачка БГ-68—4,0 кг.
Перед заливкой горючей жидкости в бачок необходи-
мо убедиться в его чистоте, проверить исправность мано-
метра и ручного воздушного насоса. При заливке горю-
чее фильтруется через войлок, который укладывается в
воронку; горючей жидкости наливается не больше 5,5 дм3.
Воздушным насосом поднимается рабочее давление до
3 кгс/см2. При подаче горючей жидкости необходимо от-
крыть вентиль для подачи горючего из бачка и вентиль
горючей жидкости на резаке или горелке до тех пор, по-
ка горючая жидкость не пойдет через мундштук. Бачок
эксплуатируется только в вертикальном положении.
Схема работы резака с испарителем представлена
на рис. 59. Керосин из бачка по шлангу через ниппель,
трубку 8 и вентиль 7 поступает в асбестовую набивку ис-
парителя 11. Кислород через вентиль 9, проходя инжек-
тор 4, поступает в головку резака 3. В головке 3 кисло-
род смешивается с парами керосина, образуя горючую
смесь. Испаритель 11 нагревается пламенем вспомога-
тельного мундштука 12. Образовавшаяся горючая смесь
в смесительной камере головки выходит наружу через
кольцевой зазор между мундштуком 1 и 2, образуя подо-
гревающее пламя. Состав подогревающего пламени него
мощность регулируют вентилем 9 и маховичком 10, кото-
рый изменяет положение инжектора в смесительной ка-
137
мере. Режущий кислород проходит через вентиль 6 и по
трубке 5 направляется в центральный канал мундшту-
ка 1. В рукоятке размещены трубки для подвода керо-
сина и кислорода.
Рис 59 Схема работы керосинореза
Ке р о си н о-к и с л о р о д н ы й резак РК-62 пред-
назначен для резки низкоуглеродистой стали толщиной
до 200 мм. Основной частью резака РК-62 (рис. 60) яв-
ляется головка 4 с наружным мундштуком 5 и внутрен-
ним 6. Резак имеет съемный испаритель 2, который кре-
пится накидными гайками 7. На корпусе резака установ-
лены кислородный 9 и керосиновый 10 вентили, ниппель
И и маховичок 1 для регулирования подогревающего
пламени.
Резак РК-62 работает по принципу предварительного
испарения керосина. Подогревающее керосино-кислород-
138
ное пламя располагается концентрично вокруг струи ре-
жущего кислорода.
Перед зажиганием резака необходимо подогреть ис-
паритель 2, для чего открывают запорный керосиновый
вентиль 10, слегка поворачивают против часовой стрелки
маховичок 1 и сливают немного керосина в жестяную
банку, которую наполняют обтирочными концами. Зажи-
гают керосин в жестяной банке и подогревают этим пла-
менем испаритель 2.
Рис 61. Предохранительный клапан ЛКО-1-56:
/ — корпус, 2, 4 — шайбы, 3 — наполнительная смесь, 5 — пру-
жина, 6 — клапан, 7 — седло
Зажигание резака осуществляется следующим обра-
зом. Сначала открывают вентиль 9 подогревающего кис-
лорода, затем полностью — керосиновый вентиль 10. От-
крыв маховичок 1 на '/4 оборота, поджигают горючую
смесь у мундштука 5 и подогревающего сопла 3. Венти-
лями 9, 10 и маховичком 1 регулируют требуемую мощ-
ность подогревающего пламени. Открыв вентиль режу-
щего кислорода 8, приступают к резке.
В процессе работы периодически подтягивают внут-
ренний мундштук 6 и накидную гайку 7, так как под
действием высоких температур резьбовые соединения мо-
гут ослабнуть. При работе на керосинорезе не реже од-
ного раза в неделю испаритель 2 и головку 4 очищают
бензином. Испаритель 2 для равномерного износа необ-
ходимо раз в неделю поворачивать на 90° относительно
подогревающего сопла 3. Для подачи горючей жидкости
используется бачок БГ-63.
Для защиты кислородных рукавов от разрывов и за-
горания при обратных ударах необходимо пользоваться
предохранительным клапаном ЛКО-1-56. Предохрани-
тельный клапан (рис. 61) присоединяется к кислородно-
139
19. Техническая характеристика керосинореза РК-62
Показатели Толщина разрезаемой стали, мм
20 20-50 50—100 100—200
Давление керосина в бач- ке, кгс/см2 Давление кислорода, кгс/см2 1,5—3 1,5—3 1,5—3 1,5—3
4—5 5—7 7—9 7—9
Номер внутреннего мунд- штука . . 1 2 3 4
Расход керосина, кг/ч 0,8—0,9 0,9—1 1—1,3 1,3—2,0
Расход кислорода, м3/ч . 6 6—10 10—20 20—36
Скорость резки, мм/мин. 300—500 150—300 100—150 75—100
Габаритные размеры, мм Масса резака, кг ... . 560X170X90 1,63
му штуцеру керосинореза, что исключает проникновение
обратного удара пламени в шланг. В качестве горючего
используется осветительный керосин ГОСТ 4753—68.
Техническая характеристика керосинореза РК-62
приведена в табл. 19.
Резак РК-62 работает при давлении в бачке БГ-63 не
свыше 3 кгс/см2.
Керосино-кислородный резак РК-71 пред-
назначен для кислородной резки стали толщиной от 5
до 200 мм. Это — резак инжекторного типа с использо-
ванием смеси керосиновых паров с кислородом. Резак
работает по принципу предварительного испарения жид-
кого горючего до поступления его в головку за счет теп-
ла дополнительного пламени.
Резак РК-71 (рис. 62) состоит из корпуса 1 с венти-
лями для кислорода и керосина и маховичком, которые
регулируют подогревающее пламя. К корпусу накидной
гайкой крепится испаритель 3, где происходит испарение
горючей жидкости за счет тепла подогревающего пламени.
Горючая смесь поступает из испарителя в инжектор-
но-смесительную камеру 2. Головка 4 состоит из смен-
ных наружного 5 и внутреннего мундштуков и подогре-
вающего сопла 6. Штуцера 7 со съемными ниппелями слу-
жат для присоединения шлангов кислорода и горючей
жидкости. Резак РК-71 комплектуется четырьмя внут-
ренними и двумя наружными мундштуками.
Для подачи горючей жидкости используются бачки
БГ-63 или БГ-68, подача осуществляется под давлением
1,5—3 кгс/см2.
140
Рис. 62. Схема керосинореза РК-71
Для предохранения от обратных ударов применяется
специальный предохранительный клапан Л КО-2-56, ко-
торый присоединяется к кислородному штуцеру резака
Резак РК-71 дает более стабильное подогревающее
пламя и расходует меньше горючей жидкости, чем ре-
зак РК-62.
Техническая характеристика резака РК-71 приведена
в табл 20
20. Техническая характеристика резака РК-71
Показатели Толщина разрезаемой стали мм
5-10 10-30 30-60 60-120 120-200
Давление
кислорода в рабочей каме
ре редуктора кгс/см2 3 4 4 5 6
Давление керосина в бач
ке, кгс/см2 Расход кис 1,5-3,0 1,5—3,0 1,5—3,0 1,5—3,0 1,5-3,0
лорода, м3/ч 2,8 6 12 18 28
Расход керо
с ина, кг/ч Номер вну г 0,5—0,8 0,6—0,8 0,7—0,9 0 9—1,2 1,2—1,5
реннего мунд штука 1 1 1 2 2
В настоящее время ВНИИАвтогенмаш разработал
конструкции керосинорезов, которые работают на прин-
ципе механического распыления горючей жидкости Рас-
пыление происходит непосредственно в головке резака
специальным соплом распылителя
Отличие этих резаков от инжекторных состоит в том,
что у них горючая жидкость и кислород подогревающего
пламени проходят в головке резака и в мундштуке по
отдельным кольцевым каналам Смешение газов проис-
ходит на выходе из мундштука Горючая жидкость из
бачка по кероснностойкому шлангу проходит через
фильтр, регулирующий вентиль и по трубке поступает в
распылительное устройство головки резака Кислород
поступает в распылитель по трубке через регулировоч-
ный вентиль Выходя из бокового отверстия распылите-
ля, кислород распыляет струю жидкого горючего Обра-
зовавшаяся горючая смесь подается в зону резки через
кольцевой зазор между наружным и внутренним мунд-
142
штуками, а режущий кислород — через внутренний мунд-
штук.
При работе с керосинорезами необходимо выполнять
следующие правила: перед работой тщательно проверить
плотность всех соединений; осмотреть резак, керосино-
вый бачок и убедиться в их исправности; перед залив-
кой в бачок профильтровать керосин через слой войлока
и кусковую каустическую соду для очистки от механиче-
ских примесей. Давление в бачке должно быть меньше
рабочего давления кислорода, в противном случае керо-
син проникает в кислородные каналы резака и кислород-
ный рукав, что может привести к обратному удару. Ба-
чок наполняется горючей жидкостью не более 3Д полной
вместимости бачка.
Перед зажиганием керосинореза испаритель подо-
гревают или паяльной лампой, или в жестяную банку,
наполненную ветошью, сливают немного горючей жид-
кости, поджигают ее и пламенем подогревают испари-
тель. После этого зажигают подогревающее пламя.
Мощность подогревающего пламени регулируют венти-
лями горючей жидкости подогревающего кислорода и
маховичком.
При прекращении работы необходимо сначала за-
крыть вентиль режущего кислорода, затем прекратить
подачу в резак керосина и перекрыть вентиль подогре-
вающего кислорода, после чего снять давление в бачке
с помощью спускного вентиля.
При несоблюдении мер безопасности возникают хлоп-
ки и обратные удары пламени. Обратные удары вызыва-
ются перегревом головки керосинореза, засорением вы-
ходных каналов мундштуков, попаданием керосина в
кислородные каналы, ослаблением накидной гайки мунд-
штука или смесительной камеры.
При хлопках и обратных ударах закрывают кислород-
ный вентиль и вентиль горючего, а потом вентиль режу-
щего кислорода. При засорении каналов мундштуков
необходимо прочищать их медной или алюминиевой
иглой. При длительной работе необходимо периодически
охлаждать головку керосинореза в воде, при этом кис-
лородный вентиль должен быть открыт, чтобы предупре-
дить попадание воды в головку керосинореза.
Необходимо не реже одного раза в неделю разбирать
испаритель, очищать инжектор от грязи, а асбестовую
оплетку промывать в горячей воде. Если оплетка перего-
143
рела, ее заменяют новой. Не реже одного раза в месяц
резак и бачок проверяют на газонепроницаемость, а ре-
зультаты проверки заносят в специальный журнал.
§ 35. Вставные и специальные резаки
При выполнении ремонтных и монтажных работ не-
обходимо производить частую подгонку свариваемых
Деталей, т. е. переходить от сварки к резке и наоборот.
Рис. 63. Схема вставного резака РГС-70
/
В этих случаях в целях экономии времени целесообразно
пользоваться вставными резаками. К ним относятся ре-
заки с плоскими мундштуками для срезки заклепок
РАЗ-70, резаки с короткими мундштуками для обрезки
труб РАТ-70, для вырезки отверстий — РАО-70 и для
разделительной резки — РГС-70 и РГМ-70.
Конструктивно вставные резаки однотипны и отлича-
ются только устройством мундштуков. Вставные резаки
присоединяют к ствол}' горелки вместо сменного нако-
нечника
Вставной резак РГМ-70, обладающий малой мощно-
стью, присоединяется к горелке «Звездочка», ГС-2 или
144
«Малютка». Остальные резаки присоединяются к горел-
кам ГС-3, «Звезда» и «Москва».
Вставной универсальный резак РГС-70
(рис. 63) инжекторного типа предназначен для ручной
разделительной резки низкоуглеродистой стали толщи-
ной от 3 до 70 мм.
Подогревающее пламя образуется при сгорании аце-
тилена в струе кислорода. Резак присоединяется к ство-
лу горелок типа ГС-3 и «Звезда» накидной гайкой 7. Ре-
зак состоит из корпуса 4, головки 3, наружного 1 и внут-
реннего 2 мундштуков, инжектора 5, вентиля режущего
кислорода 6 и соединительных трубок.
Кислород, подводимый к резаку, распределяется на
два потока, один направляется к инжектору 5 и подса-
сывает ацетилен для образования горючей смеси подо-
гревающего пламени, другой поступает в канал режу-
щего кислорода мундштука через вентиль 6.
Основные технические данные резака РГС-70 приве-
дены в табл. 21.
Вставной резак РГМ-70 комплектуется со сва-
рочной горелкой «Звездочка» и предназначен для разде-
лительной резки низкоуглеродистых сталей толщиной от
3 до 50 мм. Резак РГМ-70 по своей конструкции анало-
гичен резаку РГС-70.
Вставной резак РАЗ-70 (рис. 64) представляет
собой инжекторный резак, присоединяемый к горелкам
типа ГС-3 или «Звезда». Он предназначен для срезки
заклепок. Особенность этого резака заключается в плос-
21. Техническая характеристика резака РГС-70
Параметры
Толщина разрезаемой
стали, мм
3—30 | 30—70
Номер наружного мундштука . . . .
Номер внутреннего мундштука . . . .
Давление кислорода в рабочей камере
редуктора, кгс/см2.......................
Давление ацетилена, кгс/см1..............
Расход кислорода, м3/ч...................
Расход ацетилена, м’/ч...................
Длина резака, мм.........................
Масса резака, кг .... ...................
1 1
2 3
3—4 4—6
0,01—0,1
3-5 I 5—10
0,4—0,5 I 0,5—0,6
282
0,611
10—231
145
кой форме мундштука, которая позволяет полностью
срезать головку заклепки. В мундштуке просверлены три
канала, по двум боковым каналам подается смесь кис-
лорода с ацетиленом, а по среднему — режущий кисло-
род. Резаком РАЗ-70 можно срезать заклепки диаметром
до 70 мм
Рис 64 Схема вставного резака РАЗ-70
/ — мундштук 2 — вентиль режущего кислорода, 3 — присоединительный
узел 4 — инжектор, 5 — накидная гайка, 6 — смесительная камера
Резак РАО-70 (рис. 65) предназначен для вырезки
отверстий диаметром от 25 до 100 мм в листах из низко-
углеродистой стали толщиной до 50 мм. Резак имеет
прямую головку, на которую крепится циркульное ус-
Рьс 65 Общий вид вставного резака РАО 70
тройство, обеспечивающее возможность точной вырезки
отверстий определенного диаметра в листовых конструк-
циях. Основные технические данные вставного резака
РАО-70 приведены в табл. 22.
Инжекторный вставной резак РАТ-70
(рис. 66) предназначен для резки труб при ремонтных
и монтажных работах. Резак присоединяется к стволу
146
22. Техническая характеристика резака РАО-70
Параметры
Толщина разрезаемой
стали, мм
5—30 | 30—50
Диаметр вырезаемых отверстий, мм . .
Номер наружного мундштука . . . .
Номер внутреннего мундштука . . . .
Давление кислорода в рабочей камере
редуктора, кгс/см2.......................
Давление ацетилена, кгс/см2..............
Расход кислорода, м3/ч...................
Расход ацетилена, м3/ч ..................
Масса резака, кг.........................
25—100 25—100
1 1
2 3
3—4 4—5
От 0,01 до 0,1
3—5 I 5—8
0,3—0,5 I 0,5—0,6
0,683
горелки ГС-3 и «Звезда» накидной гайкой 3. Головка ре-
зака 1 состоит из опоры 9 и мундштука 8, который при-
соединяется к головке накидной гайкой 7. Опора 9 слу-
жит для поддержания постоянного расстояния между
Рис 66 Схема вставного резака РАТ-70
мундштуком и поверхностью трубы. Корпус состоит из
вентиля режущего кислорода 2 и инжектора 4. К корпу-
су накидной гайкой 5 подсоединяется смесительная ка-
мера 6.
Резаком РАТ-70 можно резать трубы диаметром не
менее 45 мм с толщиной стенки от 3 до 20 мм. Масса ре-
зака — 0,605 кг.
§ 36. Правила обращения с резаками
Перед началом работы необходимо ознакомиться с
инструкцией по эксплуатации резака и убедиться в его
исправности.
10*
147
Прежде, чем начать работу, проверяют правильность
присоединения шлангов к резаку (кислородный шланг
присоединяется к штуцеру с правой резьбой, шланг с
гбрючим газом — к штуцеру с левой резьбой), инжекцию z
в каналах горючего газа, герметичность всех разъемных
соединений.
Утечку газа в резьбовых соединениях устраняют их
подтягиванием. Резиновые сальниковые уплотнения вен-
тилей смазывают специальной смазкой ЦИАТИН-221
или глицерином.
Рабочие давления кислорода и ацетилена устанавли-
вают в соответствии с эксплуатационной характеристикой.
Зажигание резака производят в такой последова-
тельности. Открывают на '/4 оборота вентиль подогрева
кислорода и создают разрежение в газовых каналах,
затем открывают вентиль для газа и зажигают горючую
смесь. Подогревающее пламя регулируют кислородным
и газовым вентилями.
После этого приступают к резке. Металл нагревают
подогревающим пламенем до соломенного цвета, откры-
вают вентиль режущего кислорода и производят резку.
Если нужно погасить пламя, то в первую очередь
перекрывают вентиль горючего газа, а затем — кисло-
родный.
В процессе резки по мере нагрева мундштука необ-
ходимо производить регулировку подогревающего пла-
мени, доводя его до нормального. При сильном нагреве
наконечника его охлаждают водой. Чтобы вода не попа-
дала в каналы резака, закрывают только газовый вен-
тиль, оставляя кислородный открытым.
При засорении каналов мундштуков их прочищают
медной или алюминиевой иглой.
При разборке резаков сначала отсоединяют ствол
от корпуса, затем из корпуса вывертывают кислородный
и газовый вентили, инжектор и снимают наружный и
внутренний мундштуки.
При резке могут возникнуть следующие неисправно-
сти: отсутствие подсоса в канале горючего газа, вентили
не перекрывают подачу газа, частые хлопки пламени,
утечка газа в соединениях и др.
Отсутствие подсоса в газовом канале возникает из-за
засорения инжектора, смесительной камеры и каналов
мундштука, плохой затяжки инжектора и накидной гай-
ки смесительной камеры.
.148
Если вентили не перекрывают подачу газов, то это
может быть вызвано попаданием песчинок и других час-
тиц между седлом и шпинделем или эллипсностью седла
корпуса.
Частые хлопки пламени возникают при засорении
мундштука, инжектора и смесительной камеры, при пере-
греве мундштука или недостаточном давлении подогре-
вающего кислорода.
Рис. 67. Простейшие приспособления дтя резки:
° — дтя вырезки фланцев, б — для вырезки отверстии, в —для резки труб,
г — для пакетном резки
149
Утечка газа в соединениях вызывается ослаблением
соединений и износом прокладок.
Все мелкие неисправности — перекос мундштуков, не-
герметичность соединений, прочистка инжектора и кана-
лов мундштуков, снятие нагара и брызг с поверхности
мундштука и другие — устраняются резчиком во время
работы. Более сложный ремонт, требующий специаль-
ного инструмента, производится с разрешения руковод-
ства предприятия.
Для повышения производительности ручной газовой
резки целесообразно пользоваться специальными при-
способлениями. На рис. 67 приведены примеры исполь-
зования простейших приспособлений.
§ 37. Машины для кислородной резки
Машины для кислородной резки применяют для со-
кращения объема тяжелого ручного труда, повышения
производительности и улучшения качества резки
Согласно ГОСТ 5614—74 машины, применяемые при
кислородной резке, делятся на два основных типа: ста-
ционарные и переносные.
Стационарные машины делятся:
по конструктивному исполнению — на портальные
(П), которые располагаются непосредственно над раз-
резаемой деталью, портально-консольные (Пк), когда
над разрезаемой деталью располагается только консоль,
и шарнирные (Ш);
по способу резки — на кислородные (К), кислородно-
флюсовые (Кф), плазменно-дуговые (Пл), газолазер-
ные (Гл);
по способу движения или системе контурного управ-
ления— на линейные (Л) для прямолинейной резки;
магнитные (М) по стальному копиру для фигурной рез-
ки, фотокопировальные (Ф) по чертежу для фигурной
резки, цифровые программные (Ц) для фигурной резки;
по технологическому назначению — для раскройных
работ (Р), для точной прямолинейной и фигурной вырез-
ки деталей (Т), универсальные для прямолинейной и
фигурной вырезки деталей (У), для фигурной вырезки
малогабаритных деталей (М).
Переносные машины подразделяются-
по способу резки — на кислородные (К), плазменно-
дуговые (Пл);
150
по способу движения или системе контурного управ-
ления—по разметке (Р), по циркулю (Ц), по направля-
ющим (Н), по гибкому копиру (Г).
Каждая кислородная машина состоит из несущей
части, резака (одного или нескольких), пульта управле-
ния, ведущего механизма.
Стационарные машины изготовля-
ются трех классов точности исполнения
заданного контура детали. ГОСТ
5614—74 устанавливает следующие до-
пускаемые отклонения по классам точ-
ности машин: 1-й класс ±0,5 мм, 2-й—
±1,0 мм; 3-й—±1,5 мм.
Основным рабочим инструментом
машины для кислородной резки метал-
лов является машинный газовый резак.
Машинные газовые резаки отличаются
от ручных тем, что у них нет рукоятки,
они крепятся непосредственно к корпу-
су машин. Применение такого или ино-
го резака определяется типом машины.
Используются следующие основные
типы машинных резаков, инжектор-
ные, равного давления и внутрисопло-
вого смешения.
Машинные резаки состоят из кор-
пуса с запорными вентилями, ствола
резака, который закрепляется непо-
средственно в суппорте машины и го-
ловки с мундштуками.
Резаки равного давления
не имеют инжектора (рис. 68). Кисло-
род подается через центральное отвер-
стие 1, а горючий газ — через боковое
отверстие 2. Смесь газов по каналу 3 и
трубке 4 поступает в головку резака.
Для поддержания равного давления
газов перед резаком устанавливается
специальный регулятор давления.
Резаки с внутр и сопловым
смешением имеют миогофакельные
мундштуки, в каналах которых и про-
исходит смешение газов.
Рис 68 Схема ма-
шинного рс°ака
равного дав тения
151
Мундштуки, которые используются на машинных ре-
заках, подразделяются на цельные и разъемные. Цель-
ные изготовляются со сверлеными каналами для горю-
чей смеси и режущего кислорода, разъемные состоят из
наружного и внутреннего мундштуков.
У стационарных машин основным узлом, автоматизи-
рующим процесс резки, является система копирования.
В таких машинах применяют принципы механического,
электромагнитного, фотоэлектронного, дистанционно-
масштабного и программного копирования.
Ведущий механизм обычно размещается в корпусе
машины, но может выполняться также отдельно в виде
ведущей головки. Для привода ведущего механизма ис-
пользуется ручной, механический, воздушный и электри-
ческий привод. В большинстве переносных и стационар-
ных машин используется электрический привод.
Механическое копирование осуществляется
механической головкой по чертежу или разметке. Резак
воспроизводит точную копню вырезаемой детали при по-
вороте от руки ведущего ролика машины, который пере-
мещается рядом с чертежом по поверхности копироваль-
ного стола. Этот принцип позволяет производить резку
по прямой, а при оснащении механической головки и
циркульным устройством — по окружности.
Электромагнитное копирование осуще-
ствляется магнитной головкой. При электромагнитном
копировании магнитный палец (стальной цилиндриче-
ский стержень с накаткой) получает вращение от элек-
тродвигателя через редуктор. В результате магнитный
палец притягивается к рабочей кромке стального копи-
ра и обкатывает контур копира. Резак жестко связан с
магнитной головкой и производит вырезку детали такой
же формы и размеров, что и копир. Копиры изготовля-
ются из листовой низкоуглеродистой стали толщиной 5—
8 мм.
Фотоэлектронное копирование осущест-
вляется по чертежу, выполненному тушью на бумаге, на
прямоугольно-координатных параллелограммных маши-
нах, которые оснащены механическими головками. Прин-
цип фотокопирования заключается в том, что располо-
женный на копировальной части источник света дает
через систему лннз световой пучок, который, падая на
наклонное зеркало, фокусируется в яркое пятно на по-
верхности чертежа. Находящийся в закрытой коробке
152
фотоэлемент воспринимает только лучи, которые отра-
жаются от белого фона чертежа, а когда световое пятно
попадает на черную линию, фотоэлемент световых лучей
не принимает. В газорезательных машинах применяются
амплитудные и импульсные фотокопировальные системы.
В машинах с программным управлением ав-
томатизируются все операции резки. Такие машины
обеспечивают автоматическое зажигание пламени, авто-
матическое регулирование всех параметров режима рез-
ки: расстояние от сопла до поверхности металла, мощ-
ность и состав пламени, скорость резки, а также пуск и
перекрытие газовой и кислородной струй.
Стационарная машина АСШ-70 предназначе-
на для ацетилено-кислородной резки сталей толщиной
от 5 до 100 мм. Машина работает по принципу магнит-
ного копирования, она оснащена магнитной головкой,
палец которой обкатывает неподвижно закрепленный
стальной копир.
Машина АСШ-70 оснащена специальной приставкой
для одновременной вырезки нескольких деталей (до
трех) и циркульным устройством для вырезки фланцев,
дисков и отверстий без копира. Техническая характерис-
тика машины АСШ-70 приведена в табл. 23.
Машины «Днепр» однотипны по конструкции и от-
личаются друг от друга шириной обработки и числом ре-
23. Техническая характеристика машины АСШ-70
Основные параметры АСШ-70
Размеры вырезаемых деталей (мм) при резне:
одним резаком 1000X1000, 750X1500
тремя резаками . до 500X500
Скорость резки, мм/мин 100—4000
Толщина разрезаемой стали, мм 5-100
Максимальный расход газов на один резак, мэ/ч:
кислорода 10
ацетилена Размеры машины, мм: 1
Длина 1810
ширина 1500
высота 1750
Масса машины, кг 500
153
заковых суппортов. Машины представляют собой портал
прямоугольной формы. Для повышения точности обра-
ботки они имеют реечные зацепления на продольном и
поперечном ходу. Электрическая часть выполнена по
блочной схеме с использованием стандартных логиче-
ских элементов. Машины оснащены плавающим устрой-
ством для резаковых суппортов, дистанционным управ-
лением подачей газов и зажиганием резаков. Для удоб-
Рис 69. Внешний вид машины «Днепр-8 К2»
24. Техническая характеристика машин «Днепр»
Основные параметры «Днепр- 2,5 К2» «Днепр- 5 К2» «Днепр - 8
Класс точности машин по ГОСТ 5614-67 2 2 2 '
Габаритные размеры обрабатывае- мого листа, мм. длина 8000 8000 8000
ширина 2500 5000 8000
толщина 5—160 5—250 5—160
Число резаковых суппортов, шт. . 2 2 4
Скорость перемещения резаков, мм/мин наибольшая . . 2000 2000 2000
наименьшая 100 100 100
Наибольшее число одновременно работающих резаков, шт 6 6 12
Наибольший расход газов на один резак, м3/ч: кислорода , , . 12 12 12
ацетилена . ... 1,0 1 ,о 1,0
пропан-бутана 0,65 0,65 0,65
Масса, кг: машины с рельсовым путем . . 3040 4550 4850
ходовой части машины .... 1600 3000 3400
154
ства обслуживания на портале имеется площадка с
креслом для резчика и пультом управления.
Машина «Днепр:8 К2» (рис. 69) предназначена
для кислородной прямолинейной резки стальных листов.
Благодаря значительной ширине обработки и большому
количеству резаков машина может одновременно обре-
зать несколько листов, может выполнять прямолиней-
ную обрезку кромок листа без скоса и с подготовкой
кромок под сварку. Резаковые суппорты оснащены авто-
матическим пла’вающим устройством, обеспечивающим
поддержание заданного расстояния между резаком и по-
верхностью металла. Основные технические данные ма-
шин «Днепр» приведены в табл. 24.
Машины «ЮГ» однотипны по конструкции и отли-
чаются друг от друга шириной обработки. Они предна-
значены для кислородной вырезки фигурных деталей из
стального листа. Это — машины портального типа с
масштабным фотоэлектронным контурным управлением.
Резаковые суппорты имеют автоматическое устрой-
ство, обеспечивающее поддержание заданного расстоя-
ния между резаком и поверхностью металла и дистанци-
онное зажигание резаков. Приводы продольного и попе-
речного ходов — реечного типа.
Основные технические данные машины модели «ЮГ»
для фигурной резки листов приведены в табл. 25.
Стационарная резательная машина СГУ-61
(рис. 70) консольного типа предназначена для вы-
резки деталей и заготовок различной формы из листов
2000X6000 мм, толщиной от 5 до 300 мм. Машина вы-
полняет два взаимно перпендикулярных движения: про-
дольное движение тележки машины вдоль рельсового
пути и поперечное движение резаковых суппортов по
рельсовой направляющей консольной части фермы те-
лежки.
Машина СГУ-61 комплектуется механической п маг-
нитной головками. С помощью механической головки
производится прямолинейная резка листов толщиной до
120 мм. При прямолинейной резке листов можно одно-
временно резать четырьмя резаками, а также произво-
дить вырезку по окружности диаметром от 240 до
2000 мм. При помощи магнитной головки производится
вырезка деталей по стальным копирам. Копировальный
стол у машины подвижной, что позволяет перемещать
Разрезаемые листы и не переставлять копиры.
155
25. Техническая характеристика машин <ЮГ»
Основные параметры ЮГ-2.5К1.6 | ЮГ-5К4 ЮГ 8«4
Габаритные размеры обрабатывае- мого листа, мм: длина 8000 8000 8000
ширина 2500 5000 8000
толщина 5—100 5—100 5—100
Число резаковых суппортов, шт. . 2 2 4
Наибольшее число одновременно работающих резаков (шт.): при основном комплекте постав- ки 2 2 4
при поставке трех резаковых бло- ков 3 6 (2
Скорость перемещения в автомати- ческом режиме, мм/мпн: наибольшая 1600 4000 4000
наименьшая 100 100 100
Класс точности машины (ГОСТ 5614—74) 2 2 2
Масштаб копирования 5:1 и 10:1 10:1 и 10:1 и
Наименьший диаметр вырезаемых детален, мм- при вертикальном резе .... 50 20; 1 50 20:1 50
со скосом кромок под сварку . . 300 300 300
Наибольший угол скоса кромок (к вертикали), град 50 50 50
Наибольший расход газов иа один резак, м’/ч: кислорода 12 12 12
ацетилена 1,0 1,0 1,0
пропан-бутана 0,65 0,65 0,65
Рабочее давление газов (перед ма- шиной), кгс/см2: кислорода 12 12 12
auciчлена (не более) 1,2 1,2 1,2
пропан-бутана 1,2 1,2 1,2
Габаритные размеры ходовой ча- сти, мм: длина 4060 7160 10 160
ширина 2400 2400 2 400
высота 1570 1570 1 570
Колея рельсового пути, мм . . . 3300 6400 9 400
156
Машина устанавливается на опоры /, рельсовый
путь 2 состоит из трех секций — концевой и двух при-
ставных. Общая длина рельсов позволяет производить
резку листов длиной до 8 м. К балкам жесткости пор-
тальной и консольной частей фермы крепятся направля-
ющие поперечного хода 3. Направляющие поперечного
хода 3 в портальной части служат для перемещения ве-
Рис 70. Внешний вид газорезательной машины СГУ-61
дущего механизма 4, а в консольной части — резаковых
суппортов 13. Ведущий механизм 4 и резаковые суппор-
ты 13 жестко соединены между собой трубчатой штан-
гой 5, этим обеспечивается точное повторение движений
суппортов с резаками и магнитного ролика по кромке
копира, а прн механическом копировании — ведущего ро-
лика по копировальному столу. Ведущий механизм 4
состоит из электродвигателя постоянного тока напряже-
нием 220 В, мощностью 120 Вт, редуктора и двух смен-
ных копировальных головок (электромагнитной и меха-
нической). При резке по копиру к ведущему механизму
присоединяют электромагнитную головку, а на копиро-
вальном столе электромагнитами закрепляется копир.
При резке по чертежу, который закрепляется на копи-
ровальном столе машины, к ведущему механизму 4 при-
соединяют механическую головку с рифленым роликом.
157
Ролик опирается на копировальный стол и приводится в
движение электродвигателем.
Пульт управления машиной 12 устанавливается на
конце консоли тележки продольного хода. Тележка про-
дольного хода состоит из двух кареток 6, а ферма 7 —
из двух симметричных частей, скрепленных между со-
бой винтовой стяжкой 8. Машина имеет два однорезако-
Рис. 71. Внешний вид фотокопировальной резательной
машины «Одесса»:
1 — штанга с резаками, 2 — привод поперечного хода, 3— на-
правляющая поперечного хода, 4 — пульт управления, 5 — за-
дающая часть машины с копировальным устройством. 6 — пульт
управления фотокопировального устройства, 7 — привод про-
дольного хода
вых суппорта. Подъем резаков осуществляется электро-
двигателем 11. На машине установлен релейный блок 9.
Ацетилен и кислород подаются по резинотканевым
шлангам, которые крючками поддерживаются на карет-
ке 10.
На базе машины СГУ-61 создана машина СГФ-2 с
приставным масштабным фотокопировальным устройст-
вом. На машине СГФ-2 вместо ведущего механизма маг-
нитного копирования устанавливается второй суппорт с
резаком, а вместо стола для укладки стальных копи-
ров— дополнительный раскройный стол, поэтому на ма-
шине можно обрабатывать одновременно два листа. Ре-
заки имеют дистанционное электроискровое зажигание.
На машине СГФ-2 обрабатываются листы длиной до
6 м, шириной при одном листе—2000 мм, а при двух —
1650 мм, толщиной от 5 до 120 мм.
158
Газорезательная машина «Одесса» (рис.
71) портального типа предназначена для кислородной
резки листов из низкоуглеродистой стали толщиной от 5
до 100 мм. Машина оснащена координатным приводом
и фотокопировальным масштабным устройством.
Копир-чертеж выполняется тушью на белой бумаге
в масштабе 1:2, 1:5, 1 : 10 в зависимости от размеров
изготовляемых деталей.
Продольное перемещение машины осуществляется
по рельсовому пути, а поперечное — по направляющим
поперечного хода 3 с помощью привода поперечного хо-
да 2.
Управление машиной осуществляется с пульта уп-
равления 4. Машина имеет 6 резаков, которые выпол-
няют разнообразные операции. Это позволяет одновре-
менно вырезать по стальному копиру или чертежу до
шести фигурных деталей, вырезать до шести полос, под-
готавливать кромки под сварку двумя резаками с V- или
Х-образными скосами кромок деталей толщиной до
120 мм. Точность воспроизведения заданного контура
составляет ±1,5 мм. Скорость резки в зависимости от
толщины разрезаемого листа регулируется в пределах
от 50 до 1600 мм/мин. Размеры обрабатываемых листов
3000X9000 мм. Габаритные размеры машины 12 000Х
Х4300Х1800 мм. Масса— 1960 кг.
Переносные машины представляют собой са-
моходные теледски, оснащенные резаком и перемещаю-
щиеся по направляющему рельсу или по разрезаемому
металлу. В качестве привода используются электродви-
гатели, пружинные механизмы и газовые турбинки.
В промышленности применяются переносные машины:
легкого типа (массой до 15 кг), оснащенные одним,
резаком;
среднего типа (массой до 20 кг), оснащенные одним
или двумя резаками;
тяжелого типа (массой до 50 кг), оснащенные трех-
резаковым блоком или штанговыми суппортами для
многорезаковой резки. Машины тяжелого типа предна-
значаются только для прямолинейной резки.
Переносная газорезательная машина
ПЭЛ-1-60 (рис. 72) предназначена для резки листовой
низкоуглеродистой стали толщиной от 3 до 100 мм. Па
машине ПЭЛ-1-60 можно производить прямолинейную
резку, резку по окружности циркулем, резку по размег-
159
ке с ручным управлением или по изогнутому угольнику
с радиусом кривизны не менее 1500 мм.
Машина работает от электрического привода, пере-
двигается по поверхности разрезаемого металла или по
специальным направляющим рельсам. Перемещение по
поверхности металла осуществляется с помощью двух
колес (ведущего и ведомого) и шарнирного ролика. Ес-
Рис. 72. Переносная газорежущая машина «ПЭЛ-1-60»
ли машина движется по гибкому рельсу, на него опус-
кается ролик с острой кромкой. Гибкий рельс представ-
ляет собой металлическую полосу толщиной 1,5—2 мм,
с правой стороны которой на расстоянии 5—10 мм име-
ется канавка шириной 1,5—2 мм и глубиной 1 мм. По
этой канавке и перемещается ролик машины. Скорость
перемещения 100—1200 мм/мин в зависимости от тол-
щины разрезаемой стали. Масса машины — 13 кг. Га-
бариты машины: длина —405 мм, высота — 245 мм. ши-
рина — 260 мм.
Аналогично машине ПЭЛ-1-60 устроена машина
крой листов, вырезку фланцев и V-образный скос кро-
мок под сварку. Машина оснащена двумя резаками, но
может работать и с одним резаком. Она применяется з
заготовительных цехах, на ремонтных, монтажных и
строительных площадках.
Машина состоит из следующих основных частей
(рис. 73); ведущего механизма /, неподвижной держав-
Рис 73. Переносная газорезательная маши-
на МГП-2
ки 14, подвижной державки 16, газового коллектора 10 и
резаков И. На корпусе ведущего механизма 1 закреп-
ляется корпус 9 со штангой 8. По штанге 8 перемеща-
ется подвижная державка резака 16. На крышке с элек-
трочастью 2 прикреплена рукоятка 5, служащая для пе-
реноса машины и направления при резке вручную по
разметке. В нижней части рукоятки прикреплен ролик 3,
являющийся третьей опорной точкой машины. Разъем
4 служит для подводки питающего кабеля. Ручка 7 по-
тенциометра служит для плавного изменения скорости
передвижения тележки. Включение машины осуществ-
ляется тумблером 6. Установка резаков по высоте про-
изводится маховичком 12, а фиксируется — гайкой 13
и 231 1Ы
Для защиты от брызг жидкого металла и нагрева ис-
пользуется защитный щиток 15.
Машина имеет две ступени регулирования скорости:
от 1,5 до 6,3 мм/с и от 5,33 до 25 мм/с. Изменение скоро-
стей производится при помощи замены сменных шесте-
рен и яотенциометром. Газовый коллектор служит для
Рис. 74. Переносная газорезательная машина «Спут-
ник»
подачи газов к двум установленным на машине двухвен-
тильным резакам.
Переносная машина «Спутник» (рис. 74)
предназначена для резки стальных труб диаметром от
194 до 1100 мм при толщине стенок от 4,5 до 50 мм, со
скосом и без скоса кромок.
Машина состоит из ходовой тележки 1 с ведущим
механизмом 2, на которой закреплены все узлы газоре-
зательной машины. Тележка имеет три ролика —два
меньшего диаметра расположены на задней оси тележ-
ки и один ролик большого диаметра — на передней оси.
Машина перемещается по поверхности трубы с помо-
щью цепного механизма. Цепной механизм представля-
ет собой закрепленную на трубе цепь 4, входящую в за-
цепление с ней звездочку 3, и узел натяжения цепи 5.
Вращение осуществляется через редуктор электродвига-
162
телем постоянного тока 7. На ходовой тележке / име-
ется штанга 8, на которой и крепится резак машины с
державкой 9. Величина вылета резака регулируется ма-
ховичком. Державка резака поворачивается на оси на
угол ±40°, что и позволяет выполнять резку со скосом
кромок под сварку. На корпусе ведущего механизма
расположена панель управления 6. На панели распола-
Рис 75 Переносной фланцерез ПГФ-2-67
гаются выключатель двигателя, переключатель направ-
ления хода тележки, маховичок реостата для регулиро-
вания скорости движения, которая плавно изменяется
от 230 до 500 мм/мин. Ходовая тележка 1 представляет
собой сварную конструкцию с четырьмя колесами 10,
которые свободно сидят на оси.
Фланцерез ПГФ-2-67 (рис. 75) предназначен для
вырезки фланцев и дисков диаметром до 450 мм из ли-
стовой низкоуглеродистой стали толщиной от 5 до 60 мм.
Фланцерез предназначен для работы на строительных
и монтажных площадках. Фланцерез состоит из опорно-
го кольца 1, в котором закрепляется ведущий механизм
7. Ведущий механизм вращает зубчатое кольцо 2, суп-
порт 3 и резак 4. Фланцерез снабжается шаблоном-ис-
кателем наружного диаметра 6. Зубчатое кольцо 2 вме-
сте с суппортом и резаком 4 вращается в направляющих
роликах 5. Внутри кольца 2 смонтирована горизонталь-
ная направляющая с линейкой, по которой передвигает-
ся суппорт с резаком при установке требуемого диамет-
ра вырезаемого отверстия. Электрический привод флан-
цереза имеет две ступени скорости. На пульте управления
П*
163
установлен регулятор скорости. Скорость резки из-
меняется в пределах от 100 до 900 мм/мин. Максималь-
ный расход кислорода при резке 10 м3/ч, ацетилена
0,7 м3/ч, пропана 0,4 м3/ч. Масса фланцереза ПГФ-2-
67—26 кг.
Контрольные вопросы
1 В чем заключается сущность процесса кислородной резки?
2 Как влияет содержание углерода и других примесей в сталях
на процесс резки?
3 . По каким признакам классифицируются резаки для ручной
кислородной резки’
4 Перечислите основные марки универсальных резаков, рабо-
тающих на газах-заменителях ацетилена.
5 Из каких основных частей состоит керосинорез?
6 Перечислите основные правила обращения с резаками.
7 . Какие приспособления используются при ручной кислородной
резке’
8 Как классифицируются стационарные и переносные машины
для кислородной резки’
9 Каково устройство и принцип работы стационарной машины
АСШ-70 и «Одесса»?
10 Как работают переносные газорезательиые машины М1Г1-2,
♦ Спугник» и фтанцерез ПГФ 2-67’
ГЛАВА VIII. ТЕХНОЛОГИЯ КИСЛОРОДНОЙ РЕЗКИ
§ 38. Основные сведения о технике резки
При выполнении разделительной кислородной резки
необходимо учитывать требования, предъявляемые к
точности резки и качеству поверхности газа. Большое
влияние на качество реза и производительность резки
оказывает подготовка металла под резку. Перед нача-
лом резки листы подаются на рабочее место и уклады-
ваются на подкладки так, чтобы обеспечить беспрепят-
ственное удаление шлаков из зоны реза. Зазор между
полом и нижним листом должен быть не менее 100—
150 мм.
Поверхность металла перед резкой должна быть
очищена. На практике окалину, ржавчину, краску и дру-
гие загрязнения удаляют с поверхности металла нагре-
вом зоны резки газовым пламенем с последующей зачи-
сткой стальной щеткой.
Разметку вырезаемых деталей производят металли-
ческой линейкой, чертилкой и мелом. Часто разрезае-
мый лист подают к рабочему месту резчика уже разме-
164
ценным. Перед началом резки газорезчик должен уста-
новить необходимое давление газов на ацетиленовом к
кислородном редукторах, подобрать нужные номера на-
ружного и внутреннего мундштуков в зависимости от
вида и толщины разрезаемого металла.
Процесс резки начинают с нагрева металла в нача-
ле реза до температуры воспламенения металла в кисло-
роде. Затем пускают режущий кислород (происходит не-
прерывное окисление металла по всей толщине) и пере-
мещают резак по линии реза.
Для обеспечения высокого качества реза расстояние
между мундштуком и поверхностью разрезаемого ме-
талла необходимо поддерживать постоянным. Для эюй
цели резаки комплектуются направляющими тележка-
ми. В зависимости от толщины разрезаемого металла
расстояние между мундштуком и металлом составляет;
Толщина ме-
талла, мм . . 3—10 10-25 25—50 50—100 100—200 200 -300
Расстояние,
мм . . . 2—3 3—4 3—5 4—6 5—8 7—10
При работе на газах-заменителях ацетилена указан-
ные расстояния между мундштуком и поверхностью раз-
резаемого металла увеличивают на 30—40%.
Основными показателями режима кислородной рез-
ки являются-: мощность подогревающего пламени, дав-
ление режущего кислорода и скорость резки. Мощность
подогревающею пламени характеризуется расходом го-
рючего газа в единицу времени и зависит от толщины
разрезаемого металла. Она должна обеспечивать быст-
рый подогрев металла в начале резки до температуры
воспламенения и необходимый нагрев его в процессе
резки. Для резки металла толщиной до 300 мм приме-
няют нормальное пламя.
При резке металла больших толщин лучшие резуль-
таты получаются при использовании пламени с избыт-
ком горючего (науглероживающее пламя). При этом
длина видимого факела пламени (при закрытом венти-
ле кислорода) должна быть больше толщины разрезае-
мого металла.
Выбор давления режущего кислорода зависит от тол-
щины разрезаемого металла, размера режущего сопла
и чистоты кислорода. При увеличении давления кисло-
рода увеличивается его расход.
165
Давление кислорода выбирается в зависимости от
толщины металла:
Толщина металла, мм 5—20 20—40 40—60 60—100
Давление кислорода,
кгс/см2 ........... 3—4 4—5 5—6 7—9
Чем чище кислород, тем меньше расход его на 1 пог.
м реза.
Абсолютная величина давления кислорода зависит
от конструкции резака и мундштуков, величин сопротив-
лений в кислородоподводящей арматуре и коммуника-
циях
Скорость перемещения резака должна соответство-
вать скорости горения металла. От скорости резки зави-
сят устойчивость процесса и качество вырезаемых дета-
лей Малая скорость приводит к оплавлению разрезае-
мых кромок, а большая — к появлению непрорезанных
до конца участков реза
Скорость резки зависит от толщины и свойств разре-
заемого металла. При резке сталей малых толщин (до
20 мм) скорость резки зависит от мощности подогрева-
ющего пламени. Например, при резке стали толщиной
5 мм около 35% тепла поступает от подогревающего
пламени.
На скорость резки влияет также метод резки (руч-
ной или машинный), форма линии реза (прямолинейная
или фигурная) и вид резки (заготовительная пли чисто-
вая). Поэтому допустимые скорости резки определяют
опытным путем в зависимости от толщины металла, ви-
да и метода резки При правильно выбранной скорости
резки отставание линий реза не должно превышать 10—
15% толщины разрезаемого металла.
На рис. 76 схематически показан характер выброса
шлака из разреза. Если скорость кислородной резки ма-
26. Режимы ручной резки листового проката
Толщина разрезаемого металла, мм Номер мундштука Давление, кге'см Примерная скорость резки, мм мин
наружно- го внутренне- го кислоро- да горючего таза
8—10 I 1 3 550—400
10—25 1 2 4 400—300
25—50 1 3 6 Не vci.ee 300—250
50—100 1 4 8 0,01 250-200
100—200 2 5 10 200- 130
200—300 2 5 12 130—80
166
ла, то наблюдается отклонение пучка искр в направле-
нии резки (рис. 76, й). При завышенной скорости резки
отклонение пучка искр происходит в сторону, обратную
направлению резки (рис. 76,в). Скорость перемещения
резака считают нормальной, если пучок искр будет вы-
ходить почти параллельно кислородной струе (рис.
76,6). Режимы ручной резки листового проката приве-
дены в табл. 26.
Рис 76 Характер выброса шлака
а — скорость резки мала, б — оптимальная ско
рость резки, в—скорость резки велика
Ширина и чистота реза зависят от способа резки.
Машинная резка дает более чистые кромки и меньшую
ширину реза, чем ручная. Чем больше толщина разре-
заемого металла, тем больше шероховатость кромок и
ширина реза. В зависимости от толщины металла ори-
ентировочная ширина реза составляет:
Толщина метал-
ла. ММ . . . 5—15 15-30 30—60 G0—100 100—150
Ширина реза,
мм . '. . . . 2—2,5 2,5—3,0 3,0—3,5 3,5—4,5 4,5—5,5
В начале резки мунд-
штук располагают перпен-
дикулярно поверхности ме-
талла или с небольшим на-
клоном (5—10°) в сторону,
обратную направлению рез-
ки. По мере углубления в
массу металла ослабевает
действие подогревающего
пламени, уменьшается ско-
Налраблечие
резки
в
I Величине
1 'отставания
Рис. 77. Отставание ре-
жущей струи
167
роеть кислородной струи. Поэтому при резке происходит
отставание режущей струи (рис. 77).
Отставание увеличивается с увеличением скорости
резки. Отставание можно компенсировать наклоном
мундштука вперед по направлению движения.
§ 39. Кислородная резка стали
Процесс резки стали зависит от содержания углеро-
да и химического состава примесей в стали. Хорошо ре-
жутся низкоуглеродистые стали, содержащие до 0,3%
углерода. При содержании углерода в сталях свыше
0,3% поверхность реза закаливается, а при содержании
его свыше 0,7% резка становится затруднительной.
Кремний при содержании его в сталях до 4% и
одновременном содержании углерода до 0,2% процесс
резки не затрудняет. При более высоком содержании уг-
лерода процесс резки ухудшается в связи с образовани-
ем тугоплавкого окисла кремния.
Марганец при содержании в стали до 6% на про-
цесс кислородной резки не влияет, при более высоком
содержании марганца процесс резки затрудняется.
Сера ифосфор в тех количествах, в которых они
содержатся в стали, на процесс резки не влияют.
Хром так же, как и кремний, повышает в стали вяз-
кость шлака и при содержании 2—3% способствует за-
шлаковыванию кромок реза. При содержании в стали
хрома от 1,5 до 5% возможна резка с предварительным
подогревом. При более высоком содержании хрома хро-
мистые и нержавеющие стали можно резать только кис-
лородно-флюсовым способом.
Никель обладает низким сродством к кислороду
и поэтому окисляется кислородной струей при резке
очень слабо. Никель при содержании его в стали до 6—
7% процессу кислородной резки не препятствует, при
более высоком содержании никеля процесс резки за-
трудняется.
Молибден при содержании в стали 0,15—0,25%'
на процесс резки не влияет.
Кислородной резке подвергаются стали толщиной не
менее 3 мм. Резка стали малых толщин со-
провождается значительным перегревом, оплавлением
кромок и короблением разрезаемого металла.
При резке тонколистовой стали на резаках устанав-
168
ливается внутренний мундштук № 0 с минимальным
отверстием для режущего кислорода и наружный мунд-
штук № 1. Лучшие результаты при резке сталей малых
толщин дает резка с последовательным расположением
подогревающего пламени и режущего кислорода. Резку
ведут с максимальной скоростью и минимальной мощ-
ностью подогревающего пламени. Мундштук резака на-
Рис. 78 Пакетная резка листов стали.
с —с ппотным зажатием пакета, б — с зажатием пакета со
стороны, противоположной началу резки
клоняют под углом 15—40° к поверхности реза в сторо-
ну, обратную направлению резки. Для получения резов
без грата на разрезаемых кромках необходимо приме-
нять кислород чистотой не ниже 99,5%.
Лучшее качество при кислородной резке малых тол-
щин, особенно при массовой вырезке одинаковых дета-
лей, дает пакетная резка. Сущность процесса кислород-
ной пакетной резки заключается в том, что разре-
заемые листы складываются в пакет, стягиваются
струбцинами или специальными зажимными приспособ-
лениями и разрезаются за один проход резака (рис.
78, а). Максимальная толщина каждого листа — не бо-
лее 4—6 мм, общая толщина пакета — не более 100 мм.
При этом способе необходимо, чтобы листы были хоро-
шо очищены и плотно прилегали друг к другу.
Мощность подогревающего пламени, а также расход
и давление режущего кислорода при пакетной резке ус-
танавливают по суммарной толщине пакета. Скорость
резки пакета несколько меньше скорости однослойной
резки стали той же толщины. Верхний лист пакета при
169
Рис 79. Положение мундштука
при резке стали большой тол-
щины
а — перед началом резки, б — перед
окончанием резки
малой толщине коробится, поэтому на пакет наклады-
вают лист большей толщины.
Пакетную резку рекомендуется производить кисло-
родом низкого давления. В этом случае не требуется
принудительное сжатие листов (зазоры между листами
иногда достигают 3—4 мм). Пакет закрепляют с одной
стороны (рис. 78,6). По окончании пакетной резки по-
верхность металла очища-
ют от окалины и остатков
шлака стальной щеткой.
Образующиеся в процес-
се пакетной резки наплывы
с нижней кромки металла ,
срубают зубилом.
Кислородная резка
сталей средних тол-
щин от 10 до 100 мм не
вызывает затруднений. Она
выполняется обычной аппа-
ратурой как ручными, так и
механизированными спосо-
бами. Резку сталей средних
толщин выполняют при дав-
лении кислорода 2,5—
6 кгс/см2.
Резка сталей боль-
шой толщины применя-
ется в металлургической промышленности и на предпри-
ятиях тяжелого машиностроения.
Стали толщиной до 300 мм разрезаются обычными
универсальными резаками. Основные трудности газовой
резки стали большой толщины связаны с применением
высоких давлений кислорода, необходимостью прогрева
нижних слоев металла и удалением шлака на большом
расстоянии от резака.
Стали толщиной свыше 300 мм режут специальными
резаками, мундштуки которых имеют увеличенные по
сравнению с универсальными резаками проходные сече-
ния для режущего кислорода.
Для уменьшения нагрева мундштука в процессе рез-
ки сталей большой толщины и уменьшения засорения
каналов мундштука брызгами металла расстояние or
торца мундштука до поверхности разрезаемого металла
берется больше, чем при обычной резке.
170
Для резки сталей больших толщин применяется на-
углероживающее подогревающее пламя, так как в этом
случае оно будет более длинным.
Для повышения устойчивости процесса резки в мо-
мент врезания кислородной струи в металл мундштук
резака наклоняют под углом 2—3° к вертикали в сторо-
ну резки (рис. 79).
Режимы, рекомендуемые для резки стали толщиной
от 300 до 1000 мм, приведены в табл. 27.
27. Режимы резки стали большой толщины
Толщина разрезае- мой стали, мм Давление кислорода перед резаком, кгс/см- Расход газа, м3/ч Скорость резки, мм,мин Расстояние от конца муидш”^ка до поверхности металла, мм
кислорода ацетилена
300 1,2—1,6 45 4 120—150 20—30
400 1,2—1,7 60 5 100—130 25-40
500 1,2—1,8 80 6 90—110 30—50
600 1,6—2,2 100 7 60—80 35—60
700 1,6—2,3 130 8 50- 65 40—65
800 1,9—2,5 200 9 50—60 45—70
1000 2—2,5 260 11 40—50 50—75
Для резки стали толщиной до 800 мм целесообразно
применять резак РЗР-2.
§ 40. Точность и качество резки
Точность газовой резки характеризуется соответст-
вием размеров вырезанной детали размера,м чертежа.
Кислородную резку применяют как заготовительную
операцию при вырезке деталей под механическую обра-
ботку и для изготовления деталей без последующей ме-
ханической обработки.
Качество резки характеризуется шероховатостью по-
верхности реза, наличием шлака и грата на нижней
кромке, равномерностью ширины реза по всей толщине
разрезаемого металла, степенью оплавления верхней
кромки.
Точность реза определяется отклонением линии или
плоскости реза от заданной. Отклонение линии реза
происходит из-за смещения оси резака или деформации
листа при резке. Отклонение плоскости реза от задан-
171
ной может быть вызвано изменением угла наклона ре-
зака к поверхности листа и расширением режущей струи
кислорода.
Шероховатость поверхности реза определяется коли-
чешвом и глубиной бороздок, оставляемых режущей
струей кислорода. Глубина бороздок зависит от давле-
г)
Рис 80 Деформации и
дета тей
способы их уменьшения при вырезке
замкнутого контура
а — деформации обрезной части листа, б — начало резки по зшзагооб
разной линии, в — закрепление детали клиньями после прохождения
резака г — последовательность резки листа на полосы одним резаком
ния кислорода, скорости перемещения резака и вида
горючего.
При резке на природном газе поверхность реза по-
лучается более ровная, без оплавлений. Оплавление
верхних кромок зависит от мощности подогревающего
пламени. Чем мощнее подогревающее пламя и меньше
скорость, тем больше оплавление верхних кромок. ГОСТ
14792—69 устанавливает три класса качества поверхно-
сти реза: 1-й (высший) достигается при наиболее бла-
гоприятных условиях резки; 2-й (повышенный) соответ-
ствует устойчивым производственным результатам на
серийном оборудовании; 3-й (обычный) соответствует
устойчивым производственным показателям, достигае-
мым на серийном оборудовании при наиболее экономич-
ных режимах.
Деформации металла при резке возни-
кают вследствие неравномерного нагрева металла и его
охлаждения. Деформация может вызвать искажение
формы детали и отклонение ее размеров от заданных.
172
На рис. 80, й показана деформация отрезанной части
листа при вырезке детали (площадь детали заштрихова-
на). Для уменьшения деформаций вначале режут не по
прямой, а по зигзагообразной линии (рис. 80, 6). При вы-
резке детали в замкнутом контуре после прохождения
резака ее закрепляют клиньями в точках, обозначенных
цифрами 1—4 на рис. 80, в.
Для уменьшения деформаций необходимо жестко за-
креплять вырезанные детали в приспособлениях струб-
цинами или другими зажимными приспособлениями;
стремиться к тому, чтобы площадь вырезаемой детали
была близка к площади заготовки, из которой она выре-
зана; производить резку на предельно оптимальной ско-
рости; резать крупногабаритные детали одновременно
несколькими резаками; резать отдельные участки конту-
ра детали в той последовательности, при которой дефор-
мации действовали бы в противоположных направлени-
ях и взаимно уничтожались. На рис. 80, г показана по-
следовательность резки листа на полосы одним резаком,
при котором взаимные тепловые деформации уравнове-
шиваются.
§ 41. Особенности технологии резки
различных профилей металла
В настоящее время кислородная резка нашла широ-
кое применение при изготовлении различного рода ме-
таллоконструкций из труб, прутков круглого и квадрат-
ного сечения, уголка, швеллера и двутавра.
При вырезке из листов фланцев и дисков пользуют-
ся специальным циркульным устройством, которое со-
стоит из ножки и выдвижной штанги. Ножку циркуля
ставят в накерненную точку в центре окружности, резак
укрепляют на штанге и передвигают по листу на ро-
ликах.
При кислородной резке труб выполняют обрезку
торцов труб под сварку, вырезку отверстий в трубах,
обрезку труб. Резка выполняется в различных прост-
ранственных положениях. Для резки труб применяют
специальные каретки и роликовые стенды с приводны-
ми колесами для поворота трубы (рис. 81).
При резке прутков круглого и квадратного сечений
необходимо учитывать небольшую протяженность ли-
нии реза. При резке круглых прутков мундштук в на-
чальный момент располагают перпендикулярно по-
173
верхности металла (рис. 82,а). После нагрева металла
открывают вентиль режущего кислорода и перемещают
резак в направлении резки, при этом необходимо под-
держивать постоянное расстояние между торцом мунд-
штука и поверхностью разрезаемого металла.
-Для повышения производительности при резке прут-
ков применяют метод безостановочного врезания
Рис. 81. Схема роли-
кового стенда для
резки труб:
1 — резак, 2 — труба, 3 —
приводные ролики
Рис. 82. Резка заготозок:
а — круглой заготовки. 1—6 — положе-
ние резака; б— нескольких круглых
заготовок, уложенных рядом друг с
другом
Рис. 83. Последовательность резки уголка:
а — резка уголка за один проход; / — положение резака при резке
первой полки. 2 — при резке второй полки; б — резка уголка с
обушка; 1 — положение резака при прорезании уголка с обушка,
2 — при резке первой полки, 3 — при резке второй полки
174
. Резку уголка начи-
нают с кромки полки
(рис. 83). Резак уста-
навливают перпендику-
лярно полке в начале
кромки и перемеща-
ют до обушка; затем
плавно разворачивают,
устанавливают перпен-
дикулярно второй пол-
ке и прорезают уго-
лок до конца за один
проход.
Резку двутавровых
Рис. 84. Схема резки двутавровой
балки:
1,2 — положение резака при обрезке верх-
ней и пижнеи полки, 3 —при обрезке
СТОИКИ
балок (рис. 84) начинают с резки полок, а затем проре-
зают стойку.
§ 42. ТЕХНОЛОГИЯ МАШИННОЙ РЕЗКИ
Качество машинной резки зависит от горизонтально-
сти расположения обрабатываемых листов и качества
их поверхности. Листы перед резкой правят на много-
валковых листоправйльных вальцах. Правленные листы
при укладывании их на раскроечный стол проверяют*
уровнем, натягиванием нити и стальной линейкой.
Качество очистки поверхности проверяют внешним
осмотром. Обычно применяют химический, механиче-
ский способы очистки и очистку пламенем подогреваю-
щего пламени резака с последующей зачисткой поверх-
ности металлической щеткой.
До начала резки газорезчик, обслуживающий маши-
ну, проверяет исправность всех узлов машины пуском
их на холостом ходу. Подготавливает к работе все га-
зовые коммуникации, устанавливает необходимые пара-
метры (давление кислорода и ацетилена, скорость рез-
ки, расстояние между торцом мундштука и поверхно-
стью разрезаемого металла) в зависимости от толщины
и вида металла. Зажигает резак и подводит его к на-
чальной точке реза либо автоматически в соответствии
с программой, либо вручную с пульта управления, рас-
полагая его так, чтобы центральный канал мундштука
находился над точкой начала реза. Нагревает металл до
температуры воспламенения, включает подачу режущего
кислорода и двигатель перемещения резака.
175
В процессе резки необходимо следить за сохранени-
ем выбранного режима — давлением газов, скоростью
резки, расстоянием между мундштуком резака и по-
верхностью разрезаемого металла. Необходимо также
следить, чтобы струя режущего кислорода пробивала
всю толщину разрезаемого металла.
Отверстия машинным резаком прожигают следую-
щим образом. Резак подводят к месту пробивки отвер-
стия, зажигают горючую смесь подогревающего пламе-
ни резака и разогревают место пробивки до температу-
ры воспламенения в струе кислорода и постепенно
включают подачу режущего кислорода. Скорость пере-
мещения резака при пробивке отверстий в металле тол-
щиной от 5 до 100 мм устанавливается в пределах от
600 до 150 мм/мин. Длительность прожигания одного
отверстия в зависимости от толщины разрезаемого лис-
та следующая:
Толщина металла, мм 10 20 30 40 70 80
Длительность прожи-
гания отверстия, мин 0,25 0,5 0,75 1,0 1,5 2,0
При машинной кислородной резке широко применя-
ется операция снятия фасок под сварку. Для снятия
фасок на прямолинейных кромках большое применение
поллчили переносные машины. Кромки необходимой
конфигурации могут быть получены при установке ре-
заков по схеме, показанной на рис. 85.
Для получения кромок с односторонним скосом один
резак устанавливают вертикально и производят верти-
кальный рез, а второй, срезающий фаску, устанавлива-
ют наклонно (рис. 85, а, б). Расстояние А зависит от
толщины разрезаемого металла и должно быть таким,
чтобы не было приваривания шлака на нижней кромке.
Расстояние В определяется углом скоса, толщиной ме-
талла и притуплением (с учетом ширины реза). По пер-
вому варианту (рис. 85, а) лучше резать металл боль-
ших толщин, а по второму варианту (рис. 85,6) —ме-
талл толщиной до 40 мм. Качество подготовляемых
кромок при машинной кислородной резке хорошее,
поэтому перед сваркой удаляют только шлак.
Основным направлением повышения производитель-
ности труда является применение многорезаковых ма-
шин, на которых можно одновременно вырезать не-
сколько деталей или выполнять одновременно несколь-
176
ко прямолинейных резов. При резке сталей больших
толщин мундштук резака устанавливают под прямым
углом к разрезаемой поверхности или с небольшим на-
клоном в сторону, обратную движению. При резке тол-
стых листов или при использовании для подогревающе-
го пламени газов-заменителей ацетилена желательно в
зону реза вводить стальные
прутки или железный порошок,
что практически обеспечивает
безостановочное врезание
струи кислорода. Повышение
скорости резки достигается при
резке горячей стали во время
прокатки. Ширина реза опре-
деляет количество удаляемого
металла из зоны реза, что со-
ответствует количеству расхо-
дуемого кислорода.
При машинной резке про-
исходит отставание режущей
струи кислорода. Понижение
скорости резки уменьшает от-
ставание, такое же действие
г\ I'
'|/г
и)
Рис. 85. Расположение
резаков при односторон-
нем скосе кромок
оказывает увеличение разме-
ров сопла и предварительный
подогрев разрезаемого листа.
Ориентировочные режимы ма-
а — при резке металла боль-
ших толщин, б — металла
толщиной до 40 мм, 1 — по-
ложение первого резака, 2 —
второго резака, А и В — рас-
стояние между резаками
шинной резки низкоуглероди-
стой стали приведены в табл. 28.
При переходе от резки прямоугольных контуров де-
талей к криволинейным скорость резки снижается.
28. Режимы машинной резки низкоуглеродистой стали
Толщина разрезае- мого металла, мм Скорость резки, мм/мин Давление режущего кислорода, кгс/см- Расход газов, м /ч Время нагрева металла до температуры воспламенения, с
кислорода ацетилена
5 500—530 2,4 0,4—0,5 0,25—0,3 10—12
10 400—450 2,6 0,45—0,6 0,3—0,4 12—13
20 300—340 3,0 0,45—0,6 0,3—0,4 14—15
30 260—290 3,7 0,45—0,6 0,3—0,4 15—16
50 210—230 4,0 0,5—0,6 0,35—0,4 16—18
80 170—190 5,0 0,6—0,8 0,4—0,5 18—20
100 160—180 6,0 0,6—0,8 0,4—0,5 20—25
12-231
177
§ 43. Поверхностная резка металлов
разделительной тем, что струя
7
Рис. 86. Схема поверхностной кис-
лородной резки:
1 — мундштук, 2 — шлак, 3 — канавка
Поверхностной кислородной резкой называется про-
цесс снятия кислородной струей слоя металла.
Поверхностная кислородная резка отличается от
режущего кислорода на-
правляется под острым
углом 15—40° к поверх-
ности металла и пере-
мещается с большой
скоростью вдоль этой
поверхности (рис. 86).
Несмотря на внеш-
нее различие поверх-
ностной и разделитель-
ной кислородной резки
сущность этих спосо-
бов одна и та же. В
обоих случаях подо-
гревающее пламя на-
гревает металл до температуры воспламенения, происхо-
дит сгорание металла в ограниченном объеме и удаление
образовавшегося при этом шлака.
При поверхностной резк$ источником нагрева метал-
ла является не только подогревающее пламя резака,
но и расплавленный шлак, который, перемещаясь по
поверхности металла, подогревает последующие слои
металла. Шлак, получающийся при поверхностной кис-
лородной резке, отличается от шлака при разделитель-
ной кислородной резке большим содержанием несож-
женного железа.
В связи с сокращением времени подогрева при по-
верхностной кислородной резке увеличивается ско-
рость резки и повышается производительность
труда.
Поверхностная кислородная резка нашла большое
распространение в металлургической промышленности
для удаления поверхностных дефектов литья, в свароч-
ном производстве для вырезки дефектных участков
швов и при выполнении ремонтных работ.
Процесс поверхностной кислородной резки протека-
ет устойчиво только в том случае, если направление
перемещения резака совпадает с направлением кисло-
родной струи. При равномерном перемещении резака в
178
направлении образуемой канавки подогревающее пла-
мя может быть выключено
Существуют два основных способа поверхностной
кислородной резки строжка и обточка
При строжке резак, как и проходной резец, сни-
мает с поверхности слой металла определенной ширины
и длины Слой металла может быть снят за один или
несколько проходов в зависимости от глубины снимае-
мого слоя
При обточке резак, как и токарный резец, совер-
шает поступательное движение вдоль круглой вращаю-
щейся заготовки В результате обточки снимается слой
металла определенной глубины
Преимуществом процесса поверхностной кислород-
ной резки по сравнению с другими способами удаления
поверхностных слоев металла является высокая произ
водительность, позволяющая удалять ручным резаком
до 5 кг металла в минуту
Вместе с тем, при поверхностной кислородной резке
слои металла, прилегающий к обрабатываемой поверх-
ности, быстро нагревается и охлаждается, в результате
чего у высокоуглеродистых и легированных сталей мо-
гут возникать на поверхности трещины Склонность к
трещинообразованию гем больше, чем больше размеры
канавки п выше содержание в стали углеродр и друтх
легиру ющих элементов
Нагрев металла до температуры воспламенения осу-
ществляют при наклоне мундштука на 70—80° к поверх-
ности металла После того как металл нагрег, мунд-
штук устанавливают под углом 15—40°, пускают струю
реж\щего кислорода и перемещают резак с заданной
скоростью
29. Режимы поверхностной кислородной резки
Показатоти Но 1 ’ер мундштм а
2 3
Давление режущего кислорода, кгс/см2 . .... 3—6 3—8 3,5—10
Скорость резки, м/мин .... 1 5-8 1 5—10 1,5—10
Расход кислорода, м3/ч 18—40 20—55 30—75
Расход ацетилена, м3/ч 0,9—1,0 0,9—1 ,0 0,9-1 0
Размеры канавки, мм ширина 15—30 18-35 30—50
глубина 2—12 2—16 2 20
12*
179
Глубина и ширина канавки могут быть различными.
Глубина канавки увеличивается при увеличении угла
наклона мундштука, повышении давления режущего
кислорода и уменьшения скорости перемещения резака
вдоль канавки. Ширина канавки определяется диамет-
ром канала режущей струи кислорода. Режимы поверх-
ностной кислородной резки приведены в табл. 29.
Контрольные вопросы
1 Как выполняется подготовка металла к кислородной резке?
2. Какими основными показателями характеризуется режим кис-
лородной резки?
3 Как втняет состав стали на процесс кислородной реши’
4. Как осуществляется кислородная резка стали малой и боль-
шой толщины?
5. Как выполняется пакетная резка стали?
6. Чем характеризуются точность и качество кислородной резки?
7 Каким способом уменьшают деформации вырезаемых де-
талей5
8. Ь чем заключаются особенности технологии резки различных
профилей металла?
9. Каковы особенности технологии машинной кислородной резки?
10. В чем заключается сущность процесса поверхностной кисло-
родной резки?
ГЛАВА IX. ТЕХНОЛОГИЯ И АППАРАТУРА
КИСЛОРОДНО-ФЛЮСОВОЙ РЕЗКИ
§ 44. Сущность процесса кислородно-флюсовой резки
Высоколегированные хромистые, хромоникелиевые
стали, чугун и цветные металлы не могут подвергаться
обычной кислородной резке, так как они не удовлетво-
ряют основным условиям резки. Хромистые и хромони-
келевые нержавеющие стали на поверхности реза об-
разуют тугоплавкие окислы хрома с температурой
плавления около 2000° С, которые препятствуют нор-
мальному протеканию процесса резки. Поэтому кисло-
родная резка этих сталей требует применения особых
способов.
Чугун имеет температуру плавления ниже темпера-
туры воспламенения, поэтому при обычной резке чугун
будет плавиться, а не сгорать в кислороде. Содержа-
щийся в чугуне кремний, образует тугоплавкую окись
кремния, которая также препятствует резке.
180
Цветные металлы (медь, алюминий, латунь, брон-
за) имеют большую теплопроводность, образуют туго
птавкие окислы и также не поддаются обычной газовом
резке Удалить тугоплавкие окислы можно либо пере-
водом их в легкоплавкие, либо введением в зону реза
дополнительного тепла
Резку высоколегированных сталей можно обеспечить
наложением вдоль линии реза низкоу глеродистои сталь-
ной полосы, при сгорании которой выделившееся тепло,
а также переходящее в шлак расплавленное железо и
его окислы способствуют разжижению окислов хрома
Этим способом можно резать нержавеющие стали тол-
щиной до 20 мм, однако при этом рез получается ширэ
ким, а скорость резки низкая
Для резки хромистых, хромоникелевых нержавею-
щих сталей, чугуна и цветных металлов применяют
способ кислородно флюсовой резки Сущность кисло-
родно флюсовой резки заключается в том, что в разрез
вместе с режущим кислородом вводится порошкообраз-
ный флюс, при сгорании которого выделяется дополни-
тельное тепло и повышается температура в зоне реза.
Кроме того, продукты сгорания флюса, взаимодействуя
с тугоплавкими окислами, образуют жидкотекучие
шлаки, которые легко удаляются из зоны реза, не пре-
пятствуя нормальному протеканию процесса
Основным компонентом порошкообразных флюсоз,
применяемых при кислородно-флюсовой резке мета't-
лов, является железный порошок. Железный порошок
при сгорании выделяет большое количество тепла (око-
ло 1800 ккал/кг). При выборе железного порошка не-
обходимо иметь в виду, что процесс резки зависит от
его химического состава и его грануляции. При исполь-
зовании порошков, содержащих до 0,4% углерода и до
0,6% кислорода, процесс резки нержавеющей стали
протекает устойчиво. Дальнейшее увеличение содержа-
ния углерода и кислорода в порошке приводит к увели-
чению расхода порошка и ухудшению качества поверх-
ности реза.
Химический состав железных порошков, применяе-
мых при кислородно-флюсовой резке по ГОСТ 9849—74,
приведен в табл 30.
При резке нержавеющих сталей содержание кисло-
рода в порошке не должно превышать 6% Кислород
присутствует в порошке в виде окислов, которые замед-
181
Ж Химический состав железных порошков
для кислородно-флюсовой резки
Содержание элементов, %
Марки железных порошков железо, не менее углерод кремний марга- нец сера фосфор кислород
не более
ПЖ 1 пж 2 ПЖ 3 ПЖ 4 ПЖ 5 пж 6 98.8 98,8 98,5 98,0 97,0 96,0 0,03 0,03 0,08 0,12 0,10 0,25 0,10 0,10 0,15 0,25 0,25 0,45 0,10 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,020 0,020 0,020 0,030 0,030 0,050 0,020 0,020 0,020 0,030 0,030 0,050 0,20 0,20 0,50 1,0 2,0
ляют процесс резки, так как требуют дополнительного
тепла для их нагрева.
Основными критериями при выборе грануляции же-
лезного порошка являются обеспечение его наилучшей
транспортировки и регулирование расхода. Опытами
установлено, что лучшие результаты при кислородно-
флюсовой резке дает железный порошок с размерами
частичек от 0,07 до 0,16 мм. Опытами также установле-
но, что лучшие результаты при резке нержавеющих
хромоникелевых сталей достигаются при добавлении
к железному порошку 10—15% алюминиевого порошка.
Смесь железного и алюминиевого порошков дает жид-
котекучий шлак, температура плавления которого не
превышает 1300° С. Для резки нержавеющих сталей
применяется алюминиевый порошок марки АПВ.
Для поверхностной и разделительной резки нержа-
веющих сталей используют в качестве флюса смесь
алюминиево-магпиевого порошка с ферросилицием или
31. Составы флюсов для резки нержавеющих сталей
Вид резки Состав, % но массе
жетс-шый порошок алюминие- вый порошок алюминиево- магниевый порошок силино- ка пьций ферро- силиций
Разделите 1ь- ная .... 100
80—90 20—10 .— — —
— — 60—80 — 40—20
Поверхност- ная 100
— — 25—30 75—70 —
182
силикокальцием. Алюминиево-магниевый порошок, вхо-
дящий во флюсовую смесь, сгорая в струе кислорода,
повышает температуру пламени, а ферросилиций или
силикокальций действуют на окислы хрома как флюсу-
ющая добавка. Составы флюсов, состоящих из желез-
ного и алюминиевого порошков, ферросилиция и си-
ликокальция, приведены в табл. 31.
32. Составы флюсов для резки чугуна
Вид резки Состав, % по массе
железный порошок алюминиевый порошок доменный феррофосфор кварцевый песок
Разделительная 65—75 35—25
То же . . . 65—75 10—5 — 25—20
Основная задача флюса при резке чугуна состоит в
разбавлении флюса железом в области реза, снижении
в сплаве содержания углерода, а также разжижения
шлака, в котором содержится повышенное содержание
кислорода. В состав флюсов для резки чугхна входя г
железный и алюминиевый порошок, кварцевый песок и
феррофосфор Состав флюсов для кислородно-флюсовой
резки приведен в табл. 32.
Цветные металлы и сплавы подвергаются только
кислородно-флюсовой резке с применением флюсов, со-
ставы которых приведены в табл. 33.
33. Составы флюсов для резки цветных металлов
Вид резки Состав, % го массе
железный порошок алюминиевый порошок феррофосфор кварцевый песок
Резка меди . . 70—80 30—20 —
Резка латуни и
бронзы .... 70—80 10—5 — 20—15
То же . , . 65-75 20—15 15-10 —
§ 45. Аппаратура для кислородно-флюсовой резки
Установки для кислородно-флюсовой резки состоят
из двух основных частей: флюсопитателя и резака
(ручного или машинного). По конструкции флюсопита-
тели подразделяются на инжекторные, циклонные и с
183
механической подачей. Применяются три схемы устано-
вок для кислородно-флюсовой резки: с внешней пода-
чей флюса, с однопроводной подачей флюса под высо-
ким давлением и с механической подачей флюса.
По первой схеме (рис. 87, а) флюс из бачка инжек-
тируется кислородом и подается к резаку, укомплекто-
ванному специальной головкой. Газофлюсовая смесь,
Рис 87 Схемы подачи флюса:
а — с внешней подачей, б — однопроводная под высоким давлением, в — с
механической подачей, / — газофлюсовая смесь, 2 — флюс, 3 — флюсонесу-
щий газ •# —кислородно флюсовая смесь, 5 — режущий кислород
выходящая из отверстий специальной головки, заса-
сывается струей режущего кислорода и в смеси с ним
поступает в зону реза. По этой схеме выполнены и ра-
ботают установки кислородно-флюсовой резки УРХС-4,
УРХС-5 и УРХС-6 конструкции ВНИИАвтогенмаша.
При эксплуатации установки с внешней подачей флюса
работают устойчиво и экономично.
Однопроводная схема подачи флюса под высоким
давлением представлена на рис. 87,6. В этом случае
железный порошок, кварцевый песок из бачка флюсо-
питателя инжектируются непосредственно струей режу-
щего кислорода. Смесь флюса с кислородом по рукаву
подводится к резаку через центральный канал мунд-
штука и поступает к разрезаемому металлу. По этой
схеме выполнена и работает установка флюсовой резки
УФР-2 конструкции МВТУ им. Баумана.
Схема с механической подачей флюса представлена
на рис. 87, в. По этой схеме флюс, состоящий из смеси
алюминиево-магниевого порошка с силикокальцием,
из бачка при помощи шнекового устройства подается к
184
головке резака, где увлекается струей режущего кисло-
рода.
Флюсопитатель ФПР-1-65 (рис. 88) состоит из
бачка 1, регулировочного устройства 8 и редуктора 4.
Бачок 1 представляет собой сварной сосуд, в крышке
Рис 88 Флюсопитатель ФПР-1-65 конструкции
ВНИИАвтогенмаша
которого имеется горловина для засыпки флюса. Ниж-
ний корпус бачка заканчивается штуцером, к -которому
присоединяется регулировочное устройство 8.
Флюсонесущий газ из баллона или трубопровода
подается в редуктор 4, по выходе из которого разветв-
185
ляется на два потока: один поступает в верхнюю часть
бачка 1 для создания давления на флюс, второй — че-
рез регулирующий вентиль 5 по трубке 6 в регулиро-
вочное устройство. Флюс из бачка ссыпается в циклонную
камеру, а поступающий через штуцер 7 флюсоне-
сущий газ создает вихревой поток, захватывающий час-
Рис 89 Установка для кислородно-флюсовой резки
УРХС-4
тицы флюса и уносящий их к оснастке резака. Давле-
ние газа в бачке 1 флюсопитателя устанавливают по
манометру 2. Для выпуска газа из бачка флюсопитате-
ля служит вентиль. В случае повышения давления выше
допустимого срабатывает предохранительное устройст-
во (мембрана), установленное в бачке и смонтирован-
ное на колпачке горловины 3.
Для механизированной кислородно-флюсовой рез-
ки, если есть необходимость дистанционного включения
186
подачи флюса в резак, Одесский завод «Авгогснмаш-»
выпускает специальный флюсопитатель. В отличие ог
флюсопитателя ФП-1-65 газ поступает в бачок и регули-
ровочное устройство через электромагнитный переклю-
чающий клапан и фильтр.
Установка УРХС-4 предназначена для раздели-
тельной резки хромистых, хромоникелевых сталей, чу-
гуна, меди, латуни и бронзы. Установка разработана
институтом ВНИИАвтогенмаш, работает по принципу
внешней подачи флюса к резаку (рис. 89).
Ацетилен, проходя через водяной затвор 14, и кис-
лород из баллона 15 через редуктор 16 поступают по
рукавам в резак 1. Через тройник 11 часть кислорода
подается в редуктор 12, оттуда через вентиль 13 посту-
пает в корпус флюсопитателя 10 и штуцер циклонной
камеры 6, в которую поступает флюс по каналу' 8 из
флюсопитателя 10. Кислород, проходя канал 7, засасы-
вает флюс и подает его по рукаву 5 в резак, затём че-
рез вентиль 2 и трубку 4 флюс поступает в сопло 3 го-
ловки резака. Режущий кислород поступает в резак 1
по шлангу 9. Техническая характеристика установки
УРХС-4:
Скорость резки, чм/чпн.
прямолинейной ................................. 270—760
фигурной .................................... 170—475
Давление кислорода, кгс/см2.................... 5—10
Давление ацетилена, дм вод ст.................. не ниже 300
Дав тейпе флюсоподающего кислорода, кгс/см2 . 0,35—0,45
Расход кислорода, м3/ч......................... 8—25
Расход ацетилена, м3/ч......................... 0,8—1,1
Ргсход флюса, кг/ч ............................ G—9
В настоящее время вместо установки УРХС-4 наша
промышленность выпускает установки УРХС-5 и
УРХС-6 конструкции ВНИИАвтогенмаша. Принцип ра-
боты их подобен принципу работы установки УРХС-4,
но отличается от нее некоторыми конструктивными осо-
бенностями флюсопитателя.
Установка УРХС-5 комплектуется резаком
РАФ-1-65 и флюсопитателем ФП-1-65. Флюсопитатель
имеет циклонную конструкцию, а резак — внешнюю по-
дачу флюса. Схема установки УРХС-5 представлена на
рис. 90. Установка состоит из флюсопитателя 1, резака
4, соединительных рукавов 2 и 3. Флюс из флюсопитаге-
ля 1 подается в резак 4 по рукаву 3 и через флюсопо-
187
дающие сопла головки засасывается режущей струей
кислорода в полость реза. Расход флюса через циклон-
ную камеру регулируется зазором между штоком и шту-
цером, величина зазора изменяется маховичком, а так-
Рис 90. Установка для кислородно-флюсовой резки УРХС-5
же давлением флюсоподающего газа. Давление флюсц-,
подающего газа регулируется редуктором, подача
флюса в резак контролируется вентилем 5.
Резаки, коюрые могу! использоваться на установке
188
УРХС-5, работают на ацетилене или газах-заменителях
ацетилена.
Установка УРХС-5 используется для резки высоко-
хромистых, хромоникелевых сталей толщиной до 200 мм,
а при толщине от 200 до 500 мм применяется установка
УРХС-6.
Установка УРХС-6 комплектуется флюсопитате-
лем ФП-2-65 и резаком РАФ-2-65. Устройство ее ана-
логично устройству установки УРХС-5. Бункер флюсо-
питателя установки вмещает в себя 35 кг флюса. Кис-
лород подается от рампы из десяти баллонов, ацети-
лен — от рампы из трех баллонов.
Резаки для кислородно-флюсовой рез-
ки отличаются от обычных (для кислородной резки)
тем, что они имеют дополнительные устройства для по-
дачи флюса. В зависимости от схемы подачи флюса
они подразделяются на два типа. В резаках первого
типа флюс подается в смеси с режущим кислородом к
центральному каналу мундштука, резаки второго типа
выполнены по схеме с внешней подачей флюса. По
принципу смешения горючего газа и кислорода резаки
разделяются на инжекторные и с внутрисопловым сме-
шением.
В комплект кислородно-флюсовой установки УРХС-5
входит резак РАФ-1-65 (рис. 91). Резак изготовляется
на базе серийного резака «Пламя». Он оснащен порош-
ковым вентилем 4, служащим для включения и выклю-
чения подачи флюса. На головке резака закреплена ко-
лодочка 2, к которой присоединены две сменные втулки
•?. Втулки устанавливаются под углом 25° к оси мунд-
штука. Тройник 1 и система трубок связывают порош-
ковый вентиль с колодочкой.
Установка УФР-5 конструкции МВТУ им. Бау-
мана находит применение для порошково-кислородной
резки железобетона. Установка состоит из флюсопита-
теля, который монтируется на тележке, копьедержателя
ручного или машинного резаков, кислородной рампы на
5—10 баллонов, воздушной рампы на три баллона.
Для подачи флюса используется сжатый воздух, ко-
торый должен быть очищен от масла и влаги. При ра-
боте от компрессора применяется селикагелевый осуши-
тель, а для очистки — маслоотстойник. В качестве го-
рючего газа могут быть использованы пропан-бутано-
вая смесь или природный газ.
189
Рис. 91. Резак РАФ-1-65 для кислородно-флюсовой резки
Рис. 92. Схема газо-кинематического флюсопитателя
УФР-5
Флюсопитатель для установки УФР-5 представлен
на рис. 92. Флюс засыпается через верхний патрубок6,
который вварен в крышку бункера 7. Рычажный меха-
низм 3 осуществляет блокировку порошкового клапана
14 с рычажным газовым вентилем 4. Он служит для
пуска и дозировки флюса и флюсоподающего газа.
Тройник 8 предназначен для распределения подачи
флюсоподающего газа к рычажному вентилю 4 и в цик-
лонную камеру 15. Циклонная камера 15 обеспечивает
подачу флюса в резак или копьедержатель. Закреплен-
ный на циклонной камере вибратор 17 равномерно
встряхивает бункер 1, устраняя тем самым возможнос1ь
скапливания флюса перед входом в циклонную камеру
15. Бункер устанавливается на пружинах /2 для обеспе-
чения лучшей вибрации.
Установка УФР-5 работает следующим образом. Кис-
лород от рампового редуктора по рукаву поступает в
резак или копьедержатель. Ацетилен по рукаву посту-
пает в резак и в смеси с кислородом образует подогре-
вающее пламя. Сжатый воздух по рукаву подается к
вибратору 17, тройнику 8 и газовому вентилю 9. Для
продувки циклонной камеры вначале открывают газо-
вый вентиль 9, а затем маховичком 5 открывают ры-
чажный вентиль 4 и порошковый клапан 14. При пово-
роте маховичка 5 против часовой стрелки конус порош-
кового клапана 14 опускается и флюс из бункера 1 на-
чинает пересыпаться в коническую камеру 2. Одновре-
менно с этим открывается рычажный вентиль 4, и сжа-
тый воздух проходит по каналу внутри вертикальной
тяги 13, захватывая флюс из конической камеры 2 в
циклонную камеру 15. Часть воздуха по рукаву 10отво-
дится в верхнюю часть бункера 1 и по трубке И, кото-
рая соединяется с нижней частью конической камеры
2, выравнивает давление в бункере и конической каме-
ре. Другая часть газа по изогнутой трубке 16 циклон-
ной камеры 15, встречая сопротивление струи воздуха,
поступающего по центральному каналу циклонной ка-
меры, создает завихрение флюса и увлекает его в рукав.
Для поддержания расчетного давления флюсопитатель
снабжается предохранительными мембранами 18, раз-
рывающимися при давлении свыше 5 кгс/см2.
Для резки применяется ручной резак марки РФР-5
(рис 93) или машинный — марки РФМ-5 (рис. 94).
В сравнении с обычными резаками указанные резаки
191
имеют расширенные каналы кислородопровода с удли-
ненным перед соплом прямолинейным каналом режу-
щего кислорода.
Копьедержатель представляет собой устройство, ко-
торое позволяет закреплять стальные трубки различ-
ных диаметров, обеспечивая плотное прижатие торца
трубки к уплотняющей прокладке, что исключает утеч-
ку кислорода и флюса. Копьедержатель представлен на
Рис. 93 Ручной резак РФР-5 установки УФР-5
Рис 94 Машинный резак РФМ 5 установки ^ФР-5
192
рис. 95. Кислород по шлангу через ниппель 1 и вентиль
2 поступает в инжектор 3, который обеспечивает подсос
флюса кислородной струей, выходящей под большим
давлением из центрального канала Закрепление и
плотное прижатие трубки 6 осуществляется болтовыми
зажимами 5 и втулкой 4.
Рис. 95 Копьедержатель установки УФР-5
§ 46. Кислородно-флюсовая резка
высоколегированных сталей
К высоколегированным сталям относятся стали, со-
держащие более 10% легирующих элементов. Высоко-
легированные стали кроме обычных примесей углерода,
кремния, марганца, серы и фосфора содержат в раз-
личных количествах такие примеси, как хром, никель,
титан, вольфрам, молибден, ванадий, ниобий, медь, алю-
миний и др. Такие стали не могут подвергаться обыч-
ной кислородной резке, так как на поверхности их об-
разуется пленка тугоплавких окислов. Такие стали
подвергаются только кислородно-флюсовой резке. Приме-
няются разделительная и поверхностная кислородно-
флюсовая резка.
Высоколегированные стали в зависимости от содер-
жания легирующих элементов по структуре подразде-
ляются на основные три группы: аустенитные, феррит-
ные и мартенситные. Легирующие элементы по-разному
влияют на процесс резки высоколегированных сталей.
Одни из них не влияют на процесс резки, другие вызы-
13-231
193
вают способность кромки реза воспринимать закалку,
третьи — замедляют процесс резки и образуют карбиды
хрома.
Стали аустенитного и ферритного класса перед рез-
кой не подвергаются подогреву, а стали мартенситного
класса подогреваются до 250—350° С. Высоколегирован-
ные стали обладают низкой теплопроводностью, а про-
цесс кислородно-флюсовой резки вызывает интенсивное
тепловое воздействие на разрезаемый металл, так как
одновременно с кислородом вводится железный поро-
шок, который, сгорая, выделяет дополнительное тепло.
В результате низкой теплопроводности и большого вы-
деления тепла в зоне реза в металле возникают боль-
шие внутренние напряжения, которые приводят к обра-
зованию деформаций разрезаемых листов, а при жест-
ком закреплении — трещин.
Перед резкой линия реза тщательно очищается от
грязи, ржавчины и масла, а флюс просеивается и про-
каливается. Резку начинают от края листа или от пред-
варительно сделанного отверстия.
Режимы кислородно-флюсовой резки высокохроми-
стых сталей отличаются от режимов резки низкоуглеро-
дистых сталей. Мощность подогревающего пламени бе-
рется на 15—25% больше, чем при резке низкоуглеро-
дистых сталей такой же толщины. Расстояние от конца
мундштука до поверхности разрезаемого металла так-
же больше, чем при обычной кислородной резке. Дела-
ется это для того, чтобы частицы флюса успели на-
греться до температуры воспламенения, при этом
уменьшается возможность засорения выходных каналов
подогревающего пламени.
На процесс кислородно-флюсовой резки влияют пра-
вильный выбор давления и расхода режущего кислоро-
да, марка и расход флюса, мощность подогревающего
пламени, скорость резки и другие параметры. Техника
кислородно-флюсовой резки, в основном, такая же, как
и при обычной кислородной резке. Резка осуществляет-
ся как ручными, так и машинными резаками. В качест-
ве горючего газа применяется ацетилен и газы-замени-
тели ацетилена (пропан-бутановая смесь и природные
газы).
Правильный выбор расхода флюса устанавливают
визуально. На кромках реза остаются небольшие вали-
ки расплавленного железного порошка. Большой расход
194
флюса вызывает увеличение размеров валиков и замед-
ляет процесс резки. Малый расход флюса также замед-
ляет процесс резки из-за недостаточного количества вы-
делившегося тепла. При кислородно-флюсовой резке
вентиль подачи флюса на резаке необходимо открывать
после зажигания подогревающего пламени. При выклю-
чении необходимо сначала закрыть вентили подачи
флюса и режущего кислорода, а затем — вентили горю-
чего газа и кислорода. Продолжительность подогрева
металла при кислородно-флюсовой резке меньше, чем
при обычной кислородной резке. Резак относительно
разрезаемого металла должен перемещаться равномер-
но, по окончании процесса резак необходимо задержать,
чтобы прорезать металл по всей его толщине.
При прямолинейной разделительной резке резак ус-
танавливается или перпендикулярно к поверхности ме-
талла, или углом вперед.
При кислородно-флюсовой резке высоколегирован-
ных сталей давление кислорода выбирается так же, как
и для обычной резки. Расход кислорода складывается
из расхода кислорода на окисление разрезаемого ме-
талла и флюса и выдувание образующихся в процессе
резки окислов. Расход кислорода и его давление опре-
деляются в зависимости от толщины разрезаемого ме-
талла и скорости резки.
Процесс кислородно-флюсовой резки будет прохо-
дить устойчиво только тогда, когда скорость перемеще-
ния резака будет согласована с количеством подаваемо-
го в зону реза кислорода и флюса. Ширина реза зави-
сит от диаметра выходного отверстия внутреннего
мундштука для режущего кислорода, давления режущего
кислорода и скорости резки. Зависимость ширины реза
от толщины разрезаемого металла при ручной и машин-
ной резке приведена ниже.
Толщина разрезаемого
металла, мм
5-25
25—50
50—100
100—200
Ширина реза, мм
Ручная резка Машинная резка
5-7 3,5—5,5
7—9 5,5—7,0
9—11 7—9
11—13 9—11
Ориентировочные режимы резки высоколегирован-
ных сталей толщиной от 10 до 200 мм на установке
УРХС-5 приведены в табл. 34.
13*
195
34. Режимы резки высоколегированной стали
толщиной до 200 мм на установке УРХС-5
«стал- Скорость резки, мм/мин (явление кисло- ода в рабочей амере редуктора, гс/см- (явление кисло- ода, азота или □здуха по мано- етру иа флюсо- итателе, кгс/см- 6 ч Ч S га 2
«3 и « Я 2 gs ч . О СО К § R а га га g х X и К га В £•£ в 5 В 2 <2 О . х га о Pt га о асход ащ а, дм‘/м асхсд фл г/м
н ч с s сх *6- о- >4 Р В в ЧР.И 2 Е Си си Си X си а
10 760 460 6—7 0,1—0,5 0,3 25 0,25
20 575 350 6—7 0,1—0,5 0,5 40 0,35
30 490 290 6-7 0,1—0,5 0,8 50 0,45
40 435 260 6—7 0,1—0,5 1,0 60 0,5
60 370 225 8—9 0,1—0,5 1,5 75 0,6
80 330 200 8—9 0,1—0,5 2,0 90 0,7
100 300 180 9—10 0,1—0,5 2,35 100 0,75
200 230 140 9—10 0,1—0,5 2,5 120 0,8
При резке высоколегированных сталей больших тол-
щин необходимо, чтобы происходила равномерная по-
дача режущего кислорода и флюса по всей глубине
разреза. Стали больших толщин разрезают на низком
35. Режимы механизированной резки высоколегированной
стали больших толщин
S
Я
ног
о ef
S
*
t-м w —
и5с
Расход, м’/ч
кислорода природного газа азота
Я
2
W w St г
«Ней
о. м
2 g и *
л а £ 5
X S
и S
со
№
S
g
р »
Я 2 и'—
й а ~ s
300 35 2—2,5 55—75 6-7,5 3,2-4 19—24 100—65
400 35 3—3,5 75—90 7,5—10 4,4—5,5 26—33 85—60
600 40 2—2,5 105—130 11—14 7,1—8,8 42—53 75—50
800 50 2—2,2 135—180 15,5—19,5 10—13 60—75 65-45
1000 70 1 — 1,2 195—240 21,5—27 14-17,5 82—105 60—40
давлении кислорода, что увеличивает время соприкос-
новения кислорода с поверхностью разрезаемого метал-
ла. Ориентировочные режимы механизированной резки
высоколегированных сталей больших толщин приведе-
ны в табл. 35.
Для механизированной резки высоколегированных
сталей толщиной до 1000 мм применяется разработан-
ная ВНИИАвтогенмашем установка ПМР-1000.
196
§ 47, Кислородно-флюсовая резка бетона
и железобетона
Кислородно-флюсовая резка бетона и железобетона
отличается от резки металлов тем, что бетон не горит в
технически чистом кислороде, поэтому флюсы, применя-
емые для резки бетона и железобетона, должны обла-
дать большей тепловой эффективностью, чем флюсы,
применяемые для резки нержавеющих сталей.
Для резки железобетона применяют ручные и ма-
шинные резаки, работающие по схеме с внешней пода-
чей флюса. Флюс к резаку подается сжатым воздухом
или азотом. Для обеспечения цилиндричности кислород-
ной струи применяют цилиндричные и конусные сопла,
сужающиеся книзу.
Процесс кислородно-флюсовой резки железобетона
мало отличается от кислородно-флюсовой резки высо-
колегированных сталей, чугуна и цветных металлов.
При резке железобетона также применяется подогрева-
ющее пламя, а порошкообразный флюс вдувается в ре-
жущую струю кислорода.
На окисление вводимого в зону резки флюса расхо-
дуется 15—20% кислорода, а на удаление из полости
реза расплавленных материалов и шлаков 80—85% кис-
лорода. При кислородно-флюсовой резке железобетона
применяется флюс, состоящий из 75—85% железного
порошка и 25—15% алюминия.
Ориентировочные режимы кислородно-флюсовой
резки железобетона на установке УФР-5 приведены в
табл. 36.
Резка кислородным копьем. Сущность резки кисло-
родным копьем заключается в прожигании отверстий
36. Режимы кислородно-флюсовой резки железобетона
на установке УФР-5
Параметры Толщина разрезаемого материала, мм
90 100 150 200 300
Скорость резки, мм/мин . . . 150 100 60 50 40
Расход кислорода, м3/ч . • . 10 10 15 35 60
Расход флюса, кг/ч .... 20 22 24 30 42
Расход пропан-бутана, м3/ч . 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6
Диаметр сопла, мм . , , , . 4 4 5 6 8
197
струей кислорода. Копье представляет собой толстостен-
ную трубку наружным диаметром 20—35 мм. Возможно
также использование тонкостенных газовых трубок,
обмотанных снаружи стальной проволокой диаметром
3—4 мм. Трубка подсоединяется к рукоятке с вентилем
для кислорода и по ней подается кислород к месту рез-
ки. До начала резки конец трубки нагревают газовой
&оздушно-шюа6ая If
/струя г ||
Кислород I
.ф
\ %
•у
S:
Рис 96 Схема прожигания отвер-
стия в бетоне кислородным копьем:
1 — бетонное изделие, 2 — копье, 3 —
защитный экран, 4 — держатель копья
горелкой, угольным
электродом или элект-
рической дугой до тем-
пературы воспламене-
ния. В качестве копья
применяют стальные
трубы с наружным
диаметром 10,2—
21,3 мм.
При прожигании
бетона используют
трубы, имеющие наи-
большую толщину
стенки. Для сгорания 1 кг железа расходуется 200—
270 литров кислорода. При прожшании отверстий в бе-
тоне кислород расходуется не только на горение трубки,
но и на выдувание из полости реза продуктов горения
копья и расплавленного бетона. В начале кислород пода-
ется под меньшим давлением, после воспламенения
копья давление кислорода доводят до рабочего.
Схема прожигания отверстия в бетоне кислородным
копьем показана на рис. 96. Кислородное копье прижи-
мается горящим концом с достаточно большим усилием
к бетону. Образуемые в процессе прожигания отверстия
шлаки давлением кислорода и газов выносятся наружу,
в зазор между копьем и стенкой прожигаемого отвер-
стия. Для лучшего удаления расплавленных остатков
из отверстия копьем производят вращательные и воз-
вратно-поступательные движения.
Резка копьем применяется для удаления прибылей
стального литья, для прожигания отверстий при разде-
лительной кислородной резке, при резке бетона и желе-
зобетона.
Для резки бетона и железобетона широкое примене-
ние получила резка порошковым копьем. Порош-
ково-копьевую резку можно производить при толщине
железобетона от 100 до 2000 мм и более. Для резки
198
кислородно-порошковым копьем используется установка
УФР-5. Отличие резки кислородно-порошковым копьем
от копьевой состоит в том, что в полость реза по трубке
копья подается флюс, состоящий из 85% железного и
15% алюминиевого порошков. В качестве копья приме-
няют стальные трубки диаметром 1/4" и 1/2", длиною
3—6 м.
37. Режимы прожигания отверстий в железобетоне
Глубина и диаметр про- жигаемого отверстия, мм Давление кислоро- да, кгс/см2 Расход кис- лорода, мэ/ч Расход стальной трубки м/м дли- ны отвер- стия Рас- ход флюса, кг/ч Скорость прожигания, мм/мин
До 500 0 50—55 6—7 60—80 4 30 120—180
500—1000 0 55—60 1000—1500 8—10 80—100 4-5 30 80—120
060—70 10—12 100—120 5-6 30 40—80
Процесс прожигания начинается с нагрева конца
копья и воспламенения его при подаче кислорода и
флюса под давлением до 2 кгс/см2, после заглубления
копья давление повышают до рабочего. Режимы про-
жигания отверстий в железобетоне приведены в табл. 37.
Контрольные вопросы
1 В чем заключается сущность кислородно-флюсовой резки?
2 . Какие марки флюсов применяются при кислородно-флюсовой
резке высоколегированных сталей, чугуна и цветных металлов?
3 Из каких основных частей состоят установки для кислородно-
флюсовой резки?
4 . Как устроен и работает флюсопитатель ФП-1-65?
5 Как устроены и работают установки для резки высоколеги-
рованных сталей УРХС-4 и УРХС-5?
6 . Как работает установка для порошково-кислородной резки
УФР-5?
7 . Перечислите основные технологические особенности кислорох-
но-флюсовой резки высоколегированных сталей, чугуна и цветных
металлов
8 Как производится кислородно-флюсовая резка бетона и желе-
зобетона?
9 Как производится резка кислородно-порошковым копьем?
ГЛАВА X. ТЕХНОЛОГИЯ И АППАРАТУРА
ГАЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РЕЗКИ
§ 48. Сущность процесса и области применения
газоэлектрической резки
В последние годы широкое распространение получи-
ли способы газоэлектрической резки — воздушно-дуго-
вая, плазменно-дуговая и плазменная. Они применяют-
ся для резки многих металлов и сплавов.
Принцип газоэлектрической резки заключается в
использовании подогревающего действия электрической
дуги, которая горит между электродом и разрезаемым
изделием. При газоэлектрической резке используют низ-
котемпературную плазму. Низкотемпературную плазму
получают обычно в электрической дуге, поэтому ее на-
зывают также дуговой или газоразрядной плазмой.
Источником тепловой энергии во всех способах элек-
трической резки служит электрический дуговой разряд,
происходящий в газовом промежутке между металли-
ческими или угольными электродами и характеризую-
щийся высокой плотностью тока и относительно низким
напряжением.
Температура газа, заполняющего столб дуги, состав-
ляет 4000—5000° С. Газ содержит большое количество
положительно и отрицательно заряженных частиц, соот-
ношение которых таково, что общий заряд их равен ну-
лю, такой газ принято называть низкотемпературной
плазмой. Под действием напряжения, которое подается
на электроды от источника тока, заряженные частицы
в столбе дуги с большой скоростью устремляются к
электродам, электрический заряд которых противополо-
жен по знаку заряду частиц. Наряду с процессом иони-
зации газовых частиц в столбе дуги непрерывно проис-
ходит слияние ионов с электронами — рекомбинация.
Столб электрической дуги является мощным источ-
ником тепловой энергии. Передача тепловой энергии от
столба дуги происходит за счет теплопроводности окру-
жающего газа.
Интенсивное плазмообразование достигается проду-
ванием через столб дуги неионизированого газа. Дуго-
вой разряд, используя энергию источника тока, нагрева-
ет газ, ионизирует его и превращает в плазму. Дуговой
200
разряд возбуждается в узких выходных каналах плаз-
менных головок — плазмотронах.
В сварочной технике используются две схемы плаз-
мообразования. Первая схема соответствует сварочной
дуге прямого действия, возбуждаемой между электро-
дом и обрабатываемым изделием. В этом случае изде-
лие является токоведущим электродом. По второй схе-
ме дуга возбуждается между независимыми электрода-
ми (дуга косвенного действия), а обрабатываемое
изделие в электрическую цепь не включено.
Сжатую дугу, полученную по первой схеме, принято
называть плазменной дугой, а по второй схеме — плаз-
менной струей.
Плазменно-дуговая резка заключается в проплав-
лении металла плазменной дугой по линии реза и уда-
ления расплавленного металла струей плазмы, обра-
зующейся в дуге.
Плазменная дуга применяется для разделительной
и поверхностной резки металлов. При поверхностной
резке режущий плазмотрон устанавливают под острым
углом к обрабатываемому изделию.
Питание плазменной дуги можно осуществлять как
постоянным, так и переменным током. Современные ре-
жущие плазмотроны работают на постоянном токе пря-
мой полярности. Плазменно-дуговую резку применяют
для металлов, которые нельзя разрезать другими спосо-
бами резки, например, для резки высоколегированных
сталей, алюминия, меди, латуни, бронзы и их сплавов.
§ 49. Кислородно-дуговая резка
плавящимся электродом
Кислородно-дуговая резка применяется для резки
углеродистых сталей и отличается от дуговой тем, что
на нагретый до плавления металл подают струю тех-
нически чистого кислорода, которая интенсивно окисля-
ет металл и удаляет из разреза образующие окислы.
При сгорании металла в струе кислорода образуется
дополнительное тепло, которое ускоряет процесс резки
металла. В качестве электродов используют стальные
трубки наружным диаметром 8 мм, длиной 340—400 мм.
Для устойчивого горения дуги на трубки-электроды на-
носят специальное покрытие. Электрод при включенном
напряжении источника направляют в точку начала ре-
201
за под углом 80—85° к обрабатываемой поверхности.
В процессе резки резчик перемещает резак вдоль линии
реза.
Режимы разделительной кислородно-дуговой резки
приведены ниже:
Диаметр электрода, мч . 6 8 10 12
Ток, А
постоянный, обратной
полярности.......... 270—290 370—390 470—480 560—580
переменный.......... — — 450—500 550—600
§ 50. Воздушно-дуговая резка
В практике применяется как разделительная, так и
поверхностная воздушно-дуговая резка. Сущность этого
способа резки заключается в выплавлении металла по
Рис 97. Резак РВД-4А-66 для воздушно-дуговой резки
линии реза угольной дугой, горящей между концом
угольного электрода и металлом, и принудительном уда-
лении расплавленного жидкого металла струей сжатого
воздуха. Воздушно-дуговая резка применяется в основ-
ном при резке углеродистых сталей, цветные металлы и
чугун поддаются воздушно-дуговой резке хуже, чем
стали. Воздушно-дуговая резка используется при обрез-
ке прибылей от литья, удаления дефектных мест свар-
ных швов.
Недостатком этого способа резки является наугле-
роживание поверхностного слоя металла.
Для воздушно-дуговой ручной разделительной и по-
верхностной резки низкоуглеродистых и нержавеющих
сталей толщиной до 20 мм применяется универсальный
резак РВД-4А-66 (рис. 97) и резак РДВ-1-71. Обе кон-
струкции резаков разработаны ВНИИАвтогенмашем.
Ток и воздух подводятся с помощью комбинированного
кабель-шланга.
202
Резак РВД-4А-66 имеет рукоятку с вентилем для по-
дачи сжатого воздуха. Угольный электрод зажимается
между неподвижной и подвижной губками. Сжатый
воздух выходит через два отверстия, которые имеются
в неподвижной губке. Воздух подводится по рукаву
через ниппель под давлением 4—5 кгс/см2 к месту реза
38. Режимы воздушио-дуговой резки
Диаметр электрода, мм Ток, А Давление воздуха, Ki с/см- Толщина ме- талла, мм Ширина реза, мм
4 200-240 6 5 6
8 370—390 5,5 25 10
12 500—580 6 25 14
и выдувает расплавленный металл из места реза. При
воздушно-дуговой резке используются угольные элект-
роды диаметром 6—12 мм, а также угольные омеднен-
ные и угольно-графитовые электроды. Наибольшая про-
изводительность достигается при применении постоянно-
го тока обратной полярности.
При ручной разделительной резке электрод утоплен
в разрезаемый металл, угол между электродом и по-
верхностью разрезаемого металла составляет 60—90°, а
при поверхностной резке он не превышает 30°. Вылет
электрода не должен превышать 100 мм. При работе
электрод обгорает и периодически его выдвигают на
рекомендуемую величину- Нажимать на электрод не ре-
комендуется, так как при нагреве он становится непроч-
ным и может ломаться. Ширина канавки на 1—3 мм
больше диаметра применяемого электрода. Режимы
воздушно-дуговой резки приведены в табл. 38.
В качестве источников питания используются сва-
рочные генераторы ПСО-500, ПС-500, сварочный вы-
прямитель ВКС-500. Для подачи воздуха используют
компрессоры производительностью 20—30 м3/ч.
Воздушно-дуговая резка в основном выполняется
вручную, однако для поверхностной воздушно-дуговой
резки применяется полуавтомат ПДВ-2-67 конструкции
ВНИИАвтогенмаша.
Качество резки во многом зависит от квалификации
резчика. Резак во время резки должен передвигаться
равномерно, электрод не должен касаться металла, так
как это приводит к местному науглероживанию.
203
§ 51. Плазменно-дуговая резка металлов
Резка плазменной дуги (рис. 98,а) основана
на способности сжатой дуги глубоко проникать в ме-
талл, проплавляя его по линии реза дуговым разрядом.
Под действием высокой температуры сжатой дуги газ 2,
проходя через дуговой разряд, сильно ионизирует, обра-
Рис. 98. Схема процесса плазменно-дуговой резки:
а —плазменной дугой, б —плазменной струей
зуется струя плазмы, которая удаляет расплавленный
металл из места реза.
Дуга 1 возбуждается между разрезаемым метал-
лом 4 и неплавящимся вольфрамовым электродом 5,
расположенным внутри головки резака 6. Дуговую га-
зоразрядную плазму 3 называют низкотемпературной
(ее температура 5000—20000° С).
Применяемые при плазменно-дуговой резке плазмо-
образующие газы должны обеспечивать получение плаз-
мы и необходимую защиту вольфрамового электрода от
окисления. В качестве таких газов применяются аргон,
азот и смеси аргона с азотом, водородом и воздухом.
В качестве электродов используется лантанированный
вольфрам ВЛ-15. Вольфрамовый электрод располагают
соосно с соплом плазмотрона. Струя плазмы имеет
большую скорость истечения и имеет форму вытянутого
204
конуса, сечение которого на выходе соответствует сече-
нию сопла.
Плазменно-дуговую резку применяют при резке ме-
таллов, которые невозможно или трудно резать други-
ми способами, например, при резке коррозионностойких
легированных сталей, алюминия, магния, титана, чугу-
на и меди.
При резке плазменной струей разрезаемый
металл не включается в электрическую цепь дуги. Дуга
горит между концом вольфрамового электрода и внут-
ренней стенкой охлаждаемого водой наконечника плаз-
мотрона. Сущность резки плазменной дугой заключает-
ся в выплавлении металла струей плазмы и выдувании
расплавленного металла из зоны реза.
На рис. 98,6 схематически представлен процесс рез-
ки плазменной струей. Питание осуществляется ог
источника постоянного тока 3. Минус подводится к воль-
фрамовому электроду 4, а плюс к медному соплу 2, ко-
торое охлаждается водой. Дуга 6 горит между электро-
дом и соплом и выдувается газовой смесью из внутрен-
ней полости мундштука 5 с образованием струи плазмы
1, которая проплавляет разрезаемый металл 7. В каче-
стве плазмообразующего газа используются в основном
аргон и смесь аргона с азотом.
Плазменная струя применяется при резке тонкого
металла.
Скорость резки плазменной струей зависит от
свойств разрезаемого металла и от параметров и режи-
ма резки (сила тока, напряжение, расход газа). Резка
плазменной струей производится как ручным, так и ме-
ханизированным способом.
Для плазменно-дуговой резки применяется специаль-
ное оборудование, которое питается электрической энер-
гией. Основным элементом при плазменной резке явля-
ется режущий плазмотрон. В ручном плазмотроне
имеется устройство для управления рабочим циклом
резки — подачей и перекрытием газов, зажиганием
вспомогательной дуги.
Для ручной плазменной резки применяется плазмо-
трон РДМ-2-66 (рис. 99). Плазмотрон состоит из го-
ловки 4, мундштука с формирующим соплом 3 и рукоят-
ки 5. Головка резака 4 имеет водоохлаждаемый корпус,
вода к которому подводится и отводится через рукава
8 Мундштук изолируется от токоведущего корпуса
205
резиновой прокладкой. Клапанно-венгильный блок, смон-
тированный на рукоятке, состоит из вентиля для пода-
чи аргона 10 с штуцером 9, рычажного клапана 6, поз-
воляющего осуществлять резку в смеси агрона с водо-
родом или азотом и штуцера 7. Резак имеет опорный
ролик 2 и щиток 1. В кабельно-шланговый пакет входят
два газовых рукава — для аргона и водорода или азота
Рис 99. Резак РДМ-2-66 для плазменно-дуговой резки
и два рукава водяного охлаждения. В одном из рука-
вов охлаждения проходит кабель рабочего тока сече-
нием 10 мм2, который соединяется с минусом источника
питания.
Плазмотрон РДМ-2-66 предназначен для ручной
разделительной резки алюминия и его сплавов толщи-
ной до 25 мм и нержавеющих сталей толщиной до
20 мм. Резка выполняется в аргоно-водородной или ар-
гоно-азотной смеси на постоянном токе прямой поляр-
ности.
Техническая характеристика плазмотрона РДМ-2-66:
Номинальное напряжение холостого хода источни-
ка питания, В.................................. 90—180
Рабочий ток, А.................................. 400
Максимальная толщина разрезаемого металла, мм:
алюминия и его сплавов......................... 25
нержавеющей стали............................... 20
меди............................................ 30
латуни.......................................... 15
Расход 1азов, л/мин:
аргона....................................... 20—35
водорода.................................... 7—16
азота...................................... 40—80
Максимальное давление рабочих газов, кгс/см2:
аргона ...................................... 1,2—3
водорода . . 1—3
206
азота............................. . , . . 1,5—3
Расход охлаждающей воды, л/мин 4—6
Диаметр вольфрамового электрода, мм........... 4
Масса резака, кг................................... 4,1
Институт ВНИИАвтогенмаш на базе ручного плаз-
мотрона РДМ-2-66 создал ручной плазмотрон РДП-1
с водяным охлаждением и плазмотрон РДП-2 с воздуш-
ным охлаждением.
Плазмотрон РДП представлен на рис. 100. Он со-
стоит из головки с формирующим соплом, рукоятки с
Рис 100 Резак РДП из комплекта универсальной аппа-
ратуры КДП
опорным роликом и щитком, и узла управления, кото-
рый крепится на входной газовой коммуникации. По
оси головки расположено цанговое зажимное устройст-
во, в котором крепится вольфрамовый электрод. В
хвостовой части рукоятки укреплена кнопка для ди-
станционного включения и выключения источника тока
и расположен вентиль для подачи рабочего газа.
Источником питания служат сварочные выпрямите-
ли типа ВКС-500. Универсальный комплект аппаратуры
КДП-1 с плазмотроном РДП-1 рассчитан на наиболь-
ший рабочий ток 400 А и предназначен для резки алю-
миния и его сплавов толщиной до 80 мм, нержавеющих
сталей толщиной до 60 мм и меди толщиной до 40 мм.
В качестве газов используется аргон и смеси аргона
с азотом или водородом.
Комплект универсальной аппаратуры КПД-2 с плаз-
мотроном РДП-2 рассчитан на наибольший рабочий ток
200 А и предназначен для резки алюминия и его спла-
вов толщиной до 50 мм, нержавеющих сталей толщи-
ной до 40 мм и меди толщиной до 25 мм. Резаком
207
РДП-2 можно работать на монтажных и строительных
площадках на открытом воздухе при любых темпера-
турах.
Схема установки КДП для плазменно-дуговой резки
представлена на рис. 101. Она состоит из баллонов 1,
источника тока 2, охлаждающей воды 3, коллектора 4,
кабельного пакета 5 и резака 6. Установка КДП рабо-
Рис 101 Схема внешних соединений комплекта КДП-1:
/ — баллоны с газами, 2—источник тока, 3—охлаждающая вода, 4— коллек
тор струбцина, 5 — кабель-шланговый пакет, 6 — резак, 7 — металл
тает по следующему принципу: устанавливают рабочее
давление на баллонах с газами, открывают вентиль по-
дачи воды для охлаждения резака и включают рубиль-
ник источника питания. Открывают вентили газов на
плазмотроне и нажатием кнопки на рукоятке замыка-
ют электрическую цепь с электродом. Затем в сопло ре-
зака, из которого вытекает струя аргона, вводят стер-
жень зажигалки и замыкают зазор между электродом
и наконечником. В момент удаления стержня возникает
вспомогательная дуга между электродом и наконечни-
ком сопла и из сопла выдувается струя дуговой плаз-
мы Острие плазменного факела подводят к началу ре-
за, в момент соприкосновения с металлом возбуждает-
ся режущая дуга. Одновременно нажатием рычага кла-
пана на плазмотроне открывают подачу рабочего газа
и перекрывают канал вспомогательного газа.
Для прекращения резки необходимо отвести головку
плазмотрона от поверхности разрезаемого металла.
Источником питания во всех установках КДП слу-
жат два выпрямителя ВДГ-501, которые включаются
последовательно, что обеспечивает напряжение холосто-
го хода 180 В.
Для полуавтоматической плазменно-дуговой резки
применяются полуавтоматы типа ПРП. Установка со-
'«08
стоит из плазмотрона ПРП-1, выпрямителя ВДГ-500 и
тележки.
Плазмотрон полуавтомата состоит из цилиндричес-
кого корпуса с цанговым креплением вольфрамового
электрода. Внутреннее сопло изолируется от катодной
системы и включается в цепь вспомогательной дуги.
Параллельно этой цепи включена разрядная цепь высо-
кочастотного осциллятора. Это позволяет нажатием
пусковой кнопки не только подать напряжение, но и
возбудить дугу между катодом и внутренним соплом.
Одновременно с возбуждением вспомогательной дуги
включается двигатель передвижной тележки и вспомо-
гательная дуга подводится к кромке разрезаемого ме-
талла, в момент соприкосновения с металлом возникает
основная дуга. Резку прекращают нажатием кнопки.
Для плазменно-дуговой резки цветных металлов и
сплавов, а также нержавеющих сталей применяется ус-
тановка УРПД-67. Установка работает на аргоно-дуго-
вой или азотно-водородной смесях. В качестве источ-
ников питания применяются два сварочных преобразо-
вателя ПСО-500, которые включаются последовательно.
Плазмотрон для ручной резки снабжается тележкой.
Плазменная струя вытекает через мундштук, дежурная
дута горит между мундштуком и электродом. Техничес-
кая характеристика установки УРПД-67:
Напряжение холостого хода, В................ 160—180
Допускаемый ток, А.............................. 450
Максимальный расход, м3/ч:
аргона .................................... 3
водорода.........................•. . . . 1,5
азота..................................... 5,5
кислорода................................. 6,5
Максимальная толщина разрезаемого металла, мм:
алюминия................................... 60
меди...................................... 30
нержавеющей стали......................... 5)
ГОСТ 12221—71 устанавливает для плазменно-дуго-
вой резки четыре типа аппаратуры: ПЛР — для ручной
резки; ПЛРМ — для ручной или машинной резки;
ПЛМ — для машинной резки; ПЛМТ— для машинной
точной резки. Для машинной резки применяются аппа-
раты типа ПЛМ-10/100, ПЛМ-60/300, ПЛМ-160/630,
ПЛМТ-50/300.
Аппараты типа ПЛМ-10/100 называют аппаратами
для микроплазменной резки. Для этого типа резки на-
14—231
209
шел применение также аппарат АВПР-3, разработанный
институтом электросварки им. Е. О. Патона. Аппарат
АВПР-3 состоит из блока питания и микроплазменной
горелки ВПРМ-1. Горелка может устанавливаться на
машинах АСШ, СГУ, сварочном тракторе ипи перенос-
ной тележке.
К аппаратам типа ПЛМ-60/300 относится установка
воздушно-плазменной резки УВПР «Киев». Она состоит
из блока питания, шкафа управления и режущего плаз-
мотрона марки ВПР-9 с втулочным циркониевым като-
дом. Плазмотрон имеет вихревую систему стабилизации
дуги. В качестве плазмообразующего газа используется
сжатый воздух. Плазмотрон ВПР-9 можно устанавли-
вать на портально-консольных и портальных резатель-
ных машинах.
Мощность режущей дуги в аппаратах типа
ПЛМ-160/630 достигает 180 кВт. Они состоят из источ-
ника питания, шкафа управления и режущего плазмо-
трона. К аппаратам этого типа относятся установки
ЭДР-2, УПР-601 и ОПР-6-2М. В качестве плазмообра-
зующих газов используются аргон и азотно-водород-
ная смесь. Режущие плазмотроны устанавливаются на
крупных режущих машинах или на тяжелых самоход-
ных тележках типа ППЛ-1, скорость перемещения ко-
торых можно регулировать в пределах 50—10 000 мм/мин.
Аппараты типа ПЛМТ-50/300 обеспечивают вырезку
деталей по первому классу точности. Они рассчитаны
для работ с жестко стабилизированной дугой при по-
вышенных напряжениях. Режущий плазмотрон СА-142
работает на смеси аргона, водорода и азота.
Из зарубежных аппаратов этого типа широкое при-
менение имеет аппарат РА-20-2 (ГДР). Он состоит из
источника питания, блока автоматики и управления,
смонтированных в одном корпусе, циркуляционного на-
соса и режущих плазмотронов. Аппарат комплектуется
машинным плазмотроном РВ-20-3 и ручным РВ-20-Н.
В качестве плазмообразующих газов используются
аргоно-водородные и азотно-водородные смеси и сжа-
тый воздух. При переходе работы плазмотрона с газов
на сжатый воздух в плазмотроне заменяют втулочный
катод с вольфрамовой вставкой на катод с циркониевой
вставкой. Тип и марку аппарата для плазменно-дуго-
вой резки необходимо выбирать, исходя из их назна-
чения и требований к качеству реза.
210
39. Основные технические данные аппаратов
для плазмеино-дуговой резки
Тип аппарата Наиболь- шая толщина разрезаемого металла (алюминия), мм Наиболь- ший рабо- чий ток, А Напряже- ние хо- лостого хода, В Наи- боль- шая мощ- ность Дуги, кВт Транспорти- рующее ре- зательное устройство
ПЛР-20/250 20 250 180 30 Ручная резка
ПЛР-50/250 50 250 180 30 Ручная резка
ПЛРМ-80/400 80 400 180 50 Ручная резка
80 400 180 50 Машина МПЛ
ПЛМ-60/300 60 300 300 60 Машины УПЛ, тпл
ПЛМ-160/630 160 630 400 180 Машины УПЛ, тпл
ПЛМ-300/1000 300 1000 500 300 Машины МПЛ, УПЛ
ПЛМ-10/100 10 100 300 20 Машины МПЛ, УПЛ
Основные технические данные аппаратов для плаз-
менно-дуговой резки приведены в табл. 39.
§ 52. Технология плазменно-дуговой резки
Для обеспечения нормального процесса плазменно-ду-
говой резки поверхность листового металла необходимо
очистить от консервирующей смазки. При разметке дета-
лей необходимо учитывать припуски на резку в зави-
симости от назначения вырезаемых деталей. При ма-
шинной разделительной резке разметка заменяется ко-
пированием или программным контурным управлением.
Начало резки определяется моментом возбуждения
режущей дуги. При резке необходимо поддерживать по-
стоянное расстояние между торцом наконечника плаз-
мотрона и поверхностью разрезаемого металла. Обыч-
но это расстояние составляет 3—10 мм.
При установке режимов необходимо учитывать осо-
бенности резки различных металлов — низкоуглероди-
стых и легированных сталей, алюминия и его сплавов,
меди и ее сплавов, титана, никеля и других металлов.
14* 211
Резка алюминия и его сплавов. Алюминий и его спла-
вы склонны к образованию тугоплавких окислов, кроме
того алюминий в расплавленном состоянии активно
поглощает водород. Резку алюминия и его сплавов тол-
щиной от 5 до 20 мм проводят в азоте, толщиной от
20 до 150 мм в азотно-водородных смесях (65—68%
азота 32—35% водорода). При содержании водорода
свыше 35% металл поверхности реза насыщается водо-
родом.
При ручной резке содержание водорода понижается
до 20%, так как в этом случае дуга горит стабильнее
и ее легче поддерживать при изменении расстояния ме-
жду мундштуком и поверхностью разрезаемого металла.
Высокое качество поверхности реза обеспечивается
при использовании аргоно-водородной смеси, содержа-
щей 35—50% водорода. Использование аргоно-водород-
ных смесей целесообразнее при резке алюминиевых
сплавов толщиной свыше 100 мм.
Ориентировочные режимы плазменно-дуговой резки
алюминиевых сплавов приведены в табл. 40.
40. Ориентировочные режимы плазменно-дуговой резки
алюминиевых сплавов
Толщина разрезаемого металла, мм Диаметр сопла, мм Я о л Ч S Напряжение, В Мощность, кВт Расход газов, м3/ч Скорость резки, м/ч
аргона азота водо роДа
10 2 200 170-180 18 5 350
15 3 250 140—160 40 0,7 — 0,5 60
30 5 250 180—200 40 — 1,5 1,0 36
50 5 450 160-180 50 — 1,5 1,0 27
80 5 450 160—180 50 — 1,7 1,5 25
200 7 700 160-180 116 0,4 —- 4 12
Резка нержавеющих сталей. Нержавеющие стали
толщиной до 20 мм разрезаются с применением чистого
азота, а при толщине от 20 до 50 мм смеси 50% азота
и 50% водорода. В качестве рабочих газов при плаз-
менно-дуговой резке низкоуглеродистых сталей толщи-
ной до 40—50 мм применяют сжатый воздух.
Ориентировочные режимы машинной резки нержа-
веющих сталей приведены в табл. 41.
212
41. Ориентировочные режимы плазменно-дуговой машинной резки
нержавеющих сталей_____________________________________________
Толщина разреза- емого ме- талла, мм Диаметр сопла, мм Сила то- ка, А Напряже- ние. В Мощность, кВт Расход газов, м’/ч Скорость резки, м/ч
аргона азота водо- рода
10 3 300 150 45 1 180
20 б 500 75 38 — 1 160
30 1,4 100 165 17 0,7 — 0,6 1 II
40 5 350 120 42 __ 1,6 — 18
50 4,5 490 80 40 0,9 14
75 4 500 86 43 1,5 10
100 7 700 145 100 0,4 — 4 17
Резка мед1 i и ее спла 8ОВ. N 1едь и медг [ые сп лавы ха-
рактеризуются высокой теплопроводностью, поэтому
при их резке мощность дуги должна быть больше, чем
при резке сталей. В качестве плазмообразующего газа
применяют аргоно-водородную смесь, азот или атмо-
сферный воздух. При воздушно-плазменной резке меди
на поверхности реза образуется легкоудаляемый хруп-
кий стекловидный грат. При резке меди малых и сред-
них толщин предпочтительнее воздушно-плазменная
резка.
При резке латуни (сплав меди с цинком) использу-
ются те же рабочие газы, что и при резке меди, ско-
рость резки увеличивается на 20—25% по сравнению
со скоростью резки меди. Ориентировочные режимы
резки меди и латуни приведены в табл. 42.
42. Ориентировочные режимы плазменно-дуговой резки меди
Толщина разрезаемого металла, мм Диаметр, сопла, мм Сила тока, А Напряжение, В Мощность, кВт Расход газов, м’/ч Скорость резки, м/ч
аргона азота водорода воздуха
Медь 5 3 300 75 22 2,2 90
15 4 300 92 25 1,9 40
25 4 350 90 31 1 0,5 .. 15
40 7 700 120 84 0,4 4 10 35
100 7 700 145 101 0,4 — 4 10 10
Латунь 6 3 260 70 18 4,2 105
30 4 350 85 30 3,6 15
90 5 500 140 70 — 2,0 1 — 12
213
§ 53. Подводная резка металлов
Резка металлов под водой имеет большое значение
при выполнении судоремонтных, судоподъемных и ава-
рийно-спасательных работ.
Резка металлов под водой отличается многими специ-
фическими особенностями. Разрезаемый металл находит-
ся в воде и интенсивно охлаждается, что затрудняет его
достаточный прогрев. Резчик, работающий под водой,
стеснен в своих движениях, так как он одет в специальное
водолазное снаряжение. Видимость при подводной резке
также ограничена.
Существуют три вида подводной резки металла: газо-
пламенная, дуговая и кислородно-дуговая. При любом
способе резка выполняется в газовой среде, которая соз-
дается искусственно или возникает естественно в процес-
се резки. Нагрев металла при резке под водой обеспечи-
вается созданием газового пузыря, который оттесняет
воду как от пламени, так и от нагреваемого участка раз-
резаемого металла.
Для подводной газокислородной резки при-
меняются специальные резаки, которые работают на га-
зообразном водороде или на жидком горючем бензине.
Под водой металл охлаждается интенсивнее, чем на воз-
Рис 102 Схема головки во-
дородно-кислородного реза-
ка для подводной резки:
1,2 — мундштуки, 3 — колпак,
4 — режущий кислород, 5—’Го-
рючая смесь, 6 — воздух, 7 —
подогревающее пламя, 8— струя
режущего кислорода, 9 — воз-
душный пузырь, 10 — вода
духе, поэтому для его по-
догрева требуется пламя
в 10—15 раз мощнее, чем
для аналогичных работ
на воздухе.
Подводные резаки име-
ют устройства для созда-
ния и поддержания газо-
вого пузыря, оттесняюще-
го воду от пламени. Для
образования защитного
газового пузыря служит
углекислый газ, окись уг-
лерода и дополнительно
вдуваемый воздух.
Ацетилен в качестве
горючего газа при под-
водной резке не применя-
ется, потому что необхо-
димое давление газов пре-
214
восходит гидростатическое давление воды на данной
глубине.
Головка водородно-кислородного резака (рис. 102)
состоит из колпака 3 и мундштуков 1 и 2. По централь-
ному каналу мундштука 1 поступает режущий кислород,
а по кольцевому каналу между мундштуками 1 и 2 — во-
дородно-кислородная смесь, образующая подогревающее
пламя. Снаружи мундштука 2 имеется колпак 3, через
который поступает сжатый воздух, служащий для обра-
зования пузыря вокруг пламени.
Пламя резака зажигают над водой, после чего в мунд-
штук подается сжатый воздух и резак опускают под во-
ду. Если пламя под водой погасло, то поднимают резак,
зажигают и регулируют подогревающее пламя и произ-
водят вторичное погружение.
При работе на больших глубинах применяется под-
водное зажигание пламени резака. Для этой цели служит
«зажигательная дощечка» и аккумуляторная батарея.
Резак для водородно-кислородной подводной резки
показан на рис. 103. Водородно-кислородным резаком ре-
жут стали толщиной до 70 мм на глубине до 30 м. Резак
состоит из мундштука 1, головки 2, колпака 7, вентилей 4
и 6 и рукоятки 5. Режущий кислород подается через вен-
тиль 4 в центральный канал мундштука 1. Водородно-
кислородная смесь поступает в головку 2 по трубке 3, а
сжатый воздух—в колпак 7 через вентиль 6. Водород и
кислород поступают в резак по шлангам из баллонов.
Воздух подается по отдельному шлангу из компрессора
или баллонов.
Водородно-кислородное пламя не имеет ярко выра-
женного ядра (отсутствуют частицы углерода в пламе-
ни) , что усложняет его регулировку. Поэтому более удоб-
Рие. 103. Резак для водородно-кислородной резки
215
ным является применение в качестве горючего бензина.
При резке металлов под водой бензин не испаряется, а
распыляется кислородом. В зону подогревающего пламе-
Рис. 104. Резак для беизино-кислородной подводной резки
ни подается распыленный бензин, который успевает ис-
париться и сгореть в кислороде.
Резак для бензино-кислородной резки изображен на
рис. 104. Бензорез состоит из головки 1, соединительных
трубок 2 и корпуса с рукояткой 3. На корпусе рукоятки
резака имеются три вентиля — вентиль 4 для бензина, 5
и 6 для кислорода. Бензин подается из напорного бачка,
необходимое давление создается азотом, подаваемым из
баллона через редуктор.
Для подводной резки применяется установка БУПР,
состоящая из резака, пульта управления, бачка для бен-
зина, баллонов с азотом и кислородом. Бензин подается
в резак под давлением до 10 кгс/см2. Для зажигания пла-
мени под водой служит электрозапальник, питаемый
электрическим током от аккумулятора.
Бензорез за 1 ч непрерывной работы расходует 30—
60 м3 кислорода и 10—12 кг бензина.
Техническая характеристика установки БУПР приве-
дена в табл. 43.
Резку необходимо начинать от кромки листа. Разре-
заемый металл нагревают до появления светящегося
оранжевого пятна, после чего включают подачу режуще-
го кислорода. После того как металл прорезан насквозь
на узком участке, необходимо перемещать резак вдоль
линии реза.
Сущность электрокнедородной подводной
резки заключается в том, что место реза подогревается
дугой прямого действия, горящей между изделием и труб-
216
43. Техническая характеристика установки БУПР
Толщина разре- заемой стали, мм ! Рабочее давление, кгс/см2 Расход материалов в час Скорость резки, м/ч
бензина подогре- вающего кислоро- да режущего кислоро- да Я S 'О « подогре- вающего кислоро- да, ms режуще- го кисло- рода, MJ
10 7 7 7 0,17 0,63 0,475 до 22
20 7 7 7 0,23 0,93 0,67 16
50 7 8 9 0,60 1,60 1,10 12
100 8 9 12 1,30 3,10 2,90 6,5
чатым стальным электродом, через который подается ре-
жущий кислород. Кислород к электроду подводится че-
рез электрододержатель, для пуска кислорода держа-
тель снабжен вентилем.
Для электрокислородной резки используются метал-
лические, угольные или графитовые электроды, наиболь-
шее применение нашли стальные электроды. Для изго-
товления электродов применяют стальные цельнотяну-
тые трубки наружным диаметром 5—7 мм, внутренним —
2—3 мм, длиной — 450 мм со специальным водонепро-
ницаемым покрытием. Для питания используются уста-
новки постоянного тока. При резке применяется прямая
полярность, сила тока не превышает 400 А.
Электрокислородную резку можно производить на
значительных глубинах до 100 м. Расход кислорода со-
ставляет 6—10 м3/ч.
Недостатком электрокислородной резки стальным
электродом является большой расход электродов. Элек-
трод длиной 450 мм расходуется в среднем в течение
1 мин. Поперечный разрез стального электрода показан
на рис. 105, а.
Для резки применяются также угольные или графи-
товые электроды. В осевой канал электрода вставляется
медная или кварцевая трубочка (рис. 105,6). Для увели-
чения электропроводности электрода и повышения меха-
нической прочности стержни покрывают снаружи метал-
лической оболочкой, на поверхность которой наносят во-
донепроницаемый слой покрытия. Угольный электрод
Длиной 250 мм горит 10—12 мин.
217
К недостаткам угольных электродов относится зна-
чительный наружный диаметр 15—18 мм, что не позво-
ляет вводить электрод в полость реза.
Рис, 105. Поперечный разрез:
а — стального трубчатого электрода; 1 — стальная толстостенная трубка. 2—
покрытие, 3 — канал дли кислорода; б — угольного электрода; 1 — угольный
электрод или графитовый стержень, 2 — металлическая оболочка, 3 — трубка
для кислорода, 4 — покрытие, в — карборундового электрода; 1 — карборундо-
вый стержень, 2 — металлическая оболочка, 3 — канал для кислорода, 4 по-
крытие
Для электрокислородной подводной резки нашли при-
менение трубчатые карборундовые электроды со сталь-
ной оболочкой и водонепроницаемым покрытием
(рис. 105,в). Срок службы карборундового электрода
длиной 250 мм, диаметром 12—15 мм — 15—20 мин.
Контрольные вопросы
1 В чем заключается сущность газоэлектрической резки’
2 Как выполняется кислородно-дуговая резка плавящимся
электродом’
3 Как выполняется воздушно-дуговая резка?
4 Как осуществляется резка плазменной дугой и плазменной
струей’
5 Какое оборудование применяется для плазменно-дуговой
резки’
6 Какие основные особенности плазменно-дуговой резки нержа-
веющих сталей, алюминия, меди и их сплавов?
7 Как выполняются газокислородная резка металлов под водой’
8 Перечислите основные особенности бензиио-кислородной
и электрокислородной резки металлов под водой.
ГЛАВА XI. СВАРКА УГЛЕРОДИСТЫХ
И ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ
§ 54. Основные свойства углеродистых
и легированных сталей
Сталью называется сплав железа с углеродом, в ко-
тором содержание углерода не превышает 2%. Кроме
углерода сталь содержит небольшое количество марган-
ца, кремния, серы и фосфора.
Стали подразделяются: по назначению — на конструк-
ционные и инструментальные; по способу производства —
на мартеновские, выплавляемые в мартеновских печах;
бессемеровские, получаемые в конвертерах, имеющих фу-
теровку из кислых материалов; томасовские, получаемые
в конвертерах с футеровкой из основных материалов, и
электросталь, выплавляемую в дуговых или индукцион-
ных высокочастотных печах; по химическому составу —
на углеродистые и легированные.
Легированные стали, кроме углерода, содержат по-
вышенное количество марганца и кремния, хрома, нике-
ля, молибдена, вольфрама, ванадия и др., которые при-
дают этим сталям особые свойства, например, жаростой-
кость, повышенную прочность и твердость, коррозионную
стойкость.
Для изготовления сварных конструкций большое рас-
пространение получила углеродистая сталь обыкновен-
ного качества, поставляемая по ГОСТ 380—71.
Углеродистая обыкновенного качества сталь в зави-
симости от назначения подразделяется на три группы:
группа А — поставляемая по механическим свойствам;
группа Б — поставляемая по химическому составу;
группа В — поставляемая по механическим свойствам
и химическому составу.
В зависимости от нормируемых показателей стали
группы А подразделяются на три категории — Al, А2,
АЗ; стали группы Б — на две категории —Б1 и Б2; груп-
пы В — на шесть категорий — В1, В2, ВЗ, В4, В5, В6. Для
стали группы А установлены марки СтО, Ст1, Ст2, СтЗ,
Ст4, Ст5, Стб. Для стали группы Б марки БСтО, БСт1,
БСт2, БСтЗ, БСт4, БСт5, БСтб. Сталь группы В изготов-
ляется мартеновским и конвертерным способами. Для
нее установлены марки ВСт2, ВСтЗ, ВСт4, ВСт5.
219
Буквы Ст обозначают сталь, цифры от0 до6 — услов-
ный номер марки стали в зависимости от химического со-
става и механических свойств. Буквы Б и В перед обо-
значением марки указывают на группу стали, группа А
в обозначении не указывается. Если сталь относится к
кипящей, ставится индекс «кп», если к полустойкой —
«пс» и спокойной — «СП».
По видам проката сталь бывает листовая, широкопо-
лосная, сортовая (полосовая, круглая и др.), фасонная
(швеллер, уголок, двутавр).
Арматурная сталь в зависимости от технологии изго-
товления подразделяется на стержневую и проволочную
арматуру, а в зависимости от профиля — на гладкую и
периодического профиля.
Качественные углеродистые конструкционные стали
применяют для изготовления ответственных сварных
конструкций. Качественные стали по ГОСТ 1050—74 мар-
кируются двухзначными цифрами, обозначающими сред-
нее содержание углерода в сотых долях процента. На-
пример, марки 10, 15, 20 и т.д. означают, что сталь со-
держит в среднем 0,10%, 0,15%, 0,20% углерода.
Сталь по ГОСТ 1050—74 изготовляют двух групп:
группа I — с нормальным содержанием марганца (0,25—
0,80%), группа II —с повышенным содержанием марган-
ца (0,70—1,2%). При повышенном содержании марган-
ца в обозначение дополнительно вводится буква Г, ука-
зывающая, что сталь имеет повышенное содержание мар-
ганца.
Легированные стали кроме обычных примесей содер-
жат элементы, специально вводимые в определенных ко-
личествах для обеспечения требуемых свойств. Эти эле-
менты называются легирующими. Легированные стали
подразделяются в зависимости от содержания легирую-
щих элементов на низколегированные (2,5% легирующих
элементов), среднелегированные (от 2,5 до 10%) и высо-
колегированные (свыше 10%).
Легированные стали маркируются цифрами и буква-
ми, указывающими примерный состав стали. Буква пока-
зывает, какой легирующий элемент входит в состав ста-
ли, а стоящие за ней цифры — среднее содержание эле-
мента в процентах. Если элемента содержится менее 1%,
то цифры за буквой не ставятся. Первые две цифры ука-
зывают среднее содержание углерода в сотых долях про-
цента.
220
Для легирующих элементов приняты следующие бук-
венные обозначения: Б — ниобий, В — вольфрам, Г —
марганец, Д — медь, К—кобальт, М — молибден, Н —
никель, Р — бор, С — кремний, Т — титан, Ф — ванадий,
X — хром, Ю — алюминий. Буква А в конце марки ука-
зывает, что сталь является высококачественной и содер-
жит минимальное количество вредных примесей серы и
фосфора.
Влияние основных элементов на свойства углероди-
стых сталей. По содержанию углерода стали делятся
на низкоуглеродистые, содержащие от 0,05 до 0,25% уг-
лерода; среднеуглеродистые — от 0,25 до 0,6% углерода
и высокоуглеродистые — свыше 0,6% углерода. С увели-
чением содержания углерода повышаются предел проч-
ности стали, твердость и хрупкость при одновременном
уменьшении относительного удлинения и ударной вяз-
кости.
Содержание углерода в обычных конструкционных
сталях в пределах до 0,25% не ухудшает свариваемости
стали. При более высоком содержании углерода свари-
ваемость стали ухудшается, так как в зонах термическо-
го влияния образуются закалочные структуры, приводя-
щие к трещинам. Повышение содержания углерода в при-
садочном металле вызывает пористость шва.
Марганец содержится в стали в пределах 0,3—
0,8%. В указанных пределах марганец не затрудняет про-
цесс сварки. При сварке среднемарганцовистых сталей
с содержанием марганца 1,8—2,5% возникает опасность
появления трещин в связи с тем, что марганец способ-
ствует закаливаемости стали.
Кремний содержится в низко- и среднеуглероди-
стой стали в пределах 0,02—0,35%. В указанных преде-
лах он не вызывает затруднений при сварке. При содер-
жании кремния в специальных сталях от 0,8 до 1,5%
сварка затрудняется из-за высокой жидкотекучести
кремнистой стали и образования тугоплавких окислов
кремния.
Сера является вредной примесью в стали. Она обра-
зует с железом химическое соединение, называемое сер-
нистым железом. Сталь с примесью серы дает трещины в
нагретом состоянии, т. е. становится красноломкой. Со-
держание серы в стали не должно превышать 0,055%.
Свариваемость стали с повышением содержания серы
резко ухудшается.
221
Фосфор также является вредной примесью в ста-
ли. Содержание его в стали не должно превышать 0,05%.
Фосфор образует с железом химическое соединение —
фосфористое железо. Фосфор увеличивает твердость и
хрупкость стали, вызывает хладноломкость, т. е. появле-
ние трещин в холодном состоянии.
Ванадий в легированных сталях содержится в пре-
делах 0,2—0,8%. Он способствует закаливаемости стали,
что затрудняет сварку. В процессе сварки ванадий актив-
но окисляется и выгорает.
Вольфрам в легированных сталях содержится в
пределах от 0,8 до 18%. Вольфрам увеличивает твер-
дость стали и затрудняет процесс сварки, так как сильно
окисляется.
Никель в низкоуглеродистых сталях содержится в
пределах 0,2—0,3%, в конструкционных — от 1 до 5% и
легированных — от 8 до 35%. Никель в стали увеличива-
ет пластические и прочностные свойства, свариваемости
не ухудшает.
Молибден ограничивается содержанием в стали
от 0,15 до 0,8%. При сварке способствует образованию
трещин, активно окисляется и выгорает.
Хром в низкоуглеродистых сталях содержится в
пределах до 0,3%, конструкционных—0,7—3,5%, легиро-
ванных хромистых сталях—12—18% и хромоникеле-
вых—9—35%. Хром затрудняет сварку, так как в
процессе сварки образует тугоплавкие карбиды
хрома.
Титан и ниобий в высоколегированных хроми-
стых и хромоникелевых сталях при сварке соединяются
с углеродом, препятствуя образованию карбидов хрома.
Этим титан и ниобий улучшают свариваемость.
Медь в сталях содержится в пределах 0,3—0,8%.
Медь улучшает свариваемость, повышает прочность, пла-
стические свойства и коррозионную стойкость стали.
Кислород содержится в сталях в виде закиси же-
леза. Закись железа растворяется в чистом расплавлен-
ном железе в количестве до 0,5%, что соответствует со-
держанию 0,22% кислорода. Растворимость закиси желе-
за в стали уменьшается с повышением содержания угле-
рода. Кислород ухудшает свариваемость стали, снижает
ее прочностные и пластические свойства.
Азот растворяется в расплавленном металле, по-
падая в сварочную ванну из окружающего воздуха. При
222
охлаждении сварочной ванны азот образует химические
соединения с железом (нитриды), которые повышают
прочность и твердость, и значительно снижают пластич-
ность стали.
Водород — вредная примесь в стали. Водород скап-
ливается в отдельных местах сварочного шва, при свар-
ке вызывает появление пор и мелких трещин.
Приблизительно марку углеродистой стали можно оп-
ределить пробой на искру. Если испытываемый образец
прижать к вращающемуся шлифовальному кругу, то об-
разуется пучок искр. Форма и цвет искр меняются в за-
висимости от количества углерода и легирующих доба-
вок. Пучок прямых линий представляет собой светящие-
ся частицы горящего железа, ответвления от прямых
линий — вспышки частиц углерода. С увеличением вста-
ли содержания углерода основные светящиеся линии де-
лаются короче и тоньше, а разветвления увеличиваются.
Стали с содержанием углерода 0,15—0,20% дают соло-
менно-желтый цвет искр, стали с содержанием углерода
0,25—0,50%—светло-желтый цвет, а с содержанием уг-
лерода от 0,6 до 1,1 % — белый цвет. Стали с более высо-
ким содержанием углерода дают темно-красный цвет
искр.
Стали поставляются предприятиям по видам проката.
На торце полосы, уголка или другого профиля наносит-
ся краска в зависимости от марки стали. Углеродистые
стали обыкновенного качества марок СтО, БСтО, Ст1 окра-
шиваются на торце в красный и зеленый цвета, БСт1, Ст2,
БСт2 — в белый и черный, ВСт2, СтЗ, БСтЗ, ВСтЗ — в
желтый, Ст4, БСт4 — в красный, ВСт4, Ст5, БСт5 — в
черный, ВСт5, Стб, БСтб — в синий цвет.
Углеродистая качественная конструкционная сталь
марок 0,8, Юкп, 10, 15, 15кп, 20 окрашивается на торцах
в белый цвет, сталь 25, 30, 35, 40 — в белый и желтый
цвета, сталь 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 — в белый и
коричневый цвета, сталь 15Г, 20Г, 25Г, ЗОГ, 35Г, 40Г —
в коричневый цвет.
Легированные конструкционные стали: хромистые —
в зеленый и желтый цвета, марганцовистые — в коричне-
вый и синий, хромоникелиевые — в желтый и черный,
хромомолибденовые — в зеленый и фиолетовый цвета.
Высоколегированные стали окрашиваются на торце:
хромоникелевые — в алюминиевый и красный цвета, хро-
моникелетитановые — в алюминиевый и синий цвета.
223
§ 55. Свариваемость стали
Свариваемостью называется способность металлов
образовывать при установленной технологии сварки
сварное соединение, металл шва которого имел бы ме-
ханические свойства, близкие к основному металлу.
При определении понятия свариваемости различают
металлургическую и технологическую свариваемость.
Металлургическая свариваемость опре-
деляется процессами, протекающими в зоне сплавления
свариваемых деталей, в результате которых образуется
неразъемное сварное соединение. На границе соприкос-
новения соединяемых деталей происходят физико-хими-
ческие процессы, протекание которых определяется свой-
ствами соединяемых металлов. Однородные металлы
(одного химического состава) обладают одинаковой ме-
таллургической свариваемостью. Сварка разнородных
металлов может не произойти, так как свойства таких ме-
таллов иногда не в состоянии обеспечить протекание не-
обходимых физико-химических процессов в зоне сплав-
ления, поэтому эти металлы не обладают металлургиче-
ской свариваемостью.
Под технологической свариваемостью
понимается возможность получения сварного соединения
определенным способом сварки. При различных способах
сварки происходит окисление компонентов сплавов.
В стали, например, выгорает углерод, кремний, марга-
нец, окисляется железо.
В связи с этим в определение технологической свари-
ваемости входит определение химического состава, струк-
туры и свойств металла шва в зависимости от способа
сварки, оценка структуры и механических свойств около-
шовной зоны, склонности стали к образованию трещин,
оценка получаемого при сварке сварного соединения.
Технологическая свариваемость устанавливает опти-
мальные режимы и способы сварки, технологическую по-
следовательность выполнения сварочных работ, обеспе-
чивающие получение требуемого сварного соединения.
На свариваемость оказывают влияние углерод и леги-
рующие элементы, входящие в состав стали.
О свариваемости стали известного химического соста-
ва судят по эквивалентному содержанию углерода. Для
этого каждый легирующий элемент оценивают с точки
зрения его влияния на твердость (закаливаемость) ста-
224
ли по сравнению с влиянием углерода. Эквивалентное
содержание углерода может быть определено из выра-
жения:
сзкв = с + ^ + ^- + Сг±.^±У%.
экв 20 15 10
По свариваемости стали подразделяются на четыре
группы: первая группа— хорошо сваривающиеся, вто-
рая— удовлетворительно, третья — ограниченно, четвер-
тая — плохо сваривающиеся.
К первой группе относятся стали, у которых СЭКв не
более 0,25%. Эти стали при обычных способах сварки не
дают трещин. Сварка этих сталей ведется без подогрева
и после сварки не требуется последующей термообра-
ботки, получаются сварные соединения высокого каче-
ства.
Ко второй группе относятся стали, у которых Сэкв на-
ходится в пределах 0,2—0,35%. Для получения сварных
соединений с хорошим качеством требуется строгое со-
блюдение режимов сварки, применение специального
присадочного металла, особо тщательной очистки свари-
ваемых кромок и нормальные температурные условия, а
в некоторых случаях предварительный подогрев до 100—•
150° С с последующей термообработкой.
К третьей группе относятся стали, у которых Сакв в
пределах 0,35—0,45%- К этой группе относятся стали, ко-
торые в обычных условиях сварки склонны к образова-
нию трещин. Сварка этих сталей ведется с предваритель-
ным подогревом до 250—400° С с последующим отпуском.
К четвертой группе сталей относятся стали, у которых
СЭКв более 0,45%. Такие стали трудно поддаются сварке
и склонны к образованию трещин. Сварка этих сталей
должна выполняться с предварительным подогревом и
последующей термообработкой.
Классификация основных марок стали по свариваемо-
сти приведена в табл. 44.
В процессе сварки в сварном соединении возможно
образование трещин. По расположению относительно оси
шва они могут быть продольными и поперечными. Тре-
щины являются наиболее опасным дефектом, так как
исправление их требует сложной подготовки. Часто тре-
щины ведут к неисправимому браку.
В зависимости от температур, при которых они обра-
зуются, трещины разделяются на две группы: горячие
15—231 225
44. Классификация основных марок стали по свариваемости
Группа свариваемости Марки сталей
Углеродистые ГОСТ 380—71, ГОСТ 1050—60 Конструкционные легированные ГОСТ 4543-71, ГОСТ 5058—65, IOCT 5950—63 Высоколегированные ГОСТ 5632—72, I ОСТ 5952—63
Хорошая Ст1кп, Ст1пс, Ст2кп, Ст2пс, СтЗ, Ст4, 0,8, 10, 15, 20, 25 15ХА, 20Х, 15ХМ, 20ХГСА, 12ХН2, 12Х2Н4А, 15НМ 08Х20Н14С2, Х23Н18, Х18Н9Т 08Х18Н10, 12ХН189Т
Удовлет- ворительная БСтбсп, 30, 35 12Х2Н4А, 20ХНЗА, 12ХН2, 20ХГСА, ЗОХ, ЗОХМ, 25ХГСА, 15ХСНД 9Х14А, 12Х14А, 30X13, 12X17, 25Х13Н2
Ограничен- ная Стб, 40, 45, 50 35ХМ, ЗОХГС, 35СГ, ЗЗХС, 40Х, 40ХМФА, 40ХН, 20Х2Н4А, 40Л, 45Л, 50Л 20X18Н9, Х18Н9, 12Х18Н9, 20Х23Н18, 36Х18Н25С2
Плохая 65, 70, 75, 80, 85, 40Г, 45Г 50Г, 50Г2, 50ХГ, 50ХГСА, 45ХНЗМФА, 6ХС 7X3 Х12, Х12М, 9ХС, ЗХ2В8Ф, 95X18, 5ХНТ, 5ХНВ, 6ХВ2С
(высокотемпературные) и холодные (низкотемператур-
ные) .
Горячие трещины возникают в процессе кри-
сталлизации металла шва. Горячими трещинами называ-
ют микро- и макроскопические трещины, проходящие, как
правило, по границам кристаллов, а потому вызывают
межкристаллическое разрушение. Причинами образова-
ния горячих трещин являются неправильное жесткое за-
крепление свариваемых деталей и повышенное содер-
жание в металле шва серы, углерода, кремния и никеля.
Для уменьшения опасности образования горячих трещин
необходимо применять сварочные материалы с повышен-
ным содержанием марганца и минимальным количест-
вом серы и углерода, вводить в металл шва модифици-
226
рующие элементы (титан, алюминий, медь), производить
сварку с предварительным подогревом и последующей
термообработкой.
Для определения стойкости металла шва против обра-
зования горячих трещин проводится технологическая
проба на свариваемость— «проба института электросвар-
ки им. Е. О. Патона». Образец для испытания представ-
ляет собой пластину разме-
рами 200X400 мм (рис.
106). Пластина имеет четы-
ре отверстия диаметром d
с треугольным надрезом
глубиной 2,5 мм на всю тол-
щину пластины. Пластина
двумя поперечными швами
приваривается к швеллеру
№ 20. На пластину наплав-
ляется продольный валик.
Готовый образец заморажи-
вают углекислотой, после
чего подвергают удару пяти-
килограммовьш копром.
Холодные трещины
образуются при температу-
Рис. 106. Технологическая
проба на свариваемость по
способу института электро-
сварки им. Е. О. Патона
рах ниже 300 С в результате возникновения в сварных
соединениях значительных внутренних напряжений. Хо-
лодные трещины проявляются после окончания сварки.
В закаливающихся сталях обра-
Рис. 107 Технологиче-
ская проба на сваривае-
мость
зование холодных трещин вызы-
вается влиянием водорода,посту-
пающего из металла в около-
шовную зону. Для предупрежде-
ния образования холодных тре-
щин рекомендуется применять
сварочные материалы с мини-
мальным содержанием фосфора,
сварку производить на опти-
мальных режимах. Шов после
сварки проковать.
Для определения стойкости
металла против образования хо-
лодных трещин используется тех-
нологическая проба на сваривае-
мость (проба Кировского заво-
15:
227
да). Для этого в середине пластины (рис. 107) из испы-
туемой стали делают выточки диаметром 80 мм так, что-
бы металл в месте выточки имел толщину 2, 4 и 6 мм. На
пластину в центре выточки наплавляют валик, в процес-
се наплавки нижнюю поверхность пластины охлаждают
проточной водой или воздухом. После охлаждения пла-
стины из нее вырезают образцы для изготовления мак-
рошлифов. По этим шлифам судят о наличии трещин
в сварном шве и околошовной зоне и оценивают стой-
кость металла против образования холодных трещин.
§ 56. Сварка углеродистых сталей
Низкоуглеродистые стали (с содержанием
углерода до 0,25%) свариваются газовой сваркой без
особых затруднений. Сварку ведут нормальным пламе-
нем и как правило без флюса.
Наконечник горелки при левом способе сварки вы-
бирают из расчета расхода ацетилена 100—130 дм3/ч на
1 мм толщины свариваемого металла, а при правом
способе— 120—150 дм3/ч на 1 мм толщины металла.
Кромки под сварку подготавливают в зависимости от
толщины свариваемого изделия.
Диаметр присадочной проволоки подбирается в за-
висимости от толщины свариваемого металла по следу-
ющей формуле:
при левохМ способе сварки dn= + 1 мм!
при правом способе сварки dn = ~ мм,
где dn — диаметр присадочной проволоки, мм; s — тол-
щина свариваемого металла, мм.
Высококвалифицированные сварщики применяют
пламя большой мощности, наконечник выбирают из рас-
чета расхода ацетилена 150—200 дм3/ч на 1 мм толщины
свариваемого металла, используя при этом присадочную
проволоку большего диаметра. Производительность
сварки при этом повышается. Пламя горелки должно
быть нормальным. Для неответственных конструкций в
качестве присадки применяют сварочную проволоку
Св-08 и Св-08А. При сварке этими проволоками часть
компонентов, таких как углерод, кремний и марганец,
выгорают, а металл шва приобретает крупнозернистую
228
структуру. Предел прочности такого соединения ниже
предела прочности основного металла.
• Для получения равнопрочного с основным металлом
соединения при сварке ответственных конструкций необ-
ходимо применять кремнемарганцовистую сварочную
проволоку Св-08Г, Св-08ГА, Св-ЮГА или Св-14ГС. Во
время сварки необходимо следить за тем, чтобы кромки
свариваемого металла и конец присадочной проволоки
расплавлялись одновременно. Конец присадочной про-
волоки должен быть погружен в ванночку расплавлен-
ного металла, нельзя допускать, чтобы капли расплав-
ленного металла попадали на нерасплавленные кромки
основного металла, так как это приводит к непровару,
что снижает механические характеристики соединения.
Для того, чтобы расплавленный металл не стекал при
левом способе сварки, изделие наклоняют на 10—15°
против движения горелки. Если конец присадочной про-
волоки прилипает к свариваемым кромкам основного
металла, это значит, что они еще недостаточно нагреты.
В процессе сварки необходимо избегать отклонения
сварочного пламени от ванны расплавленного металла
шва, так как это может привести к окислению металла
шва кислородом воздуха.
Сварные швы должны иметь равномерно чешуйча-
тую поверхность, равномерную по всей протяженности
шва ширину и высоту наплавленного валика. Переход от
основного металла к наплавленному должен быть плав-
ным, без подрезов. В процессе сварки горелкой произ-
водят равномерные и непрерывные колебательные и по-
ступательные движения. Колебательные движения выби-
раются в зависимости от толщины свариваемого ме-
талла.
Для уплотнения и повышения пластичности наплав-
ленного металла применяют проковку и последующую
термообработку шва. Проковку рекомендуется начинать
при температуре светло-красного и заканчивать при тем-
пературе темно-красного каления. Проковка при более
‘'низкой температуре может привести к появлению мик-
роскопических трещин в металле шва или околошовной
зоне. При сварке ответственных и толстостенных изде-
лий применяют термическую обработку сварных соеди-
нений.
В качестве горючего газа при сварке низкоуглеродис-
той стали применяются ацетилен или пропан-бутан. Свар-
229
ку пропан-бутановым пламенем производят таким обра-
зом, чтобы расстояние от конца ядра пламени до свари-
ваемой поверхности было 8—10 мм. Пропан-бутан при-
меняется для сварки неответственных деталей.
Среднеуглеродистые стали, содержащие угле-
рода от 0,25 до 0,6% свариваются хуже, чем низкоугле-
родистые стали. Свариваемость среднеуглеродистых ста-
лей ухудшается с увеличением содержания углерода.
При сварке этих сталей в сварном шве и в околошов-
ной зоне могут образовываться как горячие, так и хо-
лодные трещины.
Сварку среднеуглеродистых сталей ведут нормаль-
ным или слегка науглероживающим пламенем. Наконеч-
ник горелки выбирается из расчета расхода ацетилена
75—100 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла,
т. е. меньшей мощности, чем при сварке низкоуглеродис-
тых сталей.
Разделка кромок под сварку и диаметр присадочной
проволоки выбираются такими же, как при сварке низ-
коуглеродистых сталей. В качестве присадочного метал-
ла используют проволоку марок Св-08ГА, Св-ЮГА и
Св-12ГС. Для уменьшения перегрева металла применяют
левый способ сварки. При толщине металла свыше 3 мм
рекомендуется проводить общий подогрев изделия до
температуры 250—350° С или местный подогрев горелка-
ми места шва до температуры 600—650° С.
Для сварки среднеуглеродистых сталей с содержани-
ем углерода, близким к верхнему пределу (0,5—0,6%),
целесообразно применять флюсы следующих составов:
100% прокаленной буры;
50% углекислого калия и 50% двууглекислого натрия;
70% борной кислоты и 30% углекислого натрия.
Для повышения механических свойств сварного сое-
динения шов проковывают при температуре 850—900° С
с последующей термообработкой (высокотемпературный
отпуск при 600—650° С).
Высокоуглеродистые стали, содержащие угле-
рода от 0,6 до 2,0%, относятся к плохо свариваемым
сталям. Сварку рекомендуется выполнять с подогревом
до 250—350° С, а после сварки проковывать шов с после-
дующей нормализацией или отпуском. Приемы сварки
высокоуглеродистых сталей те же, что и сварки средне-
углеродистых сталей. Мощность пламени выбирается из
расчета расхода ацетилена 75—90 дм3/ч на 1 мм толщи-
230
ны свариваемого металла. Сварку рекомендуется выпол-
нять нормальным или слегка науглероживающим пла-
менем.
В целях уменьшения перегрева и времени пребывания
сварочной ванны в расплавленном состоянии применяет-
ся левый способ сварки. Для сварки высокоуглеродистых
сталей используются флюсы того же состава, что и для
среднеуглеродистых сталей.
§ 57. Сварка легированных сталей
Свариваемость легированных сталей определяется их
составом. Большинство легирующих добавок понижает
теплопроводность стали, вследствие чего увеличивается
склонность к короблению. При сварке легированных ста-
лей происходит также частичное выгорание легирующих
примесей, поэтому металл шва по своим свойствам отли-
чается от основного металла. Для предупреждения пере-
грева наплавленного металла и появления деформаций
легированные стали сваривают горелками меньшей мощ-
ности. Для уменьшения выгорания легирующих элемен-
тов пламя выбирают нормальное или с небольшим из-
бытком ацетилена. Некоторые легированные стали зака-
ливаются на воздухе, поэтому при сварке таких сталей
применяют предварительный подогрев и последующую
термообработку.
Низколегированные стали содержат легирую-
щих элементов до 2,5%. Для строительных конструкций
применяют низколегированные стали 10ХСНД и
15ХСНД, которые хорошо свариваются газовой сваркой.
При сварке применяется нормальное пламя. Мощ-
ность сварочного пламени выбирается из расчета расхо-
да ацетилена 75—100 дм3/ч при левом способе и 100—
130 дм3/ч при правом способе на 1 мм толщины свари-
ваемого металла. В качестве присадки используется сва-
рочная проволока Св-08, Св-08А, Св-10Г2. Сварка осу-
ществляется без применения флюса. Для повышения
механических свойств металла шов проковывают при
светло-красном калении (800—850° С) с последующей
нормализацией.
Низколегированные теплоустойчивые молиб-
деновые (12М, 15М, 20М и 25МЛ) и хромомолиб-
деновые (12ХхМ, 15ХМ, 20ХМ, ЗОХМ) стали приме-
няют для изготовления паровых котлов и труб высокого
231
давления. Сварку этих сталей выполняют нормальным
ацетилено-кислородным пламенем. Мощность сварочного
пламени выбирается из расчета расхода ацетилена
100 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла. В ка-
честве присадочной используют сварочную проволоку
марок Св-08ХНМ, Св-ЮХНМА, Св-18ХМА, Св-08ХМ,
Св-ЮХМ. Сварку этих сталей ведут обратноступенчатым
способом небольшими участками длиной 16—25 мм.
Для предотвращения выгорания хрома и молибдена
металл сварочной ванны поддерживают в более густом
состоянии. В связи с тем что эти стали способны к закал-
ке на воздухе, рекомендуется сваривать их с предвари-
тельным подогревом до 250—300° С. При сварке приме- ?
няют как левый, так и правый способы сварки. Кромки
свариваемого металла перед сваркой зачищают до ме-
таллического блеска. При толщине металла до 5 мм
сварку проводят за один проход, при большей толщине
применяют многослойную сварку. Сварку рекомендуется
вести с наименьшим числом перерывов.
При возобновлении сварки после перерыва необходи-
мо подогреть весь стык до 250—300° С. После окончания
сварки пламя горелки медленно отводится вверх, что
способствует более полному выделению газов из расплав-
ленного металла. При сварке необходимо следить за тем,
чтобы переход от усиления шва к основному металлу был
плавным по всей длине шва.
Хромомолибденовые стали свариваются хуже, чем
молибденовые, что обусловливается наличием хрома,
который образует тугоплавкие окислы. Сварные изделия
из хромомолибденовой и молибденовой стали после
сварки подвергают термообработке.
Сварные изделия из молибденовой стали нагревают
горелкой до 900—930° С, а изделия из хромомолибдено-
вой стали до 930—950° С. Ширина нагрева должна в
пять раз превышать ширину шва. После нагрева до ука-
занных температур изделия охлаждают на воздухе. Ука-
занные мероприятия обеспечивают получение сварного
соединения, близкого по прочности к основному металлу.
Низколегированные хромокремнемар-
ганцовистые стали марок 20ХГС, 25ХГС, ЗОХГС,
ЗОХГСА и 35ХГС обладают хорошей прочностью, упру-
гостью, хорошо выдерживают вибрационные нагрузки,
но менее теплоустойчивы, чем хромомолибденовые ста-
ли. Эти стали содержат углерода от 0,17 до 0,4%, крем-
232
ния от 0,9 до 1,2%, марганца и хрома от 0,8 до 1,1%.
При газовой сварке этих сталей хром и кремний час-
тично выгорают, что может привести к появлению в свар-
ном шве окислов, шлаков и непроваров. Для предупреж-
дения окисления легирующих добавок сварку проводят
нормальным пламенем. Мощность сварочного пламени
выбирается из расчета расхода ацетилена 75—100 дм3/ч
на 1 мм толщины свариваемого металла.
В качестве присадочного металла для неответствен-
ных конструкций применяют низкоуглеродистую свароч-
ную проволоку Св-08 и Св-08А, а для ответственных кон-
струкций — сварочную проволоку Св-18ХГСА, Св-19ХГС,
Св-13ХМА и Св-18ХМА. Диаметр присадочной проволоки
выбирается в зависимости от толщины свариваемого
металла и способа сварки. Кромки свариваемых деталей
должны быть тщательно очищены от загрязнений и подо-
гнаны под сварку так, чтобы зазор по всей длине шва
был одинаковым.
Перед сваркой свариваемые детали скрепляют при-
хватками через 20—30 мм при толщине металла 0,5—
1,5 мм и через 40—60 мм при большей толщине металла.
Сварку подготовленных деталей необходимо вести без
перерывов, не задерживая пламя горелки на одном месте,
чтобы не перегревать металл сварочной ванны. Для
уменьшения коробления сварку проводят от середины
шва к краям и обратноступенчатым способом в зависи-
мости от длины свариваемых швов.
Учитывая склонность этих сталей к закалке, для
устранения образования трещин в металле шва и около-
шовной зоне после сварки проводят медленное охлаж-
дение свариваемой детали. После сварки ответственных
деталей из этих сталей их подвергают закалке и отпуску.
Закалку производят при температуре 500—650° С с вы-
держкой при этой температуре и последующим нагревом
до температуры 880° С и охлаждением в масле. Отпуск
состоит в нагреве до температуры 400—600° и последую-
щем охлаждении в горячей воде.
Хромистые стали обладают повышенной кислото-
и жаростойкостью и применяются для изготовления де-
талей и оборудования, работающего в агрессивных сре-
дах при высоких температурах. Хромистые стали содер-
жат углерода от 0,13 до 0,9% и хрома от 4 до 30%.
Хромистые стали склонны к образованию закалочных
структур при охлаждении на воздухе, в результате чего
233
после сварки могут образоваться трещины в сварном
шве и околошовной зоне. Чем выше содержание углеро-
да в хромистых сталях, тем хуже они свариваются и тем
выше склонность их к короблению при остывании шва.
При сварке хромистых сталей применяется нормаль-
ное пламя. С целью предупреждения коробления свари-
ваемых деталей сварку ведут на пониженной мощности
пламени из расчета расхода ацетилена 70 дм3/ч на 1 мм
толщины свариваемого металла. Для уменьшения короб-
ления сварку хромистых сталей, содержащих до 14%
хрома, выполняют с предварительным подогревом до
150—200° С, содержащих свыше 14% хрома—до 200—
250° С. В качестве присадочной применяют сварочную
проволоку Св-02Х19Н9, Св-04ХН19Н9, Св-06Х19Н9Т.
Диаметр присадочной проволоки выбирают в зависимос-
ти от толщины свариваемого металла и способа сварки.
Сварка должна выполняться с максимально допустимой
скоростью, без перерывов и повторного нагрева одного
и того же места шва. Сварку выполняют в один слой.
При сварке деталей толщиной до 3 мм применяют
левый способ сварки, толщиной более 3 мм — правый
способ. Для предохранения выгорания хрома и удаления
из сварочной ванны окислов хрома применяется флюс
следующего состава: борной кислоты — 55%, окиси крем-
ния— 10%, ферромарганца — 10%, феррохрома — 10%,
ферротитана — 5%, титановой руды 5% и плавикового
шпата — 5%. После сварки проводится термообработка
по режиму, предусмотренному для данной марки стали.
Хромоникелевые а у с те н и т н ы е стали обла-
дают высокими механическими свойствами, коррозион-
ной стойкостью, жаропрочностью, они нашли широкое
применение в химической промышленности и других от-
раслях народного хозяйства.
Газовой сваркой сваривают сталь толщиной не более
3 мм. Сварка выполнятся строго нормальным пламенем.
Мощность сварочного пламени выбирают из расчета рас-
хода ацетилена 75 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого
металла. Для сварки применяют присадочную проволоку
марок Св-0Х18Н9, Св-0Х18Н9С2, Св-1Х18Н9Т,
Св-Х18Н9Б, Св-1Х18Н11М.
Основная трудность при сварке этих сталей состоит
в том, что при нагревании до 400—900° С происходит
выпадение карбидов хрома, из-за чего сталь теряет устой-
чивость против коррозии.
234
Сварку нержавеющих хромоникелевых сталей ведут
с максимальной скоростью, конец присадочной проволоки
все время должен находиться в сварочной ванне. Диа-
метр присадочной проволоки выбирается в зависимости
от толщины свариваемого металла и способа сварки.
Сварку можно выполнить как левым, так и правым спо-
собами, а при наложении длинных швов — обратносту-
пенчатым способом.
Для удаления окислов при сварке применяют флюс
НЖ-8, который содержит 28% мрамора, 30% фосфора,
10% ферромарганца, 6% ферросилиция, 6% ферротита-
на и 20% двуокиси титана. Флюс применяют в виде пас-
ты, которую наносят на свариваемые кромки за 15—
20 мин до начала сварки. Остатки флюса после сварки
удаляют тщательной промывкой швов горячей водой.
Для улучшения механических свойств, устранения
межкристаллитной коррозии и деформаций рекоменду-
ется сваренные детали подвергать!ермическойобработ-
ке с нагревом до температуры 1050—1100° С с последую-
щим охлаждением в воде.
Контрольные вопросы
1. Какой сплав называется сталью?
2. Как классифицируются стали по назначению, способу произ-
водства и химическому составу?
3. Как классифицируются стали по свариваемости?
4. Как влияют различные примеси в сталях на ее свариваемость?
5. Каковы причины возникновения холодных и горячих трещин
и меры борьбы с ними?
6 В чем заключается особенность сварки средне- и высокоугле-
родистых сталей?
7. В чем заключаются основные особенности сварки легирован-
ных и высоколегированных сталей?
8 Каковы основные особенности сварки молибденовых и хро-
момолибденовых сталей?
ГЛАВА XII. СВАРКА ЧУГУНА
§ 58. Характеристика и классификация
чугунов
Чугуном называется сплав железа с углеродом, со-
держащий углерод от 2 до 6,67%. Наряду с углеродом
в чугуне содержится кремний, марганец, сера и фосфор.
Содержание серы и фосфора в чугуне больше, чем в ста-
235
ли. В специальные (легированные) чугуны вводят леги-
рующие добавки — никель, молибден, ванадий, хром
и др.
Чугун делится по структуре — на белый, серый и
ковкий; по химическому составу — на легированный и
нелегированный.
Белый чугун — это такой чугун, в котором боль-
шая часть углерода химически соединена с железом в
виде цементита (Fe3C). Цементит имеет светлый цвет,
обладает большой твердостью и хрупкостью. Поэтому
белый чугун также имеет в изломе светло-серый, почти
белый цвет, очень тверд, не поддается механической об-
работке и сварке, поэтому ограниченно применяется в
качестве конструкционного материала. Белые чугуны
используются для получения ковких чугунов.
Серый чугун — это такой чугун, в котором боль-
шая часть углерода находится в свободном состоянии в
виде графита. Серый чугун мягок, хорошо обрабатывает-
ся режущим инструментом, в изломе имеет темно-серый
цвет. Температура плавления серого чугуна —• 1100—
1250° С. Чем больше в чугуне углерода, тем ниже тем-
пература его плавления и выше жидкотекучесть.
Кремний уменьшает растворимость углерода в же-
лезе, способствует распаду цементита с выделением сво-
бодного графита. При сварке происходит окисление
кремния, окислы кремния имеют температуру плавления
более высокую, чем свариваемый металл, и тем самым
затрудняют процесс сварки.
Марганец связывает углерод и препятствует выделе-
нию графита. Этим самым он способствует отбеливанию
чугуна. Марганец образует сернистые соединения (MnS),
не растворимые в жидком и твердом чугунах и легко-
удаляемые из металла в шлак. При содержании марган-
ца более 1,5% свариваемость чугуна ухудшается.
Сера в чугунах является вредной примесью. Она за-
трудняет сварку, понижает прочность и способствует об-
разованию горячих трещин. Сера образует с железом
химическое соединение — сернистое железо, препятст-
вует выделению графита и способствует отбеливанию чу-
гуна. Верхний предел содержания серы в чугунах —
0,15%. Для ослабления вредного влияния серы в
чугунах содержание марганца должно быть в три ра-
за больше.
Фосфор в чугуне увеличивает жидкотекучесть и
236
45. Механические свойства серого чугуна
Марка чугуна Предел прочности, кгс/мм- Твердость по Бринеллю
0) я Е SOS при изги- бе
СЧ 12-28 12 28 143—229
СЧ 15-32 15 32 163—229
СЧ 18-36 18 36 170—229
СЧ 21-40 21 40 170—241
СЧ 24-44 24 44 170—241
Марка чугуна Предел прочности, кгс/мм; Твердость по Бринеллю
при растя- жении при изги- бе
СЧ 28-48 28 48 170—241
СЧ 32-52 32 52 187—255
СЧ 36-56 36 56 197—269
СЧ 40-60 40 60 207—269
СЧ 44-64 44 64 229—289
улучшает его свариваемость, но одновременно понижает
температуру затвердевания, повышает хрупкость и твер-
дость. Содержание фосфора в серых чугунах не должно
превышать 0,3%.
По ГОСТ 1412—70 марка серого чугуна обозначает-
ся буквами СЧ и двумя числами, из которых первое
обозначает величину временного сопротивления чугуна
при растяжении в кгс/мм2, а второе — то же, при изгибе
Механические свойства серых чугунов приведены в
табл. 45.
Наиболее прочен серый чугун марки СЧ 44-64, твер-
дость по Бринеллю составляет от 229 до 289.
Ковкий чугун получают из белого чугуна терми-
ческой обработкой — длительной выдержкой при тем-
пературе 800—850° С. При этом углерод в чугуне выде-
ляется в виде хлопьев свободного углерода, располагаю-
щихся между кристаллами чистого железа. В зависимо-
сти от режима термической обработки получают ковкий
чугун ферритной или перлитной структуры.
При нагреве ковких чугунов свыше 900° С графит
может распадаться и образовывать химическое соедине-
ние с железом — цементит (Fe3C), при этом деталь те-
ряет свойства ковкого чугуна. Это затрудняет сварку
ковкого чугуна, так как для получения первоначальной
структуры ковкого чугуна его приходится после сварки
подвергать полному циклу термообработки.
Ковкий чугун обозначают буквами КЧ и двумя чис-
лами: первое указывает временное сопротивление при
растяжении кгс/мм2, второе — относительное удлинение
237
46. Механические свойства ковкого чугуна
Марка чугуна Предел прочности, кгс/мм2 Относител ь- ное удлине- ние, % Твердость по Бринеллю Марка чугуна Предел прочности, кгс/см* Относитель- ное удлине- ние, % Твердость по Бринеллю
кч зо- 6 30 6 163 КЧ 45-6 45 6 241
кч 33- 8 33 8 163 КЧ 50-4 50 4 241
кч 35-10 35 10 163 КЧ 60-3 60 3 260
кч 37-12 37 12 163
в процентах. Механические свойства ковких чугунов
приведены в табл.46.
Легированные чугуны имеют специальные
примеси хрома, никеля, молибдена, благодаря которым
повышается его кислотостойкость, прочность при удар-
ных нагрузках и др.
Высокопрочный чугун получают из серого чу-
гуна специальной обработкой — введением в жидкий
чугун при температуре не ниже 1400° С чистого магния
или его сплавов. Графит в высокопрочном чугуне име-
ет сфероидальную форму.
Свариваемость чугуна. Чугун является трудносвари-
ваемым сплавом. Трудности при сварке чугуна обуслов-
лены его химическим составом, структурой и механиче-
скими свойствами, поэтому при сварке чугуна необходи-
мо учитывать следующие его свойства:
чугун более жидкотекучий сплав, чем сталь, поэтому
сварка его производится только в нижнем положении;
малая пластичность чугуна, характеризующаяся воз-
никновением в процессе сварки значительных внутрен-
них напряжений и закалочных структур, которые часто
приводят к образованию трещин;
интенсивное выгорание углерода, что приводит к по-
ристости сварного шва;
в расплавленном состоянии чугун окисляется с обра-
зованием тугоплавких окислов, температура плавления
которых выше, чем чугуна.
Сварка чугуна применяется в основном для исправле-
ния литейных дефектов, при ремонте изношенных и по-
врежденных деталей в процессе эксплуатации и при из-
готовлении сварно-литых конструкций.
238
§ 59. Горячая сварка чугуна
Горячая газовая сварка чугуна нашла широкое при-
менение при исправлении дефектов литья, а также ре-
монте небольших чугунных деталей.
Способ горячей сварки чугуна является наиболее на-
дежным способом, обеспечивающим лучшее качество
сварного соединения. Выбор способа сварки определяет-
ся составом чугуна, конст-
рукцией детали, характе-
ром дефекта и условиями
работы.
Процесс горячей газо-
вой сварки разбивается на
целый ряд отдельных опе-
раций, от которых зависит
качество сварного соедине-
ния. К этим операциям от-
носятся: подготовка дета- рис ]08 Коксовый
леи под сварку; предвари-
тельный подогрев деталей; Р колосниковая решетка
сварка деталей; охлажде-
ние деталей после сварки.
Подготовка к сварке определяется видом дефекта
отливки или характером поломки детали. Для предот-
вращения распространения трещин концы их перед свар-
кой рекомендуется засверливать. Раковины, трещины и
другие поверхностные дефекты подготавливаются раз-
делкой места заварки. Разделка ведется вырубкой или
другими механическими способами.
Свариваемое изделие перед сваркой собирают и при-
хватывают по кромкам. Диаметр прихваток не должен
превышать 5—6 мм Без подготовки кромок свариваются
детали толщиной до 4 мм. На деталях толщиной свыше
5 мм производится разделка кромок под углом 70—90°.
Свариваемые кромки тщательно очищают от грязи,
ржавчины, масла или других загрязнений металлической
Щеткой или пламенем сварочной горелки.
Детали, подготовленные под горячую сварку, подвер-
гаются нагреву до 500—700° С. Температура общего
предварительного подогрева определяется размером де-
талей, толщиной стенок, жесткостью конструкции, объе-
мом наплавляемого металла и структурой чугуна. Об-
щий подогрев свариваемых деталей ведется в электриче-
239
ских и газовых печах, а при единичных ремонтных ра-
ботах — в специальных термических печах, ямах и гор-
нах.
Для общего нагрева, а также последующей термиче-
ской обработки сваренных деталей, используются горны
и печи различного типа. На рис. 108 представлен горн,
состоящий из металлического каркаса и чугунной опоки
с колосниковой решеткой. Естественная тяга через ко-
Рис. 109 Печи:
а — камерная, б —с выдвижным подом
лосниковую решетку обеспечивает такую скорость сго-
рания кокса, которая необходима для постепенного на-
грева деталей. При сварке чугуна используют также ка-
мерные печи (рис. 109, а) и печи с выдвижным подом
(рис. 109, б).
При отсутствии специальных печей на месте сварки
сооружаются временные печи. При пользовании времен-
ными печами деталь обкладывают древесным углем и
закрывают асбестом. Для поступления воздуха делают
снизу отверстие или оборудуют специальную систему
поддува. После того, как свариваемая деталь нагреет-
ся до требуемой температуры, ее извлекают из печи и
подают на рабочее место сварщика. Во избежание ох-
лаждения свариваемой детали во время сварки ее за-
240
крывают листовым асбестом. Открытым остается только
место сварки. После сварки изделие медленно охлажда-
ется в яме или вместе с горном. Равномерное и медлен-
ное охлаждение предупреждает коробление, образование
трещин и структур отбела.
Сварка чугуна выполняется нормальным пламенем
или пламенем с небольшим избытком ацетилена. В на-
чале сварки пламя горелки устанавливается почти верти-
кально, по мере сварки устанавливают необходимый
угол в зависимости от толщины свариваемого металла.
Ядро пламени должно находиться на расстоянии 2—
Змм от поверхности свариваемого металла. Наконечник
горелки выбирается из расчета расхода ацетилена
120 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла.
В качестве присадки согласно ГОСТ 2671—70 для
горячей газовой сварки применяются чугунные прутки
марки А диаметром 4, 6, 8 и 12 мм, длиной 250—450 мм.
Чугунные прутки марки А имеют следующий химический
состав: углерода 3,0—3,5%, кремния 3,0—3,4%, марган-
ца 0,5—0,8%, серы не более 0,08%, фосфора 0,2—0,4%,
хрома не более 0,05%, никеля 0,3%. Чугунные прутки
марки А с торца маркируют белой краской. Прутки
должны храниться в сухом месте в ящиках или на стел-
лажах.
При горячей сварке чугуна необходимо учитывать
резкий переход из жидкого состояния в твердое и обра-
зование окисной пленки на поверхности жидкой ванны,
что затрудняет выделение газа из жидкого металла. Для
облегчения выделения газа сварочную ванну необходимо
непрерывно помешивать присадочным прутком.
При горячей газовой сварке чугуна применяется
флюс, способствующий улучшению процесса сварки и
удаления образовавшихся окислов. В качестве флюса
используются прокаленная бура или смесь 56% прока-
ленной буры, 22% углекислого натрия и 22% углекисло-
го калия. Кроме того, при сварке чугуна можно приме-
нить газообразный флюс БМ-1 (ТУП-42-64).
В процессе сварки сварщику необходимо следить за
тем, чтобы в наплавленном металле не оставалось шла-
ка и расплавленный присадочный металл хорошо сплав-
лялся с основным металлом.
Для получения сварного соединения, свойства кото-
рого равноценны свойствам основного металла, необхо-
димо после сварки уменьшить скорость охлаждения. Для
16—234
241
этого пламя сварочной горелки отводят от поверхности
свариваемого металла на 50—60 мм, а наплавленный ме-
талл подогревают пламенем в течение 1—1,5 мин.
Для уменьшения внутренних напряжений в массив-
ных деталях сложной конфигурации рекомендуется сва-
ренные детали подвергать вторичному нагреву до темпе-
ратуры 600—750° С и охлаждать вместе с печью.
§ 60. Сварка чугуна с местным подогревом
,2
1
Рис ПО. Сварка
чугунной рамы
Этот способ газовой сварки чугуна применяется в тех
случаях, когда место сварки и характер конструкции поз-,
воляют производить местный подогрев без появления
трещин и напряжений в сваривае-
мых изделиях. Местный предвари-
тельный подогрев применяют при
сварке массивных деталей или де-
талей, конструкция которых не соз-
дает жесткого контура. В этих слу-
чаях участок местного подогрева
выбирают так, чтобы в детали соз-
давались тепловые деформации,
равнозначные деформациям, кото-
рые возникнут на участке сварки.
Например, в чугунной раме (рис. НО), имеющей трещи-
ну на участке 1, для того чтобы создать равномерную
тепловую деформацию, необходимо осуществить подо-
грев противоположного плеча на участке 2.
Местный подогрев свариваемых деталей выполняет-
ся до температуры 300—500° С сварочными горелками,
паяльными лампами, индукционным электронагревом и
другими способами.
При сварке применяется нормальное сварочное пла-
мя или пламя с небольшим избытком ацетилена. Мощ-
ность сварочного пламени выбирается из расчета расхо-
да ацетилена 100—120 дм3/ч на 1 мм толщины свари-
ваемого металла.
В качестве присадки используются чугунные прутки
марки Б диаметром 4, 6, 8, 10 и 12 мм, длиной 250—
450 мм. Согласно ГОСТ 2671—70 чугунные прутки марки
Б содержат углерода 3,0—3,5%, кремния — 3,5—4,0%,
марганца 0,5—0,8%, серы не более 0,08%, фосфора 0,3—
0,5%, хрома 0,05% и никеля 0,3%.
242
После сварки места подогрева медленно охлаждают,
для чего прикрывают их асбестом или засыпают песком.
§ 61. Холодная сварка чугуна
Холодная сварка чугуна применяется в тех случаях,
когда детали при нагревании и охлаждении способны
свободно расширяться и сжиматься, не вызывая зна-
чительных остаточных напряжений. При этом мощность
пламени горелки должна быть максимально возможной.
Технологический процесс сварки без предварительного
нагрева почти аналогичен процессу горячей сварки, од-
нако имеет и свои особенности. Перед заваркой дефек-
та необходимо подогревать пламенем горелки участки,
прилегающие к дефекту. После окончания заполнения
дефекта горелку в течение 2—3 мин медленно отводят,
направляя пламя на участки, прилегающие к дефекту.
Деталь или часть детали, на которой находится заварен-
ный участок, для медленного охлаждения засыпают пес-
ском или покрывают асбестом.
Способ низкотемпературной пайки-свар-
к и чугуна отличается от обычных способов тем, что ос-
новной металл не доводится до температуры плавления,
а нагревается только до температуры 820—860° С, т. е.
до температуры «смачиваемости».
Этот способ разработан в институте ВНИИАвтоген-
маш и основан на применении специальных чугунных
прутков и флюсов. Капли расплавленного присадочного
металла под действием сварочного пламени легко расте-
каются по поверхности свариваемого металла, обеспечи-
вая плотное соединение свариваемых деталей. Низко-
температурную сварку чугуна используют при заварке
литейных дефектов деталей из серого чугуна, а также
при заварке чугунных деталей в готовых изделиях в слу-
чаях их поломки, появления трещин и других дефектов.
В качестве присадки для заварки тонкостенных от-
ливок применяются чугунные прутки НЧ-2, а для толсто-
стенных — чугунные прутки УНЧ-2.
Для низкотемпературной пайки-сварки чугуна при-
меняются специальные флюсы ФСЧ-2 и МАФ-1. Приме-
няемые флюсы химически обрабатывают нагретую сва-
риваемую поверхность от окислов, жиров и других за-
грязнений, увеличивают прочность сцепления наплав-
ленного металла с основным, увеличивают жидкотеку-
16*
243
47. Процентный состав флюсов для низкотемпературной
пайки-сварки чугуна
Марка флюса Марка флюса
Состав, % ФСЧ-2 МАФ-1 Состав % ФСЧ-2 МЛФ-1
Бура плавлен- ная Сода кальцини- рованная Азотнокислый натрий Селитра натрие- вая 23 50 33 12 27 Углекислый ли- тий Углекислый нат- рий Фтористый нат- рий Фторциркопий калия Окись кобальта 0,5 26,5 12,6 8,5 7
честь расплавленного металла и защищают нагретую
поверхность и расплавленный металл от кислорода и
азота воздуха.
Состав флюсов для низкотемпературной пайки-свар-
ки чугуна приведен в
табл. 47.
Разделка дефект-
ного’ участка под низ-
котемпературную сва-
рку производится фре-
зерованием, сверле-
нием или строганием.
Место сварки предва-
рительно зачищают
до металлического
блеска. Профиль раз-
делки кромок сквоз-
Рис. 111. Профиль разделки де-
фекта под пайку-сварку.
а — разделка несквозного дефекта, о —
разделка дефекта с применением под-
кладки из огнеупорного материала
а)
S)
Рис. 112. Схема устранения дефектов:
а — сквозных трещин, б — засверленных дефектов
244
ных и несквозных дефектов представлен на рис. 111.
Угол разделки составляет 70—90°.
Неглубокие поры и шлаковые включения вырубают
зубилом или удаляют абразивным кругом.
Перед сваркой изделие подогревают горелкой до тем-
пературы 300—400° С. Изделия сложной формы нагре-
вают в печи. Схема устранения сквозных дефектов (тре-
щин) показана на рис. 112, а. При устранении засверлен-
ных дефектов (пористость, раковины) присадочный
металл наносят по винтовой восходящей линии
(рис. 112, б).
На нагретую наплавляемую поверхность равномерно
наносится слой флюса. Место сварки нагревают горел-
кой до температуры 820—860° С, пламя должно быть
строго нормальным. При этой температуре паста-флюс
плавится, покрывая тонкой пленкой место сварки. При-
садочный пруток также покрывают флюсом, расплавля-
ясь, присадочный металл стекает на завариваемую
поверхность и растекается по ней. Сварку производят ле-
вым способом. Расстояние между ядром пламени и
концом прутка должно составлять 2—3 мм, угол
между осью горелки и плоскостью детали — 20—
30°.
После сварки изделие медленно охлаждают под сло-
ем асбеста или в песке. Так как при данном способе ос-
новной металл не доводится до расплавления, то при
пайке-сварке отсутствуют участки отбеленного чугуна и
металл шва получается плотным, мягким и хорошо обра-
батывается механическими способами.
При низкотемпературной пайке-сварке чугуна вместо
ацетилена можно применять газы-заменители. При при-
менении в качестве горючего газа пропан-бутана мощ-
ность сварочного пламени выбирается из расчета расхо-
да пропан-бутана 60—70 дм3/ч на 1 мм толщины свари-
ваемого металла. Пламя берется нормальное. При
толщине металла до 6 мм сварку выполняют за один про-
ход, при толщине 9—12 мм — в два прохода. При ис-
пользовании в качестве флюса ФСЧ-2 рабочая темпера-
тура составляет 900—950° С. При такой температуре не
исключено появление структур закалки в зоне термиче-
ского влияния, поэтому указанный флюс имеет ограни-
ченное применение. Его используют в тех случаях, ког-
да допускается повышенная твердость наплавленного
металла. Флюс МАФ-1 позволяет вести процесс низко-
245
температурной пайки-сварки при рабочей температуре
750—800° С.
В некоторых случаях целесообразно применять вмес-
то сварки пайку-сварку чугуна латунными
припоями. Этот метод используют при ремонтной
сварке. Преимущество пайки-сварки чугуна латунью по
сравнению со сваркой плавлением заключается в том,
что нагрев чугуна до температуры плавления латуни
(850—900° С) существенно не изменяет структуры метал-
ла и не вызывает значительных термических напряжений.
Кромки детали толщиной до 25 мм скашивают под
углом 45°, а при большей толщине рекомендуется сту-
пенчатая разделка. При пайке-сварке латунью лучше,
когда поверхности соединяемых кромок шероховаты
Углерод с поверхности соединяемых кромок выжига-
ют на глубину 0,2—0,15 мм двумя способами: соединяе-
мые кромки детали покрывают пастой из железных опи-
лок и борной кислоты и нагревают пламенем горелки;
кромки детали нагревают пламенем горелки, отрегули-
рованным с избытком кислорода. В обоих случаях кром-
ки деталей нагревают до 750—900° С. Наибольшее при-
менение нашел второй способ.
Техника пайки-сварки состоит в следующем Кромки
нагревают до красного цвета, посыпают флюсом и облу-
живают участками. Сварочное пламя должно быть нор-
мальным или с небольшим избытком кислорода Деталь
для пайки-сварки должна находиться в наклонном по-
ложении, пайку-сварку выполняют снизу вверх. Поло-
жение горелки и присадочного металла такое же, как
при правом способе. Мощность сварочного пламени вы-
бирается из расчета 60—75 дм3/ч ацетилена на 1 мм тол-
щины. Для пайки-сварки применяют припой ЛОК
59-1-03, который обеспечивает получение более плотно-
го паяно-сварного шва и обусловливает бездымный
процесс его плавления. В качестве флюса используется
бура (100%) или смесь 50% буры и 50% борной кис-
лоты.
Низкотемпературная пайка-сварка чугуна латунными
припоями протекает при температуре 700—750° С, при
которой в чугуне не происходит структурных изменений.
Это исключает опасность отбела чугуна и уменьшает
возможность образования трещин. Пайку-сварку латун-
ным припоем применяют при исправлении дефектов на
обработанных поверхностях чугуна. Для пайки-сварки
16
латунными припоями разработаны специальные флюсы
фПСН-1 и ФПСН-2. Эти флюсы нейтрализуют действие
свободного графита, частицы которого выступают на
свариваемой поверхности и мешают ее смачиванию.
В качестве припоя используется кремнистая проволока
Л ОК 59-1-03, содержащая в среднем до 0,3% кремния.
Для пайки-сварки изделий, к механическим свойствам
которых предъявляются повышенные требования, при-
меняется припой ЛОМНА 49-25-10-4-0,4, содержащий
медь, олово, марганец, никель и до 0,6% алюминия. При
пайке этим припоем металл паяно-сварного шва имеет
цвет чугуна, твердость НВ 180—200 и временное сопро-
тивление разрыву — 28—34 кгс/мм2.
Для пайки используется поверхностно-активный флюс
марки ФПСН-2. Он содержит 45% борной кислоты,
22,5% углекислого лития, 22,5% соды кальцинированной
и 10% солевой лигатуры. Его применяют в виде порош-
ка или пасты. Флюс плавится при температуре 600—
650° С. Пайку выполняют обычной сварочной горелкой,
работающей на ацетилене или газах-заменителях. Вна-
чале при пайке-сварке слегка окисленным пламенем на-
гревают место наплавки до 450—500° С, а затем в раз-
делку вводят флюс. Пайку-сварку начинают в момент
плавления флюса, направляя пламя на прилегающие к
разделке участки. Расплавленный флюс прутком припоя
равномерно распределяют по всей поверхности завари-
ваемого места; затем пламя направляют на конец прут-
ка, расплавляют его и заполняют разделку металлом
припоя. Наплавленный металл сразу же после сварки
проковывают ручным медным молотком.
Контрольные вопросы
1 Какой сплав называется чугуном?
2 Чем отличаются между собой белый, серый и ковкий чугуны?
3 В чем заключается трудность сварки чугуна?
4 Как осуществляется горячая сварка чугуна?
5 Как выполняется нагрев чугунных деталей перед сваркой?
6 Каковы основные особенности сварки чугуна с местным подо-
гревом’
7 Когда применяется холодная сварка чугуна?
8 - Как производится пайка-сварка чугуна латунью?
ГЛАВА XIII. СВАРКА ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
И СПЛАВОВ
§ 62. Сварка меди
Медь находит широкое применение при изготовлении
изделий различного назначения: сосудов, трубопроводов,
электрораспределительных устройств, химической аппа-
ратуры и т. д.
Многообразие использования меди связано с ее осо-
быми физическими свойствами. Медь обладает высокой
электропроводностью и теплопроводностью, устойчива в
отношении коррозии. Плотность меди — 8,93 г/см3, тем-
пература плавления— 1083° С, температура кипения —
2360° С.
Трудности сварки меди обусловлены ее физико-хими-
ческими свойствами. Медь склонна к окислению с обра-
зованием тугоплавких окислов, поглощению газов
расплавленным металлом, обладает высокой теплопро-
водностью, значительной величиной коэффициента ли-
нейного расширения при нагревании.
Склонность к окислению вызывает необходимость
применения при сварке специальных флюсов, защищаю-
щих расплавленный металл от окисления и растворяя
образующиеся окислы, переводя их в шлаки. Высокая
теплопроводность требует применения более мощного
пламени,чем при сварке стали.
Свариваемость меди зависит от ее чистоты. Особен-
но ухудшают свариваемость меди наличие в ней висмута,
свинца, серы и кислорода. Содержание кислорода в за-
висимости от марки меди колеблется от 0,02% до 0,15%.
Висмут и свинец придают меди хрупкость и краснолом-
кость. Наличие в меди кислорода в виде закиси меди
(Си2О) вызывает образование хрупких прослоек метал-
ла и трещин, которые появляются в зоне термического
влияния. Закись меди образует с медью легкоплавкую
эвтектику, которая обладает более низкой температу-
рой плавления. Эвтектика располагается вокруг зерен
меди и таким образом ослабляет связь между зер-
нами.
На процесс сварки меди оказывает влияние не толь-
ко кислород, растворенный в меди, но и кислород, погло-
щаемый из атмосферы. При этом наряду с закисью меди
образуется окись меди. При сварке оба эти окисла за-
248
трудняют процесс газовой сварки, поэтому их необходи-
мо удалять с помощью флюса.
Водород и окись углерода также отрицательно влия-
ют на процесс сварки меди. В результате их взаимодей-
ствия с закисью меди образуются пары воды и углекис-
лый газ, которые образуют поры в металле шва. Чтобы
избежать этого явления, сварку меди необходимо выпол-
нять строго нормальным пламенем.
Чем чище медь и чем меньше она содержит кислоро-
да, тем лучше она сваривается. По ГОСТ 859—66 про-
мышленностью для изготовления сварных конструкций
выпускается медь марок М Ip, М 2р и М Зр, имеющая
пониженное содержание кислорода (до 0,01 °/о).
При газовой сварке меди нашли применение стыко-
вые и угловые соединения, тавровые и нахлесточные со-
единения не дают хороших результатов. Перед сваркой
свариваемые кромки необходимо очистить от грязи, мас-
ла, окислов и других загрязнений на участке не менее
30 мм от места сварки. Очистка мест сварки производит-
ся вручную или механическим способом стальными щет-
ками.
Сварку меди толщиной до 3 мм выполняют без раз-
делки кромок, а при толщине свыше 3 мм требуется
Х-образная разделка кромок под углом 45° с каждой
стороны стыка. Притупление делается равным 0,2 от тол-
щины свариваемого металла. В связи с повышенной жид-
котекучестью меди в расплавленном состоянии тонкие
листы сваривают встык без зазора, а листы свыше 6 мм
сваривают на графитовых и угольных подкладках.
Мощность сварочного пламени при сварке меди тол-
щиной до 4 мм выбирают из расчота расхода ацетилена
150—175 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла,
при толщине до 8—10 мм мощность увеличивают до 175—
225 дм3/ч. При больших толщинах рекомендуется сварка
двумя горелками — одной ведется подогрев, а другой —
сварка. Для уменьшения теплоотвода сварку выполняют
на асбестовой подкладке. Для компенсации больших по-
терь тепла за счет отвода в околошовную зону применя-
ют предварительный и сопутствующий подогрев свари-
ваемых кромок. Подогревают кромки одной или несколь-
кими горелками.
Пламя для сварки меди выбирается строго нормаль-
ным, так как окислительное пламя вызывает сильное
окисление, а при науглероживающем пламени появля-
249
ются поры и трещины. Пламя должно быть мягким и на-
правлять его следует под большим, чем при сварке ста-
ли углом. Сварка проводится восстановительной зоной,
расстояние от конца ядра до свариваемого металла —
3—6 мм. В процессе сварки нагретый металл должен
быть все время защищен пламенем. Сварка выполняется
как левым, так и правым способом, однако наиболее
предпочтителен при сварке меди правый способ. Сварка
ведется с максимальной скоростью без перерывов.
При сварке меди рекомендуется свариваемые изделия
устанавливать под углом 10° к горизонтальной плоско-
сти. Сварка ведется на подъем. Угол наклона мундштука
горелки к свариваемому изделию составляет 40—50°,
а присадочной проволоки — 30—40°.
При сварке вертикальных швов угол наклона мунд-
штука горелки составляет 30° и сварку ведут снизу вверх.
При сварке меди не рекомендуется скреплять детали
прихватками. Длинные швы сваривают в свободном со-
стоянии обратноступенчатым способом. Газовая сварка
меди выполняется только за один проход.
На процесс газовой сварки меди оказывает большое
влияние состав присадочной проволоки. Для сварки в ка-
честве присадка применяются прутки и проволока со-
гласно ГОСТ 16130—72 следующих марок. М-1, MCpl,
МНЖ5-1, МНЖКТ5-1-0,2-0,2. Сварочная проволока
MCpl содержит от 0,8—1,2% серебра.
Диаметр присадочной проволоки выбирается в зави-
симости от толщины свариваемого металла. При сварке
меди диаметр проволоки берут равным 0,5—0,75 s, где
s — толщина металла, мм, но не более 8 мм. Сварочная
проволока должна плавиться спокойно, без разбрызги-
вания. Желательно, чтобы температура плавления при-
садочной проволоки была ниже температуры плавления
основного металла.
Для предохранения меди от окисления, а также для
раскисления и удаления в шлак образующихся окислов,
сварку осуществляют с флюсом. Флюсы изготавливают из
окислов и солей бора и натрия. Флюсы для сварки меди
применяют в виде порошка, пасты и в газообразной фор-
ме. Составы флюсов, применяемых для сварки меди,
приведены в табл. 48.
Флюсы № 5 и № 6, содержащие соли фосфорной кис-
лоты, необходимо применять при сварке проволокой, не
содержащей раскислителей фосфора и кремния.
250
48. Составы флюсов, применяемых для сварки меди
Составляющие компоненты Состав флюсов, %
№ 1 № 2 № 3 № 4 № 5 Ns 6 № 7
Бура прокаленная 100 25 50 30 50 50 70
Борная кислота — 75 50 50 35 — 10
Поваренная соль — — 10 —— — 20
Кислый фосфорно- кислый натрий ““ —- 10 15 15 —
Кварцевый песок —— —— — —— — 15 —
Древесный уголь — — 20
Сварку меди можно выполнять и с применением га-
зообразного флюса БМ-1. В этом случае наконечник го-
релки надо увеличить на один номер, чтобы снизить
скорость нагрева и увеличить мощность сварочного пла-
мени. При использовании газообразного флюса приме-
няется установка КГФ-2-66. Порошкообразный флюс
посыпают на место сварки на 40—50 мм по обе стороны
от оси шва.
Флюс в виде пасты наносится на кромки свариваемо-
го металла и на присадочный пруток. Остатки флюса
удаляют промывкой шва 2%-ным раствором азотной
или серной кислоты. Для улучшения механических
свойств наплавленного металла и повышения плотности
и пластичности шва после сварки металл шва рекомен-
дуется проковывать.
Детали толщиной до 4 мм проковывают в холодном
состоянии, а при большей толщине — при нагреве до
температуры 550—600° С. Дополнительное улучшение
шва после проковки дает термическая обработка — на-
грев до 550—600° С и охлаждение в воде. Свариваемые
изделия нагревают сварочной горелкой или в печи. Пос-
ле отжига металл шва становится вязким.
§ 63. Сварка латуни
Латунь представляет собой сплав меди с цинком, со-
держание которого в латуни колеблется от 20 до 55%,
Благодаря высокой прочности, пластичности, анти-
коррозионной стойкости и удовлетворительной сваривае-
мости латуни получили широкое распространение при из-
готовлении различной аппаратуры, емкостей и арматуры
в химической и других отраслях промышленности.
251
Основными затруднениями при сварке латуней явля-
ются выгорание цинка, поглощение газов расплавленным
металлом ванны, а также повышенная склонность метал-
ла шва и околошовной зоны к образованию пор и тре-
щин. Для устранения указанных затруднений необходи-
мо применять специальные меры.
Для борьбы с испарением цинка при газовой сварке
латуни необходимо применять окислительное пламя и
использовать специальные флюсы и присадочные метал-
лы, легированные кремнием и бором. Пары цинка ядо-
виты, поэтому при сварке латуни необходимо пользо-
ваться респиратором.
При сварке латуни окислительным пламенем на по-
верхности свариваемого металла образуется окисная
пленка, которая препятствует дальнейшему испарению
цинка. Избыточный кислород также связывает свобод-
ный водород пламени, что уменьшает поглощение водо-
рода металлом.
При сварке латуни необходимо также учитывать ее
склонность к образованию трещин в интервале темпера-
тур от 300 до 600° С.
Подготовка свариваемых кромок под сварку должна
производиться в зависимости от толщины металла. Ме-
талл толщиной до 1 мм сваривают с отбортовкой кромок,
при толщине от 1 до 5 мм — без скоса кромок, при тол-
щине от 6 до 15 мм — с V-образной разделкой кромок на
угол 70—90°, при толщине от 15 до 25 мм — с Х-образ-
ной разделкой на угол 70—90° с притуплением 2—4 мм.
Перед сваркой свариваемые кромки зачищают до
металлического блеска или протравливают в 10%-ном
водном растворе азотной кислоты с последующей про-
мывкой горячей водой и протиркой насухо ветошью.
На качество сварного шва большое влияние ока-
зывает мощность сварочного пламени. Несмотря на то,
что теплопроводность латуни на 70% больше, чем у низ-
коуглеродистой стали, мощность сварочного пламени бе-
рется из расчета расхода ацетилена 100—120 дм3/ч на
1 мм толщины свариваемого металла, чтобы не перегреть
свариваемый металл.
Для снижения испарения цинка конец ядра сварочно-
го пламени должен находиться на расстоянии 70—10 мм
от свариваемой поверхности. Сварку проводят левым
способом. Сварочное пламя направляют на присадочную
проволоку, которую держат под углом 90° к мундштуку.
252
Сварку выполняют с максимальной скоростью окисли-
тельным пламенем.
При сварке латуни конец присадочного металла все
время должен находиться в зоне сварочного пламени. Так
как латунь в расплавленном состоянии жидкотекуча, то
сварка ее в вертикальном и потолочном положениях за-
труднена. При необходимости выполнения сварки в вер-
тикальном положении сварку следует вести на понижен-
ной мощности пламени — 35—40 дмэ/ч ацетилена из
1 мм толщины свариваемого металла.
Выбор присадочного металла оказывает большое
влияние на процесс сварки латуни. Согласно ГОСТ
16130—72 в качестве присадка при сварке латуни приме-
няются следующие марки присадочной проволоки: Л63,
ЛО 60-1, ЛК 62-0,5, ЛКБ062-0,2-0,04-0,5 и сварочные
прутки следующих марок: ЛК62-05, Л63, ЛОК59-1-0,3.
Для сварки латуней Л-62 и Л-68 применяется само-
флюсующая присадочная проволока ЛКБ062-0,2-0,04-0,5,
сварка проводится без применения флюса.
Хорошие результаты при сварке дает применение
кремнистой латунной проволоки ЛК-62-05, содержащей
в среднем 0,5% кремния. При сварке этой проволокой
практически отсутствует угар цинка и повышаются
прочность, плотность и ударная вязкость сварного соеди-
нения.
Оловянистые латуни сваривают с применением при-
садочной проволоки ЛО-60-1. Диаметр присадочной про-
волоки (d) выбирается в зависимости от толщины сва-
риваемого металла: d=s-j-l, где s — толщина сваривае-
мого металла, мм, но не более 8 мм.
Для сварки латуни в основном применяются флюсы
того же состава, что и при сварке меди. Из порошковых
флюсов широкое применение нашли флюсы: № 1, 2, 3
(табл. 48). Флюс БМ-1 рекомендуется для сварки с при-
менением кремнистого присадочного металла. Образую-
щиеся в процессе сварки шлаки удаляются промывкой
водой. Хорошее качество сварного шва получается при
применении газообразного флюса БМ-2 на основе метил-
боратов, который автоматически подается в пламя го-
релки с помощью установки КГФ, разработанной
ВНИИАвтогенмашем.
Для уплотнения металла шва и повышения его меха-
нических свойств шов проковывают. Латуни, содержа-
щие более 40% цинка, проковывают при температуре
253
выше 650° С, а латуни, содержащие менее 40% цинка —
в холодном состоянии. После проковки применяется от-
жиг при температуре 600—650° С с последующим мед-
ленным охлаждением для получения мелкозернистой
структуры.
§ 64. Сварка бронзы
Бронзами называются медные сплавы, в которых ос-
новными легирующими элементами являются алюминий,
олово, марганец, кремний и другие. В зависимости от пре-
обладания легирующего элемента определяется и наз-
вание бронзы. Бронзы делятся на две основные группы—
оловянные и безоловянные.
Температура плавления оловянных бронз — 900—
950° С, безоловянных — 950—1080° С. Оловянные бронзы
содержат олова от 3 до 14%, а также фосфор, цинк, ни-
кель и другие элементы. Олово в бронзе значительно
снижает температуру плавления и увеличивает интервал
между температурами начала и окончания кристалли-
зации.
При сварке оловянной бронзы легкоплавкая
часть сплава перемещается от середины к поверхности
шва. Это приводит к появлению на поверхности шва
мелких застывших капель. При сварке оловянных бронз
необходимо принимать меры, уменьшающие угар олова
и цинка. Пламя берется строго нормальным, так как
окислительное пламя приводит к выгоранию олова, а
науглероживающее увеличивает пористость в металле
шва.
Мощность сварочного пламени выбирается из расче-
та расхода ацетилена 70—120 дм3/ч на 1 мм толщины
свариваемого металла. Сварка выполняется восстанови-
тельной зоной сварочного пламени на расстоянии 7—
10 мм от поверхности свариваемого металла, для того
чтобы уменьшить выгорание олова.
При сварке литых бронз применяют предвари-
тельный подогрев до температуры 450° С. В качестве при-
садка согласно ГОСТ 16130—72 используется свароч-
ная проволока БрОЦ4—3 и БрОФ6,5—0,15.
Свариваемые кромки перед сваркой тщательно зачи-
щаются. Сварка ведется в нижнем положении, для пре-
дупреждения протекания металла используют подклад-
ки из графита. При сварке оловянных бронз применяют-
ся те же флюсы, что и при сварке меди.
254
Алюминиевые бронзы содержат до 10% алю-
миния. Алюминиевые бронзы обладают высокой корро-
зионной стойкостью и высокими антифрикционными
свойствами. Основные трудности при сварке алюминие-
вых бронз вызывает образующаяся тугоплавкая окисная
пленка (А12О3). Эта пленка имеет высокую температуру
плавления и оседает на дно сварочной ванны. Удаление
ее возможно только при применении специальных флю-
сов. При сварке применяется флюс, содержащий 12—•
16% фтористого натрия, 20% хлористого натрия, 20%
хлористого бария, остальное— хлористый калий.
Подготовка к сварке осуществляется также, как при
сварке оловянных бронз. Сварочное пламя берется нор-
мальное, мощность пламени выбирается из расчета рас-
хода ацетилена 120—170 дм3/ч на 1 мм толщины свари-
ваемого металла. В качестве присадка применяется
сварочная проволока БрАЖМцЮ—3—1,5.
Кремнистые бронзы отличаются высокими ме-
ханическими свойствами, хорошо свариваются. Предва-
рительный подогрев до температуры 300—350° С осуще-
ствляется только для литых деталей сложной формы.
Присутствие в бронзе кремния и марганца улучшает ее
свариваемость.
Сварочное пламя для сварки кремнистых бронз бе-
рется строго нормальное. Мощность сварочного пламени
выбирается из расчета ацетилена 100 дм3/ч на 1 мм тол-
щины свариваемого металла. Флюсы применяют те же,
что и при сварке меди и латуни.
§ 65. Сварка никеля
Никель является тяжелым цветным металлом (его
плотность — 8,9 г/см3), обладающим хорошими антикор-
розионными свойствами.
Он используется в химической, пищевой и других от-
раслях промышленности. Технический никель в зависи-
мости от его марки содержит 99,8—97,6% чистого нике-
ля. Наиболее вредными примесями при сварке никеля
являются сера и свинец.
При сварке никеля возникают трудности, связанные
с образованием окиси никеля, которая имеет температу-
ру плавления выше, чем сам металл, а также с измене-
ниями растворимости газов при остывании.
255
Газовая сварка никеля применяется для деталей тол-
щиной до 4 мм и небольших габаритов. Никель газовой
сваркой сваривается удовлетворительно. Детали толщи-
ной до 1,5 мм сваривают без присадка с отбортовкой кро-
мок, толщиной до 4 мм — без разделки кромок.
Перед сваркой детали скрепляют прихватками че-
рез 100—200 мм. Сварку длинных швов ведут обратно-
ступенчатым способом. Сварочное пламя применяют нор-
мальное или с небольшим избытком ацетилена, ацетилен
перед сваркой должен быть осушен. Мощность свароч-
ного пламени выбирают из расчета расхода ацетилена
140 200 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла.
Присадочный металл выбирается близким по хими-
ческому составу к основному металлу. Желательно при-'
менение никелевой проволоки легированной кремнием,
марганцем и титаном.
Сварка ведется восстановительной зоной, расстояние
от конца ядра пламени до поверхности свариваемого
металла — 3—4 мм. При сварке никеля рекомендуется
применять правый способ сварки, диаметр присадочной
проволоки выбирается равным половине толщины свари-
ваемого металла.
Газовую сварку никеля можно вести без применения
флюса, однако лучшие результаты достигаются с исполь-
зованием флюсов. Флюс должен обладать температурой
плавления более низкой, чем основной металл и улуч-
шать жидкотекучесть жидкой ванны. При газовой сварке
никеля нашли применение многокомпонентные флюсы,
составы которых (в %) приведены ниже:
Компоненты । № флюса 2 3
Бура прокаленная . . . 100 25 30
Борная кислота . . —— 75 50
Хлористый натрий . . . — — 10
Фтористый калий . . — 10
Кроме применения вышеуказанных флюсов сварку
можно вести и с применением газообразного флюса БМ-1.
§ 66. Сварка свинца
Свинец — химически устойчивый металл с низкой ме-
ханической прочностью, используется в химической про-
мышленности для облицовки стальной аппаратуры и
трубопроводов. Сварка свинца затруднена, так как сви-
256
нец имеет низкую температуру плавления (327° С) и об
разует тугоплавкую окись свинца (РЬО) с температурой
плавления 850°С Низкая температура плавления и не-
большая теплопроводность позволяют применять при
газовой сварке свинца газы заменители ацетилена—
пропан бутан, природный газ, городской газ, пары бензи-
на и керосина
При газовой сварке свинца наибольшее распростра
ненне получили нахлесточные и стыковые соединения
Листы толщиной до 1,5 мм сваривают встык без приме-
нения присадочного металла с отбортовкой кромок Пе-
ред сваркой свариваемые кромки тщательно зачищают
до металлического блеска на ширину не менее 30 мм с
обеих сторон шва Детали из свинца толщиной до 6 мм
сваривают встык без разделки кромок, а свинец большей
толщины сваривают с разделкой кромок под углом 30—
35° с каждой стороны Мощность сварочного пламени
выбирается из расчета расхода ацетилена 15—20 дм3/ч
на 1 мм толщины свариваемого металла Сварку свинца
можно выполнять в любом пространственном положении
Присадочным материалом являются полоски свинца или
свинцовая проволока, диаметр которой зависит от тот
шины свариваемого металла
Толщина свинца, мм 0,8 —1,2 1,5—2 0 2,5—3 0 4 0—8,0
Диаметр присадочной
проволоки, мм 3 6 8 10—12
Сварка свинца ведется левым способом В процессе
сварки наконечник горелки должен быть наклонен к по
верхности свариваемого металла под углом 45° Для
удаления окисной пленки при сварке свинца рекоменду-
ется применять флюс, состоящий из равных частей ка-
нифоли и стеарина Для предупреждения протекания
металла при сварке свинца используют формирующие
стальные подкладки
§ 67. Сварка алюминия
Алюминий и его сплавы широко применяются в про-
мышленности в виде листов, труб и другого профильного
материала Сплавы алюминия имеют высокие механиче-
ские свойства при малой плотности, что достигается ле-
гированием их марганцем, магнием, кремнием, никелем
хромом и другими элементами.
17-231
257
Алюминиевые сплавы делятся на две группы — де-
формируемые и литеиные Деформируемые в свою оче-
редь подразделяются на иеу прочняемые и упрочняемые
термообработкой. К деформируемым неупрочняемым
сплавам алюминия относятся сплавы алюминия с маг-
нием или марганцем, а к термически упрочняемым —
дюралюмины Д1, Д16 и сплавы АВ, АК и В 95 Из литей-
ных сплавов наибольшее распространение получили си-
лумины— сплавы алюминия с кремнием (кремния—•
4—13%) Литейные сплавы применяют для деталей, име-
ющих сложную конфигурацию
Основной трудностью при сварке алюминия является
образование на его поверхности окиснои пленки (А12О3)
с температурой плавления 2050° С, которая затрудняет,
плавление металла и сплавление свариваемых кромок.
Окисная пленка имеет плотность 3 85 г/см3 и остается
на поверхности сварочной ванны
Другая трудность при сварке алюминия заключается
в том, что при нагреве алюминии не меняет цвет, и поэ-
тому трудно уловить момент начала его плавления Для
этого требуются опыт и навык сварщика При сварке
алюминия необходимо учитывать низкую температуру
плавления и высокую теплопроводность, что требует пра-
вильного выбора мощности сварочного пламени При
сварке алюминия возникают также значительные оста-
точные напряжения и деформации, связанные с высоки-
ми значениями коэффициента теплового расширения этих
сплавов
Диаметр присадочной проволоки выбирается в зави-
симости от толщины свариваемого металла:
Толщина
свариваемого
металла, мм . до 1,5 1,6—3,0 3,1—5,0 5,1 —10,0 10—15
Диаметр
присадочном
проволоки, мм 1,5—2,5 2,5—3 3—4 4—6 6—8
Для сварки алюминия и его сплавов согласно ГОСТ
7871—63 используют 11 марок присадочной проволоки:
Св-А-97, Св-А5с, Св-АМц, Св-МчЗ, Св-АМг5, Св-АМгб,
Св-АМг7, Св-АКЗ, Св-АК5, Св-АКЮ, Св-АК12. При
сварке алюминия используется сварочная проволока
Св-АК5. Сплавы алюминий матнии свариваются свароч-
ной проволокой Св А1<5, Св-АКЮ, Св-АМгЗ, Св АМг5,
258
в качестве присадка используют проволоку Св-АМц и
Св-АК5
Согласно ГОСТ 7871—63 применяются следующие
диаметры сварочной проволоки 0,8, 1,0, 1,2, 1,4, 1,6,
1,8, 2,0, 2,2, 2,5, 2,8, 3,0, 3,2, 3,5, 4,0, 4,5, 5,0, 5,5, 6,0, 7,0,
8*0, 9,0, Ю, 11, 12 мм
Сварочная проволока должна иметь ровную, гладкую
поверхность, без трещин, закатов и вмятин Проволока
поставляется в бухтах, масса бухты не должна превы
шать 40 кг
При сварке литеиных алюминиевых сплавов приме-
няют присадочный металл того же состава, что и основ-
ной
Основным видом соединений при газовой сварке де-
талей из алюминия и его сплавов являются стыковые
соединения Применение тавровых, угловых и особенно
нахлесточных соединений не рекомендуется
Зазор между свариваемыми деталями следует уста-
навливать, руководствуясь данными, приведенными в
табт 49
49 Выбор зазора в зависимости от толщины ме1ачла
и расстояния между прихватами
Толщина деталей в стыковом соесинении мм Ветичнт а ~азора, мм Расстояние между прихват ками, мм Толщина дета пей в стыковом соединении мм Be 14 чина зазора мм Расстояние между прихват ками мм
До 1,5 1,6—3,0 3,1-5,0 0 5—1,0 0,8—2,0 1,8—3,0 20—30 30—50 50—80 5,1—10,0 10,1- 15 0 15,1—50,1 2,5—4,0 3,5—5,0 4,5—6,0 80-120 120—200 200-360
Стыковые соединения деталей толщиной до 4 мм вы-
полняются без скоса кромок, с зазором между ними от
0,5 до 2 мм При толщине металла свыше 5 мм обяза-
тельно делается V-образный скос кромок (угол 30—35°с
каждой стороны) При толщинах свыше 12 мм рекомен-
дуется двусторонняя Х-образная разделка кромок (угол
30 35° с каждой стороны) Разделка кромок осущест-
вляется механическим способом
Кромки свариваемых деталей и присадочный мате-
риал перед сваркой необходимо тщательно очистить от
грязи и масла напильником или металлической щеткой
на ширину 30—40 мм с каждой стороны шваиобезжч-
17*
259
рпть. Присадочную проволоку и свариваемые кромки
промывают в течение 10 мин в щелочном растворе, со-
ставленном из 20—25 г едкого натрия и 20—30 г углекис-
лого натрия на 1 дм3 воды при температуре 65° С с по-
следующей промывкой в проточной воде. После этого
кромки и присадочную проволоку травят в течение 2 мин
в 25%-ном растворе ортофосфорной кислоты или в 15%-
ном растворе азотной кислоты. После травления детали
50. Состав флюсов для газовой сварки алюминиевых сплавов
воде и протирают ветошью.
Для удаления окислов алюминия из сварочной ван-
ны, а также облегчения разрушения окисной пленки при
сварке алюминия и его сплавов применяют флюсы. Флю-
сы содержат легкоплавкие смеси хлористых соединений,
щелочных и щелочноземельных элементов, к которым
добавляют небольшое количество фтористых соединений.
Флюсы наносят на свариваемые кромки или нагретую
сварочную проволоку в виде порошка или пасты, приго-
товленной на воде или спирте. Для разведения флюса
применяется фарфоровая, стеклянная или эмалирован-
ная посуда, разводится флюс в необходимом количестве
из расчета хранения его 4—5 ч. Более длительное хране-
ние флюса в разведенном состоянии снижает его актив-
ность. Состав (в%) флюсов, применяемых при газовой
сварке алюминия, приведен в табл. 50.
Большое распространение при газовой сварке алюми-
ния и его сплавов получил флюс № 6, который выпуска-
ется под маркой АФ-4Л. Флюс на проволоку и кромки
наносят чистой кистью или конец присадочной проволо-
260
ки погружают в разведенный флюс. Флюс наносят тон-
ким слоем на подготовленные кромки детали и на при-
легающие к шву поверхности на расстояние, равное
трехкратной ширине шва.
Содержащиеся во флюсах фтористые соединения ра-
створяют в расплавленном состоянии окись алюминия.
Хлористые соли лития отнимают кислород от окиси алю-
миния Все флюсы для сварки алюминия, особенно те,
которые содержат хлористый литий, очень гигроскопич-
ны, поэтому их хранят в герметически закрытых банках
и открывают лишь перед употреблением. При выполне-
нии прихватки флюс наносят только на присадочный ме-
талл. После сварки остатки флюса необходимо удалять
с поверхности шва и прилегающей к нему зоне для пред-
отвращения коррозии сварного соединения.
Сварные швы очищают металлической щеткой с по-
следующей промывкой 2%-ным раствором азотной кис-
лоты, затем горячей водой и просушкой.
При газовой сварке алюминия и его сплавов пламя
берегся нормальное. Избыток кислорода и горючего га-
за не допускается, так как свободный кислород окисля-
ет алюминий, а избыток горючего газа приводит к силь-
ной пористости шва. Мощность сварочного пламени вы-
бирается из расчета расхода ацетилена 75 дм3/ч на 1 мм
толщины свариваемого изделия. Расход ацетилена в за-
висимости от толщины свариваемого металла приведен
ниже.
Толщина металла, мм
Расход ацетилена,
дм3/ч . .
Толщина металла, мм
Расход ацетилена,
дм3/ч...................
до 1,5 1,6—3 3,1—5 5,1—Ю
50—100 100—200 200—400 400—700
10,1—15 15,1—25 25,1-50
700—1200 900—1200 900—1200
Сварка выполняется восстановительной зоной пламе-
ни, расстояние от конца ядра до свариваемой поверхно-
сти 3—5 мм. Сварку ведут левым способом. Угол накло-
на мундштука горелки к поверхности свариваемого ме-
талла вначале сварки должен составлять почти 90°, а
затем по мере прогрева свариваемых деталей угол уста-
навливается в зависимости от их толщины. Мундштук
горелки располагают под углом 20—45° к свариваемой
поверхности. Угол наклона присадочной проволоки во
всех случаях составляет 40—60° к свариваемой поверх-
ности.
261
Виды поперечных колебаний мундштука горелки и
сварочного прутка зависят от толщины свариваемого
металла. При сварке деталей из алюминиевых сплавов
толщиной до 3 мм горелкой поперечных колебаний не
делают, а при больших толщинах в процессе сварки го-
релки выполняют различные поперечные колебания. При
сварке алюминиевых деталей свыше 5 мм применяют
правый способ сварки.
При газовой сварке алюминия необходимо стремить-
ся к тому, чтобы сварка выполнялась только в нижнем
положении. Сварку листов необходимо начинать, отсту-
пив от края на 50—100 мм, с последующей заваркой ос-
тавленного участка в обратном направлении.
Сварочный процесс должен выполняться непрерывно,-
отрыв сварочного пламени от ванны расплавленного ме-
талла не допускается. Свариваемые детали толщиной
более 10 мм перед сваркой рекомендуется подогревать
до температуры 300—350° С. Подогрев осуществляется
в электрических, газовых печах или газовыми горелками.
Литые детали из алюминиевых сплавов сваривают с об-
щим подогревом до температуры 250° С, отливки из си-
лумина— до температуры 350—400° С.
При заварке трещин концы их засверливают, разде-
лывают до определенного \гла и заваривают от середи-
ны к краям. Длинные трещины заваривают обратносту-
пенчатым способом.
§ 68. Сварка магниевых сплавов
/Магниевые сплавы имеют малую плотность и вместе
с тем обладают высокими прочностными свойствами.
Магний примерно в 1,5 раза легче алюминия и в 4,5 раза
легче стали. Эти свойства и определяют широкое приме-
нение магниевых сплавов во многих отраслях народного
хозяйства.
Магниевые сплавы по способу производства делятся
на литейные и деформируемые.
Легирующими добавками в магниевых сплавах явля-
ются алюминий, марганец, циик, цирконий и некоторые
другие редкоземельные элементы. Алюминий и цинк по-
вышают прочностные характеристики магния, марганец
повышает коррозионную стойкость.
Сварка магния затрудняется из-за низкой теплопро-
водности, близости температур плавления и воспламе-
262
нения, высокого коэффициента линейного расширения и
большого химического сродства магния к кислороду. По-
верхность магния и его сплавов покрыта тугоплавкой
пленкой MgO, температура плавления которой око-
ло 2500° С.
При сварке магния и его сплавов необходимо удалять
в процессе сварки окисную пленку и тщательно защи-
щать расплавленную ванну от ее взаимодействия с кис-
лородом и азотом воздуха и парами воды. Для этой це-
ли при газовой сварке магния и магниевых сплавов при-
меняют флюсы на основе хлористых и фтористых солей.
При этом флюс должен ошлаковывать тугоплавкую
окисную пленку магния.
Хлоридные флюсы можно применять при сварке ма-
лоответственных деталей, а также в тех случаях, когда
сварные соединения после сварки подвергаются специ-
альной обработке.
Фторидные флюсы не вызывают коррозии, но
они менее технологичны. Плотность фторидных флюсов
превышает плотность сварочной ванны, поэтому частицы
флюса могут оставаться в металле шва. При газовой
сварке магниевых сплавов нашли применение следующие
основные марки флюсов: МФ-1, ВФ-156, № 13, ПО.
Флюсы готовят как методом расплавления, так и
методом механического перемешивания. Перед сваркой
флюс разводят до пастообразного состояния и наносят
кистью тонким слоем по обе стороны шва.
При газовой сварке магниевых сплавов основное
применение получили стыковые соединения; тавровые
угловые и нахлесточные соединения не рекомендуются.
Магниевые сплавы толщиной до 1,2 мм сваривают
без применения присадочного металла с отбортовкой
кромок. Отбортованные кромки должны плотно приле-
гать друг к другу. Магниевые детали толщиной до 3 мм
сваривают встык без разделки кромок. При толщине
металла свыше 3 мм производится V-образная раздел-
ка кромок с углом раскрытия 30—35°. В зависимости
от толщины зазор изменяется от 1,5 до 3,0 мм, а вели-
чина притупления составляет 1,2—2,5 мм.
, Перед сваркой поверхности свариваемых кромок
должны быть тщательно очищены от пленки и окислов.
Очистка осуществляется как механическим способом
(металлическими щетками), так и химическим способом
(в специальных растворах). Окисную пленку удаляют
263
обработкой детали в 18%-ном растворе хромовой кис-
лоты при температуре 90—100° С в течение 5 мин. Пос-
ле травления детали промывают в горячей воде при
температуре 50—60° С, а потом в холодной воде. Про-
мытые детали сушат на воздухе.
В качестве присадочного материала при сварке маг-
ниевых сплавов применяется прессованная проволока
или прутки из сплава, имеющего одинаковый химичес-
кий состав с основным металлом.
Присадочный металл перед сваркой необходимо про-
травить в 20%-ном растворе азотной кислоты. Приса-
дочный металл в процессе сварки должен быть все вре-
мя погружен в сварочную ванну.
Для сварки магниевых сплавов применяется нор-
мальное пламя. Мощность сварочного пламени выбира-
ется из расчета расхода ацетилена 75—100 дм3/ч на
1 мм толщины свариваемого металла. Сварка ведется
восстановительной зоной сварочного пламени, расстоя-
ние от конца ядра до свариваемой поверхности — 3 мм.
Детали толщиной до 5 мм сваривают левым способом,
а более 5 мм — правым способом сварки. Угол наклона
мундштука горелки к поверхности свариваемых деталей
толщиной до 5 мм составляет 30—45°, а при большей
толщине — 45—60°. Угол наклона присадочного прутка
к свариваемой поверхности — 40—50°.
При сварке деталей толщиной до 3 мм не произво-
дится поперечных колебаний горелкой и присадочным
прутком, при сварке деталей больших толщин горелке
и присадке сообщаются различные поперечные колеба-
ния. Сварку деталей толщиной более 5 мм рекоменду-
ется выполнять с предварительным подогревом до тем-
пературы 300—350° С.
Контрольные вопросы
1. Какие трудности встречаются при газовой сварке мели и ла-
туни?
2. Какой вид сварочного пламени применяется при сварке бронз?
3. Как осуществляется сварка никеля и ею сплавов?
4. Какие трудности встречаются при газовой сварке алюминия?
5. Какие основные технологические особенности сварки свинца?
6. Какие флюсы применяются при газовой сварке алюминия^
7. Как осуществляется газовая сварка магниевых сплавов?
ГЛАВА XIV. ГАЗОПЛАМЕННАЯ НАПЛАВКА И ПАЙКА
§ 69. Общие сведения о наплавке
Наплавкой называется процесс нанесения присадоч-
ного слоя металла на основной металл, который расплав-
ляется на небольшою глубину. Наплавку применяют
для восстановления изношенных деталей и для прида-
ния поверхностному слою металла особых свойств —
коррозионной стойкости, твердости, стойкости против
износа и др. Наплавка осуществляется металлом того
же состава, что и основной, или другим, отличающимся
по химическому составу от основного металла.
На детали из стали и чугуна наплавляют цветные
металлы (медь, латунь, бронзу), легированные стали,
чугун, а также специальные твердые сплавы. Для полу-
чения требуемой глубины проплавления необходимо
регулировать степень нагрева основного и наплавочно-
го металла. При газопламенной наплавке легче регули-
ровать степень нагрева основного и присадочного ме-
талла благодаря их раздельному нагреву. Газокисло-
родное пламя также защищает наплавленный металл
от окисления его кислородом воздуха и от испарения
элементов, входящих в состав наплавляемого металла.
Недостатком газопламенной наплавки является бо-
лее низкая производительность по сравнению с дуговой
и увеличенная зона нагрева основного металла, что мо-
жет привести к возникновению остаточных напряжений
и деформаций в деталях. В связи с этим газопламенная
наплавка применяется для деталей небольших габари-
тов.
При газопламенной наплавке на предварительно на-
гретую поверхность направляют пламя, но не доводят
основной металл до расплавления. Затем дают присад-
ку и, расплавляя ее, наплавляют металл, добиваясь его
растекания по нагретой поверхности. Для очистки на-
плавляемой поверхности от окислов применяют флюсы,
как при сварке и пайке.
§ 70. Наплавка цветных металлов
Газовую наплавку применяют преимущественно для
латуней. Медь и бронзу целесообразней наплавлять с
применением электрических способов нагрева. Латунь
265
наплавляется на детали для создания уплотнительных
поверхностей в запорной арматуре. При наплавке лату-
ней на черные металлы, как правило, требуется приме-
нение флюсов. Наилучшие результаты при наплавке ла-
туни на сталь и чугун достигаются при использовании
газообразного флюса БМ-1. Обычно наплавка выпол-
няется левым способом в нижнем положении. Для
уменьшения испарения цинка при наплавке латуни ис-
пользуется науглероживающее пламя. В качестве горю-
чего газа применяется ацетилен, пропан-бутан и природ-
ные газы. В качестве наплавочного материала приме-
няют все марки латуней, в которых содержание свинца
не превышает 0,1%.
Поверхности наплавляемых деталей перед наплав-
кой зачищают до металлического блеска. Присадочный
металл также очищается от загрязнений и окислов. При
наплавке на крупногабаритные детали их подогревают
до температуры 500° С. Мощность сварочного пламени
и диаметр присадочного прутка выбирают в зависи-
мости от толщины наплавляемого слоя.
Толщина на- Диаметр присадоч-
птавки, мм ного прутка, мм
3—4 4—6
5—6 8—10
6—7 10—12
Л1ощность ацетилено-
вого пламени, м3/ч
400—700
600—1100
1050—1750
Наплавка бывает как однослойная, так и многослой-
ная. При наложении последующих слоев оплавляется
предыдущий слой на глубину около 30% его толщины.
Флюс вводится в наплавочную ванну вручную. Поверх-
ность металла перед нанесением флюса нагревают до
температуры 900—950° С. После нанесения флюса про-
изводят наплавку, первый слой наплавляют толщи-
ной 0,3—0,5 мм.
Техника наплавки латуни на сталь и чугун в основ-
ном одинакова. При наплавке чугуна необходимо учи-
тывать, что при нагреве его до температуры 900—
950° С на его поверхности происходит выгорание графи-
та, продукты сгорания которого затрудняют смачивание.
Поэтому графит вначале выжигают с поверхности на-
плавки Выжигание производят окислительным пламе-
нем горелки Затем наплавляемая поверхность тщатель-
но зачищается металлической щеткой. При наплавке
чугуна лап нью возможно также его отбеливание. На-
266
30 - /ft) о
плавка чугуна латунью с применением порошковых
флюсов применяется в ограниченных случаях. При га-
зофлюсовой наплавке чугуна и стали деталь нагревают
горелкой до температуры около 700° С. Нагрев до 500° С
производится без подачи флюса в пламя горелки, далее
только с флюсом. При газофлюсовой наплавке флюс
БМ-1 вводится в пламя горелки автоматически с по-
мощью установки
КГФ-371. Схема на-
плавки представлена
на рис. 113.
Наплавляемую по-
верхность располага-
ют под углом 8—10° к
горизонтали. Наплав-
ка выполняется ле-
вым способом снизу
вверх. Угол наклона
мундштука горелки к
горизонтали 30—60°,
угол между мундшту-
ком горелки и прутком
90—110°. Конец прут-
ка погружается в ван-
ну жидкого металла.
При нормальном процессе наплавки испарение цин-
ка отсутствует, наплавляемый валик ложится ком-
пактно, часть ванны, не подвергающаяся воздействию
пламени, закрыта сплошной пленкой шлака. Поверх-
ность наплавленного металла должна быть гладкой и
покрыта сплошной коркой шлаков. При наплавке пос-
ледующих слоев наплавка производится по той же схе-
ме, только может быть увеличен угол наклона между
мундштуком и основным металлом.
Так как наплавка с применением газообразного
флюса ведется при низких температурах, то графит при
наплавке чугуна не выгорает. Очистка и проковка пре-
- Дыдущих слоев при наплавке последующих не требу-
ется.
Рис. 113 Схема газофлюсовой на-
плавки
1 — основной металл 2 — присадочный пру-
ток, 3—жидкая ванна, 4 — пленка фтюса,
5 — наплавленный валик
§ 71. Наплавка твердыми сплавами
Наплавка твердыми сплавами применяется для де-
талей, рабочие поверхности которых подвергаются изно-
су. Примерами таких деталей служат буровой инстрх-
267
мент, зубья ковшей экскаваторов, детали прокатных и
волочильных станов, лемеха плугов, клапаны, центры
токарных станков, штампы, а также режущий инстру-
мент — резцы, сверла, фрезы.
Наплавка твердыми сплавами производится на сталь-
ные детали. Лучше всего наплавке твердыми сплавами
поддаются детали из углеродистых сталей с содержани-
ем углерода не более 0,6%, а также из хромоникелевых
и ванадиевых сталей.
Выбор материала деталей зависит от условия рабо-
ты изделия.
Наплавка на высокоутлеродистые, марганцовистые,
хромомолибденовые стали, склонные к закалке, а так-
же чугун требует специальных мер. Перед наплавкой их
подогревают, после наплавки — медленно охлаждают.
В качестве присадочного материала при наплавке
твердыми сплавами применяются зернистые и порошко-
вые наплавочные смеси, литые сплавы в виде прутков,
стальная наплавочная проволока, трубчатые наплавоч-
ные стержни
При газопламенной наплавке применяются порошки
марок ПГ-ХН80СР-2, ПГ-ХН80СР-3 и ФБХ6-2. Час-
тицы этих порошков должны иметь размеры от 40 до
100 мкм. Эти порошки содержат кремний и бор, которые
придают им самофлюсующие свойства.
Из износоустойчивых сплавов широкое применение
получил сталинит. Сталинит — это порошкообразная
смесь, состоящая из железа, углерода, марганца, крем-
ния и хрома.
Литые твердые сплавы изготовляют в виде прутков
В качестве литых сплавов применяются стеллиты и сор-
майты. Стеллиты представляют собой твердый раствор
карбидов хрома в кобальте, сормайты— твердые раство-
ры хрома в железе и никеле
Литые сплавы имеют температуру плавления 1260—
1300°С. Сплавы на основе железа (сормайты) не усту-
пают по твердости стеллитам, но они более дешевые
Стеллиты имеют лучшие наплавочные свойства, чем
сормайты. Химический состав стеллитов и сормайтов
приведен в табл. 51.
Для деталей, работающих при высоких температу рах,
в качестве наплавочного материала применяются стел-
литы, а сормайты используются для деталей, работаю
щих при нормальных и несколько повышенных темпера-
208
турах Сормайт выпускают
в виде прутков диаметром
6—7 мм, длиной 400—
450 мм.
Трубчатые наплавочные
материалы изготовляют в
виде железных и никеле-
вых трубок, которые напол-
няются порошком карби-
дов вольфрама и других ту-
гоплавких материалов При
наплавке расплавляется
только трубка, а порошок
вваривается в общую массу
наплавки, в результате на-
плавленный слой имеет
твердость HRC 85. Трубча-
тые наплавочные материа-
лы применяются для дета-
лей, работающих в услови-
ях механического износа.
Если деталь сильно из-
ношена, то перед наплав-
кой твердыми сплавами ее
наплавляют низко}глеро-
дистой проволокой до вос-
становления первоначаль-
ного профиля. Затем очи-
щают место наплавки от
шлаков, окалины, снимают
фаску или делают канавку.
Глубина фаски для сор-
майта № ]—0,5—2,5 мм, а
для сормайта № 2—1,5—
3,5 мм, ширина фаски —
5—10 мм Наплавку произ-
водят ацетилено-кислород-
ным пламенем с избытком
ацетилена.
Для массивных деталей
при наплавке применяется
предварительный подогрев
газовыми горелками до
температуры 500—700° С
269
и медленное охлаждение после наплавки.
Для защиты наплавленного слоя используют флюсы
следующих составов-
бура прокаленная — 20%, борная кислота—68%,
плавиковый шпат— 12%;
бура — 50%, двууглекислая сода — 47%, кремне-
зем — 3%.
Первый состав флюса рекомендуется для наплавки
стеллитов, второй — сормайтов.
Процесс наплавки выполняется в нижнем положе-
нии как левым, так и правым способами. После наплав-
ки деталь медленно охлаждают для предотвращения
трещин в наплавленном металле.
§ 72. Пайка металлов
Пайка — это технологический процесс получения не-
разъемных соединений металлов нагревом до расплав-
ления более легкоплавкого присадочного металла —
припоя, заполняющего зазор между соединяемыми де-
талями. Основной металл при пайке не плавится, а на-
гревается до температуры расплавления припоя.
В качестве источников тепла при пайке используются
газокислородное и газовоздушное пламя, электронагрев,
индукционный нагрев, паяльники.
К преимуществам пайки относятся отсутствие рас-
плавления и незначительный нагрев основного металла.
Эти преимущества позволяют получать высококачест-
венные соединения не только однородных металлов, но
и разнородных металлов и сплавов.
Согласно ГОСТ 17327—71 различают два основных
вида пайки: высокотемпературную и низкотемператур-
ную. Температура плавления припоев для высокотемпе-
ратурной— свыше 550° С, а для низкотемпературной —
ниже 550° С. В основу высокотемпературных припоев
входят медь, цинк, серебро, а низкотемпературных —
свинец, олово, сурьма.
Пайке поддаются чугун, низкоугДеродистая и леги-
рованная сталь, медь, никель, алюминий и их сплавы
и др. Источником нагрева при газопламенной пайке
является сварочное пламя. В качестве основного инстру-
мента используется сварочная горелка. При пайке ши-
рокое применение нашли горелки, работающие на га-
зах-заменителях ацетилена. При пайке крупногабарит-
ных изделий применяют многопламенные горелки.
270
Припои выпускают в виде проволоки, прутков,
полос, порошковой проволоки, порошков и пасты.
Для получения надежного паяного соединения при-
пои должны удовлетворять следующим требованиям:
температура плавления припоя должна быть ниже
температуры плавления основного металла;
расплавленный припой в сочетании с флюсом должен
быть жидкотекуч, хорошо растекаться, проникая в ще-
ли зазора, и хорошо смачивать металл,
припой и металл должны взаимно диффундировать
и образовывать сплав;
припой должен обладать одинаковой или более высо-
кой, чем основной металл, коррозионной стойкостью,
припой должен удовлетворять требованиям, предъяв-
ляемым к внешнему виду изделий, и не содержать доро-
гих и дефицитных компонентов.
Все припои для высокотемпературной пайки можно
разбить на следующие группы медные, медно-цинковые,
серебряные, медно-фосфористые.
Медные припои применяют для пайки стали преи-
мущественно в печах с защитной атмосферой. Медчо-
цпнковые—при пайке стали, чугуна, меди, бронзы и
никеля.
Лучшие результаты дает припой марки ЛОК 62-06-04,
содержащий 60—63% меди; 0,3—04% олова; 0,4—0,6%
кремния, остальное цинк. Температура плавления его —
905° С, предел прочности — 45 кгс/мм2.
Серебряные припои можно применять при пайке всех
черных и цветных металлов, кроме алюминия и цинка,
имеющих более низкую температуру плавления, чем
припой. Температура плавления серебряных припоев —
720—870° С. В зависимости от содержания серебра се-
ребряные припои выпускаются марок от ПСрЮ до
ПСр 70.
Медно-фосфористые припои находят широкое приме-
нение в электропромышленности. Их используют только
Для пайки меди и латуни.
Припои для низкотемпературной пайки готовят на
основе оловянно-свинцовых сплавов различного состава.
В зависимости от содержания олова (Sn) используют
припои марок от ПОС 90 (89—90% Sn) до ПОС 18
(17-18% Sn).
Для низкотемпературной папки применяют также
сурьмянистые припои марки ПОСС-4-6.
271
Для пайки алюминия в качестве низкотемператур-
ных припоев рекомендуются сплавы: 50% Zn, 45% Sn,
5% Al и 25% Zn, 70% Sn, 5% Al. Паяные соединения
низкотемпературными припоями обладают низкой кор-
розионной стойкостью, что ограничивает их применение
для деталей, работающих в воде или влажном воздухе.
Для высокотемпературной пайки алюминия и его спла-
вов рекомендуются припои, содержащие 10—12% Si;
0,7% Fe, остальное — Al с температурой плавления
577°С, и припой состава 28% Си, 6% Si, 66% Al с тем-
пературой плавления 525°С.
При газопламенной пайке применяются флюсы в ви-
де порошков, пасты и газа. Основой большинства флю-
сов при твердой пайке является бура (Na2B4O7). Для
усиления действия флюса к буре часто добавляют бор-
ную кислоту, благодаря которой флюс становится более
густым и вязким, требующим повышения рабочей тем-
пературы. Для понижения рабочей температуры флюса,
что особенно важно для легкоплавких припоев, вводят
хлористый цинк (ZnCl2), фтористый калий (KF) и дру-
гие щелочные металлы.
Перед пайкой соединяемые детали тщательно очища-
ют от загрязнений, окалины, окислов, жира и др. Порош-
кообразные флюсы насыпают тонким слоем на очищен-
ные кромки, причем часто применяют предварительный
подогрев кромок с тем, чтобы частицы флюса плавились,
прилипали к металлу и не сдувались пламенем горелки
при пайке. Порошкообразный флюс наносят также на ко-
нец прутка припоя. Пасты и жидкие растворы наносят на
поверхность соединяемых деталей кистью или обмакива-
ют в них припой. При пайке наибольшее применение
получили нахлесточные соединения. Зазор между сое-
диняемыми поверхностями должен быть минимальным,
а при пайке серебряными припоями — 0,05—0,03 мм.
Техника пайки подготовленного соединения сводится
к нагреву их до температуры плавления припоя, введе-
ния и расплавления припоя. Обычно пайку производят
нормальным пламенем.
При пайке медно-цинковыми припоями рекомендует-
ся применять пламя с избытком кислорода. Нагрев ве-
дут широкой частью пламени. Для равномерного про-
грева горелкой совершают колебательные движения
вдоль шва. После того как флюс, предварительно нане-
сенный на кромки, расплавится и заполнит зазоры, а
272
изделие прогреется до необходимой температуры, начи-
нают вводить припой. Для гарантии полного заполне-
ния зазора припоем после прекращения подачи припоя
горелкой еще некоторое время подогревают место спая.
После окончания пайки спай должен медленно остывать,
остатки флюса после пайки необходимо тщательно уда-
лять. Для полного удаления флюсов изделие погружают
в 10%-ный раствор серной кислоты с последующей про-
мывкой водой. Брак, возникший при пайке, может быть
исправлен. Для этого небходимо нагреть деталь до тем-
пературы плавления припоя и разъединить спаянные
элементы. После этого заново зачистить соединяемые
поверхности и повторно произвести пайку.
Контрольные вопросы
1 . Что называется наплавкой?
2 . Для каких целей применяется наплавка?
3 Кат. осуществляется наплавка стальных и чугунных деталей
лате нью?
4 Какой флюс применяется при наплавке латунью?
5 Какие сплавы применяются при газопламенной наплавке?
b В чем сущность газопламенной пайки и как ее осуществляют?
ГЛАВА XV. ДЕФЕКТЫ СВАРНЫХ ШВОВ
И ИХ КОНТРОЛЬ
§ 73. Дефекты сварных соединений
и причины их образования
Дефектами в сварных швах принято называть откло-
нения от норм, предусмотренных ГОСТами и техничес-
кими условиями на сварные соединения. Дефекты умень-
шают прочность сварных швов и могут привести к раз-
рушению сварных соединений.
Основными причинами образования дефектов явля-
ются нарушения технологии сборки и сварки, примене-
ние несоответствующих сварных материалов, неправиль-
ный выбор режима сварки, низкая квалификация свар-
щика. Дефекты могут быть наружные и внутренние.
К наружным дефектам относятся дефекты формы и раз-
меров сварных швов. К внутренним — дефекты макро-
и микроструктуры. Формы и размеры сварных швов ус-
танавливаются техническими условиями или счандарм-
18—231 273
вследствие плохого качества
5) б)
мн (ГОСТ 5264—69) и обычно указываются в рабочих
чертежах.
При газовой сварке наиболее частыми дефектами
сварных швов являются неполномерность шва, неравно-
мерность ширины и высоты шва (рис. 114), крупная буг-
ристость, наличие седловиц. Эти дефекты возникают
присадочной проволоки и
горючих газов, непра-
вильной подготовки
кромок, недостаточ-
I ной квалификации
сварщика. Нарушение
формы и размеров
швов сопровождается
часто такими дефек-
тами, как наплывы,
подрезы, непровары и
др. (рис. 115).
Наплывы обра-
зуются в результате
натекания жидкого
металла на кромки недостаточно прогретого основного
металла (рис. 115,а). Наплывы чаще всего образуются
при сварке горизонтальных швов. Они могут быть в от-
дельных местах и иметь значительную протяженность.
Причинами возникновения наплывов могут быть непра-
вильный наклон мундштука горелки и присадочной про-
волоки к поверхности свариваемого металла. Обнару-
Рис. 114. Дефекты формы и раз-
меров шва:
а — неполномерность шва, б — нерав-
номерность ширины стыкового шва,
в — неравномерность по длине катета
угловою шва, 1г— требуемая высота
усиления
Рис. 115. Виды дефектов при сварке-
<? — Наплыв, б — подрез, в — шлаковые включения,
непровар, о — трыдины
274
женные наплывы срубают и проверяют, нет ли в этом
месте непровара.
Подрезом (рис. 115,6) называют уменьшение
толщины основного металла в месте его перехода к
усилению шва. При газовой сварке подрезы образуют-
ся из-за применения повышенной мощности сварочного
пламени. Подрезы приводят к ослаблению сечения ос-
новного металла и могут явиться причиной разрушения
сварного соединения, а также вызвать местную концен-
трацию напряжений от рабочих нагрузок. Подрезы ис-
правляют подваркой ниточного шва. Во избежание под-
резов следует правильно выбирать режимы сварки.
Прожоги — это проплавление основного металла
с образованием сквозных отверстий и натеками с обрат-
ной стороны свариваемого металла. Они возникают
вследствие большого зазора между свариваемыми кром-
ками, недостаточного притупления кромок, завышенной
мощности сварочного пламени, недостаточной скорости
сварки. Прожоги исправляют вырубкой дефектных мест
с последующей заваркой.
Незаваренпые кратеры образуются в ре-
зультате резкого обрыва пламени в конце сварки. Кра-
теры уменьшают рабочее сечение шва, снижают проч-
ность шва и могут явиться причинами образования тре-
щин. Кратеры исправляют заваркой с предварительной
вырубкой до основного металла.
Непроваром (рис. 115,а) называется местное не-
сплавление основного металла с наплавленным, а также
несплавление между собой слоев шва при многослойной
сварке. Непровар образуется из-за неправильной подго-
товки кромок под сварку, недостаточной мощности сва-
рочного пламени, большой скорости сварки, плохой за-
чистки кромок перед сваркой от окалины, шлака, ржав-
чины, грязи и других загрязнений. Непровары, особенно
по кромкам и между слоями, являются самыми опасны-
ми, так как влияют на прочность сварочного шва. Обна-
руженные участки с непроваром вырубают до основного
металла, зачищают и заваривают вновь.
Шлаковые включения (рис. 115, в) в свар-
ном шве возникают из-за плохой зачистки свариваемого
металла и присадочной проволоки, а также неправиль-
ного выбора режимов сварки. Шлаковые включения ос-
лабляют сечение шва, вызывают снижение прочности и
являются зонами концентрации напряжений. Места
18*
275
швов со шлаковыми включениями вырубают и завари-
вают вновь.
Трещины (рис. 115, д) являются наиболее опас-
ными дефектами сварных швов Трещины могут возни-
кать в сварном шве и в околошовной зоне Трещины
по происхождению делятся на холодные и горячие, по
расположению — на поперечные и продольные, по раз-
мерам— на макро- и микроскопические Трещины в
сварных швах образуются во время сварки и после свар-
ки Образованию трещин способствует повышенное со-
держание углерода в наплавленном металле, а также
серы, фосфора и водорода Холодные трещины возника-
ют при температурах 100—300° С в легированных ста- ,
лях и при нормальных температурах в углеродистых
сталях
Причинами образования трещин являются несоблю-
дение технологии и режимов сварки, неправильное рас-
положение швов в сварной конструкции, что вызывает
высокою концентрацию напряжений, приводящих к пол-
ному разрушению изделия Большие напряжения в свар-
ных конструкциях возникают при несоблюдении заданно-
го порядка наложения швов Поверхностные трещины
в сварных швах вырубаются полностью и заварива-
ются вновь. Чтобы в процессе вырубки трещина не рас-
пространялась дальше по шву, необходимо перед вы-
рубкой засверливать трещины по концам
Пористость в сварных швах появляется в резуль-
тате того, что газы, растворенные в жидком метал-
ле, не успевают выйти наружу до затвердевания поверх-
ности шва. Поры делают сварной шов неплотным и
уменьшают его механическую прочность Причинами об-
разования пор являются плохая зачистка свариваемых
кромок и присадочной проволоки от грязи, ржавчины,
масла, повышенное содержание углерода в основном ме-
талле, большая скорость сварки, неправильный выбор
характера сварочного пламени и марки проволоки.
Газовые поры располагаются цепочкой на некото-
ром расстоянии друг от друга или в виде скоплений раз-
мером от сотых долей миллиметра до нескольких милли-
метров. Иногда поры выходят на поверхность, образуя
свищи. Поры могут быть внутренние, наружные и сквоз-
ные. Участки сварных швов с порами исправляют вы-
рубкой дефектных мест до основного металла с последу-
ющей заваркой.
276
Перегрев металла может возникнуть при большой
мощности сварочного пламени и малой скорости сварки.
Перегрев металла характеризуется увеличением разме-
ра зерен в металле шва и в околошовной зоне, что сни-
жает механические свойства сварного соединения, в осо-
бенности ударную вязкость. Поэтому перегретый металл
шва обладает повышенной хрупкостью и низким сопро-
тивлением ударным натрузкам. Перегрев металла ис-
правляется последующей термической обработкой
Наиболее опасным дефектом является пережог ме-
талла Он характеризуется наличием в структуре метал-
ла шва окисленных зерен, которые из-за наличия на
них пленки окислов обладают малым взаимным сцеп-
лением Пережженный металл хрупок и не поддается
исправлению Причинами образования пережога метал
ла являются применение при сварке окислительною
сварочного пламени и плохая защита расплавленного
металла сварочной ванны от кислорода и азота воздуха
Участки с пережженным металлом вырубают полностью
до основного металла и заваривают вновь
§ 74. Контроль качества сварных швов
и соединений
Контроль качества сварных швов и соединений про-
водится согласно ГОСТ 3242—69 с целью выявления
наружных, внутренних и сквозных дефектов Контроль
качества сварных соединений и конструкций складыва-
ется из методов контроля, предупреждающих образова-
ние дефектов, и методов контроля, выявляющих сами
дефекты. К методам контроля, предупреждающим обра-
зование дефектов, относятся контроль основного и при-
садочного металлов и других сварочных материалов,
контроль подготовки деталей под сварку, а также при-
меняемого оборудования и квалификации сварщиков
Внешним осмотром проверяется заготовка под
сварку (наличие закатов, вмятин, ржавчины), правиль-
ность сборки, правильное расположение прихваток, раз-
делка под сварку, величины притупления Внешним осмот
ром готового сварного изделия можно выявить наружные
дефекты — непровары, наплывы, прожоги, незаверенные
кратеры, подрезы, наружные трещины, поверхностные
поры, смещение свариваемых элементов Перед осмот-
ром сварной шов и прилетающая к нему поверхносiь
277
основного металла по обе стороны 15—20 мм от шва
очищают от металлических брызг, окалины, шлака и
других загрязнении.
Осмотр производят невооруженным глазом или лу-
пой с 5—10-кратным увеличением. При внешнем осмот-
ре для выявления дефек-
<2 6)
Рис 116 Универсальный шаб-
лон конструкции А И Красов-
ско1 о и примеры его использо-
ванпя при контроле стыковых
(а), тавровых (о) и угловых
(е) швов
гов швы замеряют раз-
личными измерительны-
ми инструментами и ша-
блонами. Замерами уста-
навливают правильность
выполнения сварных
швов и их соответствие
ГОСТам, чертежам и те-
хническим условиям. У
стыковых швов проверя-
ют ширину и высоту уси-
ления, в угловых и тав-
ровых швах — величину
катетов. На рис. 116 пре-
дставлен универсальный
шаблон конструкции
А. И. Красовского и при-
меры его использования.
Границы выявленных
трещин засверливают.
При нагреве металла до
вишнево-красного цвета трещины обнаруживаются в ви-
де темных зигзагообразных линий.
Контроль сварных швов на непроницае-
мость выполняется после внешнего осмотра сварных
швов. На непроницаемость проверяют швы на изделиях,
предназначенных для хранения и транспортировки жид-
костей и газов. Контроль на непроницаемость произво-
дится керосином, аммиаком, пневматическим и гидрав-
лическим испытаниями, вакуумированием и газоэлек-
трическими течеискателями.
Испытание керосином производится согласно
ГОСТ 3285—65 на металле толщиной до 10 мм. Конт-
роль основан на явлении капиллярности, которое заклю-
чается в способности керосина подниматься по капил-
лярным трубкам. Такими капиллярными трубками в
сварных швах являются сквозные поры и трещины. Ис-
пытанием керосином можно выявить дефекты размером
278
от 0,1 мм и выше. Испытание выполняется следующим
образом. Вначале осматривают сварной шов, очищают
от шлака, окалины и других загрязнений и простуки-
вают молотком. Простукивание молотком способствует
лучшему удалению шлака. Доступную для осмотра сто-
Рис 117 Схема испытания аммиаком-
а — сварных швов в сосудах небольшой вмести
мости, б — отдельных участков шва с установкой
герметичной камеры, 1 — бумага или ткань, 2 —
манометр, 3 — герметичная камера, 4 — резиновая
прокладка 5 — прижимной магнит
рону сварного шва покрывают водным раствором мела
или каолина. После высыхания мелового раствора про-
тивоположную сторону шва обильно (2—3 раза) смачи-
вают керосином. Дефекты сварных швов выявляют по
жирным желтым пятнам на поверхности шва, покрытой
мелом или каолином. Продолжительность испытания не
менее 4 ч при положительной температуре. Дефектные
участки вырубают и после смывания керосина заварива-
ют вновь.
Испытание аммиаком основано на свойстве
некоторых индикаторов (спирто-водного раствора фенол-
фталеина или водного раствора азотнокислой ртути)
изменять окраску под действием сжиженного аммиака.
Перед началом испытания тщательно очищают сварной
шов от шлака, металлических брызг и других загрязне-
ний. После очистки на одну сторону шва укладывают
бумажную ленту или светлую ткань, пропитанную
5%-ным раствором азотнокислой ртути, а с другой сто-
роны подают смесь воздуха с аммиаком под давлением.
Схема испытания аммиаком представлена на рис. 117.
Аммиак подается в смеси с воздухом, коюрая содержит
279
примерно 1% аммиака. Давление аммиака с воздухом
не должно превышать расчетного давления для испы-
туемой конструкции. Проникающий через поры и трещи-
ны аммиак через 1—5 мин окрашивает бумагу или
ткань в серебристо-черный цвет. При использовании в
качестве индикатора спирто-водного раствора фенол-
фталеина подвергаемый контролю шов поливают тонкой
струей, аммиак проходит сквозь дефекты и окрашивает
раствор фенолфталеина в ярко-красный цвет. Выявлен-
ные дефекты вырубают и заваривают вновь.
Пневматическое испытание производится
согласно ГОСТ 3242—69. Испытанию подвергают емко-
сти и трубопроводы, работающие под давлением. Мелко-
габаритные изделия герметизируют заглушками и пода-
ют в испытываемый сосуд воздух, азот или инертные га-
зы под давлением, величина которого на 10—20% выше
рабочего. Сосуды небольшого объема погружают в ван-
ну с водой, где по выходящим через неплотности в швах
пузырькам газа обнаруживают дефектные места.
При испытании крупногабаритных изделий испытуе-
мая конструкция герметизируется, после чего в нее по-
дают газ под давлением, на 10—20% превышающем ра-
бочее давление. Все сварные швы промазывают мыль-
ным раствором, появление пузырей на промазанной
поверхности шва служит признаком дефектов.
При испытании под давлением не допускается обсту-
кивание сварных швов. Испытания должны проводить-
ся в изолированных помещениях.
Гидравлическое испытание проводят с
целью проверки сварных швов на плотность и проч-
ность. Этому испытанию подвергаются различные емкос-
ти, котлы, паропроводы, водопроводы, газопроводы и
другие сварные конструкции, работающие под давле-
нием. Перед испытанием сварные изделия герметизиру-
ют водонепроницаемыми заглушками. После этого конт-
ролируемое сварное изделие наполняют водой с
помощью насоса или гидравлического пресса, создавая
избыточное контрольное давление в 1,5—2 раза выше
рабочего. Величину давления определяют по проверен-
ному и опломбированному манометру. Контролируемое
изделие выдерживают под избыточным давлением в те-
чение 5—6 мин, затем давление снижают до рабочего,
а околошовную зону на расстоянии 15—20 мм от шва
обоукивают легкими ударами молотка с круглым бой-
280
ком, чтобы не повредить основной металл. Участки шва,
в которых обнаружена течь, отмечают мелом и после
слива воды вырубают и заваривают вновь, после этого
сварное изделие опять подвергается контролю.
В вертикальные резервуары для хранения нефти и
нефтепродуктов и другие крупные емкости вода нали-
вается на полную высоту испытуемого сосуда и выдер-
живается не менее 2 ч.
Проницаемость свар-
ных швов и места де-
фектов определяются
просачиванием воды в
виде капель.
Вакуумный кон1-
троль сварных швов
используется тогда,
когда применение пне-
вматического или гид-
равлического контро-
ля почему-либо исклю-
чено. Суть метода за-
ключается в создании
Лтмоарерное
давление
Рчс 118 Схема вакуумного конт-
роля непроницаемости сварного
шва
вакуума и регистра-
ции проникновения во-
здуха через дефекты
на доступной стороне
шва Этот вид контро-
ля применяется при испытании на плотность цистерн,
газгольдеров, вертикальных резервуаров и других кон-
струкций. Этот метод производится согласно СП 375—67
и позволяет обнаруживать отдельные поры 0 от 0,004
До 0,005 мм. Производительность этого метода до
60 пог. м сварных швов в час. Контроль осуществляет-
ся вакуумной камерой (рис. 118). Камера устанавлива-
ется на проверяемый участок сварного соединения, кото-
рый предварительно смачивается мыльным раствором.
Вакуумным насосом в камере создается разрежение Ве-
личину перепада давления определяют вакуумметром 1.
В качестве вакуумных насосов используются вакуум-на-
сосы типа КВН-8 или РВН-20. В результате разности
давлений по обеим сторонам сварного шва атмосферный
воздух будет проникать через неплотности 8 сварною
соединения 7. В местах расположения непроваров, тре-
щин, газовых пор образуются мыльные пузырьки 6, ви-
281
ди мне через прозрачную камеру 3. Неплотности отме-
чают мелом рядом с камерой. Затем в камеру трехходо-
вым краном 2 впускают атмосферный воздух, камеру
снимают и сделанные отметки переносят на сварной
шов. Уплотняющим элементом камеры является про-
кладка 5 из губчатой резины. Рамку 4, в которую встав-
ляется прокладка, изготовляют из стали, алюминия или
пластмассы. Величина вакуума—500—650 мм вод. ст.,
длительность испытания — 20 с.
§ 75. Радиационные методы контроля
Контроль качества сварных соединений рентгенов-
ским и гамма-излучением является наиболее распрост-
раненным методом. Он позволяет выявлять внутренние
дефекты, определять их местоположение без разрушения
Рис 119. Схема рентге-
новской трубки
контролируемых изделий. Рент-
геновское и гамма-излучение
представляют собой коротковол-
новые электромагнитные колеба-
ния, но с различной длиной вол-
ны. Источником рентгеновского
излучения является рентгенов-
ская трубка (рис. 119), представ-
ляющая собой стеклянный бал-
лон с высоким вакуумом внутри
(10~6—10-7 мм рт. ст.). В балло-
не имеются два электрода — анод
3, соединенный с положительным полюсом высоковольт-
ного генератора, и катод 1, соединенный с отрицатель-
ным полюсом. Катод рентгеновской трубки, представля-
ющий собой спираль из вольфрамовой проволоки, явля-
ется источником свободных электронов, необходимых
для получения рентгеновского излучения. Ток, проходя
через катод, нагревает его до температуры 2000—2400° С,
при которой возникает эмиссия электронов с поверхности
катода. Поток отрицательно заряженных электронов 2
притягивается положительно заряженным анодом. Зона
анода, о которую ударяются электроны, называется фо-
кусным пятном. Анод трубки, представляющий собой
охлаждаемую вольфрамовую пластину, является источ-
ником рентгеновского излучения. Рентгеновское излуче-
ние 4 возникает в трубке при столкновении быстролетя-
щих электронов катода с атомами анода.
282
Рентгеновские аппараты состоят из высоковольтного
трансформатора с выпрямительным устройством (или
без него), пульта управления с измерительными прибо-
рами и устройства для регулирования напряжения и
тока трубки. Промышленностью выпускаются портатив-
ные переносные рентгеновские аппараты РУП-120-5-1,
ИРА-1Д, ИРА-2Д, РУП-200-20-5.
Рис. 120, Схема просвечивания сварных швов:
а — рентгеновским излучением, б — гамма-излучением; / --уси-
ливающие экраны, 2—пленка, 3— кассета, 4 — рентгеновское
излучение, 5 — рентгеновская трубка, 6 — гамма-излучение, 7 —
свинцовый кожух, 8 — ампула радиоактивного вещества
В качестве источников гамма-излучения используют
следующие радиоактивные вещества: при толщине ста-
ли 1—15 мм — тулий 170, при 3—50 мм — иридий 192,
при толщине 5—100 мм — цезий 137, при толщине
2—250 мм — кобальт 60.
Рентгеновское и гамма-излучение способно прони-
кать через металлические и другие непрозрачные тела
значительной толщины и воздействовать на фотографи-
ческие пластинки и пленки, которые находятся в закры-
тых кассетах за просвечиваемыми деталями. Только
свинец не пропускает эти лучи. Поэтому радиоактивные
вещества хранят в свинцовых ампулах, а при рентгенов-
ских просвечиваниях пользуются свинцовыми пластина-
ми в качестве защитных экранов.
283
Наибольшее распространение получили переносные
гамма-аппараты ГУП-1г-5-2, ГУП-Тм2-6-2, РИД-21 и др.
Просвечивание сварных швов рентгеновским и гам-
ма-излучением позволяет обнаружить внутренние де-
фекты в сварных швах — трещины, непровары, поры и
шлаковые включения.
Данные методы контроля применяют для ответствен-
ных металлоконструкций, трубопроводов, сосудов, раз-
личных емкостей и других изделий. Схема просвечива-
ния рентгеновским и гамма-излучением приведена на
рис. 120.
Перед просвечиванием сварные швы очищают от
шлака, брызг, окалины и других загрязнений и подвер-
гают внешнему осмотру. При обнаружении наружных
дефектов их устраняют перед просвечиванием. При про-
свечивании рентгеновское или гамма-излучение направ-
ляют на сварной шов, оно проникает через металл шва
и действует на рентгеновскую пленку, заключенную в
кассете с противоположной стороны шва.
Дефектные места шва, имеющие трещины, поры, не-
провары и шлаковые включения, поглощают излучение
меньше, чем сплошной металл, и следовательно, окажет
более сильное воздействие на пленку, чем излучение,
прошедшее через сплошной металл без дефектов. При
проявлении фотопленки на месте дефекта будет более
темное пятно, по своей форме соответствующее данному
дефекту (полоска, пятно, черточка).
Рентгеновский снимок сварного шва называется
рентгенограммой, а снимок при просвечивании гамма-
излучением — гаммаграммой.
Ультразвуковой метод контроля основан на
способности высокочастотных колебаний (от 0,8 до
2,5 МГц) проникать в металл шва и отражаться от по-
верхности дефекта, находящегося в сварном шве.
Ультразвуковые колебания получают с помощью
пластинки из кварца или титаната бария, которые
вставляют в держатели-щупы. Отраженные колебания
улавливаются искателем, преобразуются в электричес-
кие импульсы, подаются на усилитель и воспроизводят-
ся индикатором. В соответствии с ГОСТ 14782—69 суще-
ствуют два метода ультразвуковой дефектоскопии: тене-
вой и эхо-импульсный.
Ультразвуковой метод контроля применяется для ме-
талла толщиной не менее 4 мм. Для контроля сварных
284
швов ультразвуком применяют ультразвуковые дефек-
тоскопы УЗД-7Н, ДУК-13, УДМ-1М и др. Перед приме-
нением ультразвукового контроля сварной шов зачища-
ют от шлака, металлических брызг, окалины на 50—
80 мм с каждой стороны шва. Зачищенную поверхность
протирают и наносят на нее слой контактной смазки.
Рис. 121. Схема ультразвукового
контроля
а — в сварном соединении
без дефектов б — в сварном
шве при наличии дефектов;
1 — дефект 2 — поток рассе-
ивания, .V и S — полюса
магнита
В качестве смазки применяют автол марок 6, 10, 18,
компрессорное, трансформаторное или машинное мас-
ло Схема ультразвукового контроля представлена на
рис. 121.
Магнитные методы контроля основаны на
принципе использования магнитного рассеивания, воз-
никающего над дефектом при намагничивании контро-
лируемого изделия.
Магнитные методы контроля применяются для выяв-
ления дефектов в изделиях из стали и чугуна толщиной
от 5 мм до 30 мм. Если сварной шов не имеет дефектов,
то магнитные силовые линии по сечению шва распреде-
ляются равномерно (рис. 122,а). При наличии дефекта
в сварном шве, вследствие меньшей магнитной проница-
емости его, магнитный силовой поток будет огибать де-
фект, образуя магнитные потоки рассеивания (рис.
122,6).
Для выявления дефектов применяют магнитографи-
ческий и электромагнитный способы контроля. Магнию-
285
графический способ позволяет выявлять непровары,
продольные трещины, шлаковые включения и газовые
поры в стальных и чугунных изделиях толщиной от 1 до
16 мм Сущность магнитографического метода заключа-
ется в фиксации на магнитную ленту полей рассеивания,
возникающих над дефектными участками при их намаг-
ничивании, и воспроизведении
усг-
по-
ка-
пи-
ге-
Рис 123 Схема наманшчивания
сварного шва и запись дефектов
на тент}
/ — подвижное намагничивающее уст
ройство 2 — обмотка электромагнита
? — опорные магнитные ролики 4 —
сварной шов 5 — дефект 6 — магнит
ная лента
этих полей магнитогра-
фическими дефекто-
скопами Намагничи-
вание сварных швов
контролируемого из-
делия производят под-
вижными или непо-
движными магнитны-
ми устройствами
Схема поперечно-
го намагничивания
сварных швов и запи-
си полей дефектов на
магнитную ленту по-
казана на рис 123 На-
магничивающее
ройство питается
СТОЯнНЫМ током. В
честве источников
тания применяют
нераторы постоянного
тока, выпрямители и аккумуляторные батареи
Запись на магнитную ленту заключается в следую-
щем Ленту накладывают на контролируемый шов, вклю-
чают ток намагничивающего устройства, которое при
помощи опорных роликов перекатывается вдоль шва
После намагничивания ленту снимают, наматывают
в кассету и воспроизводят на дефектоскопе. Получае-
мые импульсы передаются на осциллограф, где по фор-
ме отклонения луча на экране осциллографа можно су-
дить о величине и характере дефекта шва (рис 124).
Люминесцентный метод контроля произво-
дится согласно ГОСТ 3242—69 и основан на использо-
вании явления проникновения хорошо смачивающихся
жидкостей в трещины, поры и другие дефекты и обла-
дающих свойством свечения под ультрафиолетовыми лу-
чами В качестве такой жидкости применяется жидкость
следующего состава около 50%—керосина, 25%—бен-
286
зина, 25%—трансформаторного или вазелинового мас-
ла и 0,02—0,03%—флюоресцирующего вещества, состо-
ящего из концентрата углеводородов с желто-зеленым
свечением в ультрафиолетовых лучах
Схема проведения люминесцентного метода контроля
представлена на рис. 125. Перед контролем поверхность
проверяемого изделия тщательно очищают от шлака,
металлических брызг и других загрязнений. После очи-
Рис 124 Характер кривых
(в зависимости от вида дефек-
та), получаемых на экране ос-
циллографа при магнитогра-
фическом методе контроля
сварных швов
Рис 125 Схема проведения
люминесцентного контроля
1 — источник ультрафиолетово-
го излучения 2 — светофильтр,
3 — ультрафиолетовые лучи, 4 —
контролируемая деталь, 5 — на-
блюдатель
стки на контролируемую поверхность наносят слой флю-
оресцирующего вещества. Поверхность смачивают в те-
чение 10—15 мин, после чего изделие промывают, просу-
шивают и наносят на контролируемую поверхность тон-
кий слой талька или углекислого магния. Оставшаяся в
местах дефектов жидкость пропитывает порошок. Через
30—50 мин сухой порошок сдувают и контролируемую
поверхность освещают ультрафиолетовыми лучами ог
ртутно-кварцевых ламп. В местах дефектов возникает
яркое желто-зеленое свечение.
Люминесцентный метод позволяет выявить в свар-
ных соединениях трещины шириной от 0,01 мм и глуби-
ной 0,003—0,04 мм Для контроля применяются стацио-
нарные дефектоскопы ЛД-4 и ЛДА 3.
287
§ 76. Правила аттестации сварщиков
для допуска их к ответственным работам
Для всех видов конструкций и сооружений обяза-
тельным является контроль качества сварочных мате-
риалов, режимов сварки и квалификации сварщиков.
Газосварщик III разряда должен знать устройство
обслуживаемой газосварочной аппаратуры, основные
свойства свариваемого металла, правила подготовки де-
талей под сварку, выбор режимов сварки и основные
технологические приемы сварки деталей из стали, цвет-
ных металлов и чугуна. Он должен уметь сваривать во
всех пространственных положениях, кроме потолочного.
Газосварщик IV разряда должен знать способы уста-
новления режимов сварки в зависимости от конфигура-
ции деталей, основные сведения о свариваемости
металлов, правила получения и хранения газов, исполь-
зуемых при сварке, виды дефектов и методы их преду-
преждения и устранения, чтение чертежей. Он должен
уметь сваривать детали из стали, чугуна и цветных ме-
таллов во всех пространственных положениях, а также
газопроводы низкого давления.
Газосварщик V разряда должен уметь сваривать
сложные и ответственные узлы из сталей, чугуна, цвет-
ных металлов и сплавов, предназначенные для работы
под динамическими нагрузками, трубопроводы III и IV
категорий.
Газосварщик VI разряда должен уметь сваривать
особо ответственные конструкции и узлы, предназначен-
ные для работы под давлением более 40 кгс/см2, выпол-
нять монтажную сварку газопроводов среднего и высо-
кого давления и трубопроводов I и II категорий.
К ответственным сварочным работам относятся изго-
товление, монтаж и ремонт паровых котлов, водогрей-
ных котлов с температурой воды выше 115° С, сосудов,
работающих под давлением, паропроводов, трубопрово-
дов горячей воды, газопроводов, подъемных устройств, а
также резервуаров для нефтепродуктов.
Согласно «Правилам аттестации сварщиков», утвер-
жденным Государственным комитетом по надзору за
безопасным ведением работ в промышленности 22 июня
1971 г, к аттестации допускаются сварщики в возрасте
не моложе 18 лег, имеющие свидетельство об окончании
профессионально-технического училища или курсов,
268
ГЛАВА XVI. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
И ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ
§ 77. Вредности и опасности при газовой
сварке и резке
К выполнению газосварочных и газорезательных ра-
бот допускаются рабочие не моложе 18 лет, прошедшие
специальное обучение с проверкой знания правил тех-
ники безопасности. Все рабочие, допускаемые к выпол-
нению газосварочных и газорезательных работ, проходят
вводный инструктаж непосредственно на рабочем ме-
сте. Повторные инструктажи проводятся администрацией
каждый квартал. Все виды инструктажей по технике бе-
зопасности оформляются в специальных журналах.
К сварке и резке с применением пропан-бутановых сме-
сей рабочие допускаются после обучения и сдачи экза-
мена комиссии, б которую входит представитель Госгор-
технадзора.
Сварщики, поступающие на работу, проходят пред-
варительный медицинский осмотр. Сварщики, работаю-
щие в замкнутых пространствах и занятые сваркой цвет-
ных металлов, ежегодно проходят медицинский осмотр
с обязательным рентгеновским обследованием и исследо-
ваниями крови. Сварщикам и газорезчикам представля-
ется дополнительный отпуск продолжительностью до 12
дней.
При сварочных работах воздушная среда в производ-
ственных помещениях может загрязняться пылью, вред-
ными парами и газами. Предельно допустимые концент-
рации вредных веществ (в мг/м3) в рабочей зоне при-
ведены ниже:
Неядовитая пыль......................................10
Неядовитая пыль, содержащая свыше 70% S1O2........... 1
Окись углерода СО....................................20
Сернистый ангидрид SO3...............................20
Окислы азота.........................................5
Окислы цинка.........................................5
Фтористый водород и соли фтористой кислоты..........0,5
Соединения марганца ................................. 0,3
Соединения свинца (за исключением сернистого свинца) . 0,01
Во всех производственных помещениях, где выпол-
няется сварка, должны обеспечиваться метеорологиче-
ские условия в соответствии с санитарными нормами
проектирования промышленных предприятий СН 245—71.
19* 291
Для улавливания вредных газов и пыли, выделяю-
щихся при сварке, наплавке и резке, там, где это
возможно, необходимо устанавливать местные отсосы.
Количество воздуха, удаляемого местными отсосами,
должно быть 1700—2500 м3/ч от постоянных постов газо-
пламенной обработки мелких деталей, 300 м3/ч на
1 м2 площади секции от секционированных столов ма-
шинной резки, 250—500 м3/ч на 1 мм толщины реза от
постов кислородно-флюсовой резки и резки высокомар-
ганцовистой стали.
Перед выполнением сварочных работ в колодцах их
необходимо проверить на загазованность газоанализато-
ром ПГФ-2М и газобезопасной бензиновой лампой
ЛБВК. Для выполнения работ в колодцах, емкостях и
других замкнутых помещениях с неудобными для рабо-
чего условиями, у горловины должен находиться второй
рабочий, следящий за работой сварщика. Для освеще-
ния применяют переносную лампу напряжением 12 В.
Рабочие места газосварщиков должны ограждаться
переносными ширмами или щитами из несгораемых ма-
териалов. При одновременной работе сварщиков и дру-
гих рабочих на различных высотах по одной вертикали
необходимы надежные средства защиты от падающих
брызг и других предметов.
Сварка на открытом воздухе во время дождя и гро-
зы запрещается. Предельная температура, при которой
разрешается выполнение работ на открытом воздухе,
— 30° С. При температуре от — 20° С до — 25° С рабо-
чим должна предоставляться возможность обогрева в
непосредственной близости от рабочих мест в течение
10 мин через каждый час работы. При температуре от
— 25° С до — 30° С рабочий день сокращается на один
час, кроме работ, вызванных аварией. Не разрешается
также выполнение работ на высоте при силе ветра более
6 баллов.
§ 78. Основные правила техники безопасности
при газовой сварке и резке металлов
При газовой сварке и резке металлов сварочное пла-
мя вредно действует на сетчатую сосудистую оболочку
глаз. Опасность для глаз представляют также брызги
расплавленного металла и шлака. Поэтому газосварщи-
ки должны работать в защитных очках со специальными
292
светофильтрами, выбираемыми в зависимости от мощ-
ности сварочного пламени. Для подсобных рабочих ре-
комендуются очки со светофильтрами марки Г-1, для
газосварщиков и газорезчиков, работающих с аппарату-
рой средней мощности, — светофильтры Г-2, а при рабо-
те с более мощной аппаратурой — светофильтры Г-3. Оч-
ки должны плотно прилегать к лицу. От брызг расплав-
ленного металла и искр светофильтр рекомендуется
защищать простым сменным стеклом. При сварке цвет-
ных металлов, латуни и свинца сварку необходимо вести
в респираторах.
Во избежание ожогов от брызг расплавленного ме-
талла брюки необходимо носить навыпуск, куртку —
застегивать на все пуговицы. Для сварочных работ ис-
пользуются костюмы из брезентовой парусины с комби-
нированной пропиткой согласно ГОСТу. Работать мож-
но только в целой, сухой, непромасленной спецодежде.
Карманы куртки закрывают клапанами, концы рукавов
завязывают тесемками. После работы спецодежду необ-
ходимо просушивать.
При выполнении газопламенных работ ацетиленовый
генератор должен находиться на расстоянии не менее
10 м от места работ, а также от любого другого источни-
ка огня и искр и на расстоянии не менее 5 м от баллонов
с кислородом и другими горючими газами.
Газосварщику и газорезчику запрещается переме-
щаться вне рабочего места с зажженной горелкой или ре-
заком. При перерывах в работе пламя горелки или реза-
ка должно быть потушено, а вентили плотно закрыты.
Даже на короткое время не разрешается выпускать из
руюгорящую горелку или резак.
Передвижные ацетиленовые генераторы устанавлива-
ют преимущественно на открытом воздухе или под на-
весом. Допускается установка передвижных ацетилено-
вых генераторов для выполнения временных работ в
рабочих и жилых помещениях при условии, лто эти поме-
щения имеют объем не менее 300 м3 на каадый аппарат
и могут проветриваться. На рабочем месте должна быть
рабочая инструкция по эксплуатации данного ацетиле-
нового генератора.
Генераторы следует устанавливать на специальных
металлических поддонах строго вертикально. Не допу-
скается работа генератора без водяного затвора или с
неисправным затвором. Нужно следить за тем, чтобы во-
293
дяной затвор всегда был заполнен водой до уровня ко it-
рольного крана. Уровень воды в водяном предохрани-
тельном затворе следует проверять не реже двух раз в
смену и обязательно перед началом работ и после каж-
дого обратного удара.
Загружать генератор карбидом кальция можно толь-
ко такой грануляции, которая указана в паспорте гене-
ратора. Зарядку операторов, а также освобождение ге-
нератора от иловых остатков необходимо выполнять v
только в резиновых перчатках. При эксплуатации пере-
движных ацетиленовых генераторов на открытом воз-
духе при температуре ниже 0° С необходимо закрывать
их ватным чехлом, а водяные затворы заливать незамер-
зающей жидкостью (антифризом): *'
ТеМщеГсТпУедаы (ЖТ' Состав незамерзающей жидкости
—40 ...................... 60%-ный раствор этиленгликоля (по
объему)
—40 ..................... 30%-ный раствор хлористого кальция
(по массе)
—30 ...................... 35%-ный раствор глицерина (по
объему)
—15....................... 20%-ный раствор хлористого натрия
(ио массе)
При замерзании воды в затворе, генераторе или
шлангах отогревать их следует под наблюдением свар-
щика, хорошо знающего устройство аппарата. Для ото-
гревания необходимо пользоваться паром или горячей
водой. Запрещается применять открытое пламя. После
отогревания необходимо проверить исправность отдель-
ных частей генератора и убедиться в правильности за-
полнения генератора водой.
Запрещается оставлять генератор во время работы
без надзора и подходить к нему с зажженной горелкой
или паяльной лампой.
При каждой перезарядке генератора необходимо уда-
лить воздух из газообразователя, продув его первой пор-
цией ацетилена.
Перевозка заряженного генератора не допускается.
Для перевозки необходимо генератор разрядить, про-
мыть водой начистить от налетов ила.
Запрещается работать от одного генератора двум
или более сварщикам или резчикам.
Запрещается оставлять около генератора неисполь-
зованный карбид кальция. Карбидный ил при перезаряд-
294
ке генераторов необходимо собирать в специальную та-
ру и по окончании работы сливать в иловую яму вдали
от жилых районов. Высыпать в иловую яму не полностью
разложившийся карбид кальция запрещается.
По окончании работы воду из генераторов и водяных
затворов следует сливать После окончания работы не-
обходимо полностью разрядить генератор, вынуть за-
Рис 126. Нож для вскрытия бараба-
нов с карбидом кальция
грузочное устройство, слить из промывателя ил, все ча-
сти аппарата тщательно промыть водой и очистить от
налетов извести. Очистку от ила можно производить
только латунными скребками.
Не реже одного раза в месяц генераторы и водяные
затворы разбирают для капитальной очистки.
Карбид кальция необходимо хранить в сухих, хорошо
проветриваемых помещениях. Склады должны быть обе-
спечены огнетушителями и ящиками с песком. Бараба-
ны с карбидом кальция разрешается хранить как в го-
ризонтальном, так и в вертикальном положениях. Вскры-
вать барабаны следует латунным зубилом и деревянным
молотком или специальным ножом (рис. 126). Перед
вскрытием барабана на место реза наносится слой та-
вота толщиной 2—3 мм, который, смазывая лезвие но-
жа, облегчает процесс резания и исключает возможность
искрообразования. Вскрытые, но не полностью исполь-
зованные барабаны с карбидом кальция, необходимо за-
крывать крышками, обеспечивающими герметизацию. Из
вскрытых или поврежденных барабанов карбид кальция
следует пересыпать в специальные герметически закры-
вающиеся бидоны. Хранение тары из-под карбида
кальция разрешается на специально отведенных площад-
ках вне производственных помещений. При погрузке и
разгрузке барабанов с карбидом кальция курить не раз-
решается. Крупные куски карбида кальция следует раз-
мельчать латунным молотком. Рабочие при дроблении
295
карбида кальция должны пользоваться защитными оч-
ками.
При работе с газовыми баллонами следует соблю-
дать следующие меры предосторожности: баллоны долж-
ны быть обязательно снабжены предохранительными
колпаками, плотно на-
Рис 127 Приспособления для
ремещения баллонов.
а носилки, б — тележка
вертывающимися на
кольца, закрепленные на
горловине баллонов.
Транспортировка бал-
лонов разрешается на
рессорных транспортных
средствах, на специаль-
ных ручных тележках и
носилках (рис. 127), в
специальных контейне-
рах, где баллоны закреп-
ляются вертикально. Пе-
реноска на руках или на
плечах не допускается.
В пределах рабочего мес-
та баллон можно канто-
вать в слегка наклонном
контейнерная перевозка
пе. положении. При перевоз-
ке, погрузке и выгрузке
баллонов не допускается
их падение и удары бал-
лонов друг о друга. Бес-
баллонов разрешает горизон-
тальную укладку в деревянные гнезда, обитые войлоком
или другим мягким материалом. При погрузке более од-
ного ряда баллонов применяют прокладки из пеньково-
го каната. Баллоны укладывают поперек кузова в пре-
делах высоты бортов. В летнее время баллоны необхо-
димо укрывать брезентом от солнечных лучей. Совмест-
ная транспортировка кислородных и ацетиленовых бал-
лонов запрещена, за исключением доставки на тележке
двух баллонов к рабочему месту.
Запрещается снимать колпак с баллона или откры-
вать вентиль ударами молотка, зубилом или другими
способами, вызывающими образование искры. Во избе-
жание взрыва баллоны с кислородом и их арматуру
необходимо тщательно предохранять от загрязнения
маслом или жиром. Вентиль кислородного баллона раз-
решается открывать и закрывать только от руки, а аце-
тиленового баллона — специальным ключом. Подтягива-
ние соединений в вентиле и его ремонт на баллоне с
газом, находящимся под давлением, запрещается.
На каждом сварочном посту разрешается иметь толь-
ко два кислородных баллона — один, находящийся в ра-
боте, другой — запасной. Если сварочных постов более
десяти, то должно быть организовано централизованное
снабжение кислородом по трубопроводу. Баллоны с га-
зом должны устанавливаться в стороне от приборов
отопления на расстоянии не менее 1 м, а от печей и дру-
гих источников открытого огня — не менее 5 м. На ра-
бочих местах баллоны устанавливают в вертикальном
положении и прочно закрепляют хомутами или цепями.
Кислородные баллоны могут эксплуатироваться в гори-
зонтальном положении, однако они должны быть уло-
жены так, чтобы горловина их была выше башмака.
Находящиеся в эксплуатации горелки, резаки, редук-
торы, шланги, газорезательные машины должны быть
закреплены за отдельными рабочими. Перед началом
работы необходимо проверить плотность и прочность
присоединения газовых шлангов к горелке, резаку и ре-
дуктору; исправность аппаратуры; наличие достаточного
подсоса в инжекторной горелке.
Перед присоединением кислородного редуктора к
баллону необходимо убедиться в исправности резьбы
накидной гайки и наличии в ней фибровой прокладки.
Стоя сбоку, продувают штуцер баллона. Редуктор к бал-
лону присоединяют специальным ключом. Открывать
кислородный вентиль нужно медленно, находиться при
этом против редуктора запрещается. В случае самовоз-
горания редуктора необходимо защищенной рукой быст-
ро закрыть вентиль кислородного баллона. Необходимо
также убедиться в исправности манометров высокого и
низкого давлений. Манометры проверяются один раз
в год.
Закреплять шланги с ниппелем редуктора резака или
горелки рекомендуется только хомутиками из стали
(рис. 128, а). Не допускается использование испорчен-
ных шлангов, а также ремонт их изоляционной лентой и
другими материалами. При ремонте шланга следует вы-
резать дефектное место и сращивать шланги сдвоенными
соединительными шланговыми ниппелями (рис. 128,6).
При длительных перерывах в работе кроме вентилей
297
на горелке или резаке необходимо перекрывать вентили
баллонов или газоразборных постов, а нажимные винты
редукторов выверить до освобождения главной пружины, т
Во время работы шланги необходимо оберегать от
соприкосновения с токоведущими проводами, нагретыми
предметами, масляными и жировыми материалами, от
попадания на них искр и брызг расплавленного металла.
Шланги, проложенные в проходах и проездах, необхо-
Рис. 128. Приспособления для шлангов:
а — хомутик, б — сдвоенный соединительный шланговый
ниппель
димо подвешивать или защищать специальными короба-
ми. В случае возгорания шланга, его следует быстро пе-
регнуть возле горящего места со стороны редуктора или
генератора, закрыть вентиль редуктора или кран на га-
зоподводящей трубке водяного затвора.
Перед зажиганием горелки или резака необходимо
проверить, плотны ли соединения и не засорено ли сопло
наконечника. При зажигании сначала открывают кисло-
родный вентиль на горелке или резаке, а потом — аце-
тиленовый; при тушении — наоборот. Около рабочего
места необходимо иметь ведро с чистой водой для ох-
лаждения перегревающих мундштуков горелки или ре-
зака.
При обратном ударе пламени необходимо немедлен-
но перекрыть ацетиленовый вентиль горелки или реза-
ка, а затем кислородные. После каждого обратного уда-
ра горелку или резак необходимо охладить в чистой
холодной воде, а выходные каналы мундштуков и нако-
нечников прочистить латунными и деревянными иглами.
В случае неисправности кислородного или ацетиленово-
го вентиля горелку или резак следует сдать в ремонт.
При использовании горючих газов-заменителей аце-
тилена следует руководствоваться следующими положе-
ниями. Баллоны со сжиженным пропан-бутаном следует
298
держать на рабочих местах в закрытых шкафах (рис.
129), имеющих отверстия для естественной вентиляции.
На одном рабочем месте должно быть не более двух
баллонов, один — используемый, второй — запасной.
Баллоны и концы шлангов, применяемых для подачи га-
зов-заменителей, на длине 0,5 м должны быть окрашены
в красный цвет.
Для газов-замени-
телей ацетилена при-
меняют соответствую-
щие редукторы, окра-
шенные в красный
цвет, имеющие левую
резьбу на накидной
гайке, а также мем-
браны из бензо- и мас-
лостойкого материа-
ла. На редукторах
применяются мано-
метры СО шкалой от 0 Р11С- 12э- Шкаф для хранения бал-
ол , •> лонов
до 30 кгс/см2 в камере
высокого давления и
до 6 кгс/см2 — в камере низкого давления. Редукторы
присоединяют к баллону специальным ключом.
При работе на жидких горючих в бачок наливают
горючего не более 3Д его емкости. Бачок должен нахо-
диться не ближе 5 м от баллона с кислородом и откры-
того огня.
Не разрешается использовать в качестве горючего
этилированный бензин. При выполнении газопламенных
работ с применением жидкого горючего разрешается
пользоваться только бензомаслостойкими шлангами с
внутренним диаметром 6 мм и длиной не менее 5 м. При-
соединение шлангов к резаку должно быть плотным.
При подкачке воздуха газорезчикам запрещается под-
ходить с зажженным резаком к бачку. Давление кисло-
рода на входе в резак должно быть выше, чем давление
горючего в бачке.
Запрещается работать резаком с перегретым испа-
рителем. При обратном ударе пламени резак должен
быть немедленно погашен, сначала закрывают вентиль
подачи кислорода на резаке, затем прекращают подачу
кислорода от баллона, после этого закрывают вентиль
подачи горючего на резаке и бачке. Запрещается выпу-
299
скать воздух из бачка до тою, как будет погашено пла-
мя резака. При перерывах в работе запрещается подве-
шивать керосинорез головкой вниз.
§ 79. Противопожарные мероприятия
При выполнении газосварочных работ необходимо
соблюдать правила пожарной безопасности. Ответствен-
ность за обеспечение мер пожарной безопасности при
проведении огневых работ несет начальник цеха, участ-
ка, заведующий мастерской или лабораторией, где бу-
дут проводиться огневые работы. Допускать к проведе-
нию огневых работ лиц, не прошедших техминимума по
правилам пожарной безопасности, запрещается. Газо-
сварщики и газорезчики должны иметь специальные ква-
лификационные удостоверения на право допуска их к
выполнению огневых работ.
Место проведения огневых работ необходимо обеспе-
чить средствами пожаротушения — ящиками с песком,
огнетушителями, лопатами, ведрами и др. Все рабочие,
занятые на огневых работах, должны уметь пользовать-
ся первичными средствами пожаротушения. В помеще-
ниях тазопламенной обработки металлов запрещается
хранение легковоспламеняющихся и горючих материа-
лов.
Места проведения огневых работ подразделяют на по-
стоянные и временные К постоянным местам относятся
такие, где огневые работы проводятся ежедневно, к вре-
менным — где огневые работы проводятся эпизодически
Разрешение на проведение временных огневых работ да-
ется только на одну рабочую смену. Если пол и стены
в помещении, где проводятся временные работы по свар-
ке или резке, сделаны из сгораемых материалов, необ-
ходимо защищать их от искр и капель расплавленного
металла. После окончания работ сварщик должен тща-
тельно осмотреть рабочее место и устранить нарушения,
которые могут привести к возникновению пожара.
Перед сваркой емкостей, в которых находилось жид-
кое топливо, легковоспламеняющиеся жидкости и газы,
емкости должны быть тщательно очищены, промыты го-
рячей водой с каустической содой и просушены Сварка
должна выполняться при открытых люках При прове-
дении газосварочных и газорезательных работ запреща-
ется приступать к работе с неисправной аппаратурой.
300
Лица, занятые на огневых работах, в случае Пожара
обязаны немедленно вызвать пожарную команду и при-
нять меры к ликвидации пожара имеющимися средства-
ми пожаротушения. В тех случаях, когда объекты, где
проводятся газосварочные работы, пожароопасны или
взрывоопасны и требуют обеспечения специальных мер
пожарной безопасности, для выполнения огневых работ
требуется особое разрешение.
§ 80. Оказание первой помощи
при несчастных случаях
При получении травмы на производстве пострадав-
шему должна быть немедленно оказана медицинская по-
мощь. Первая помощь, оказываемая на производстве,
заключается в остановке кровотечения, перевязке раны
или ожога, освобождении пострадавшего от действия
электрического тока, проведения искусственного дыха-
ния и др. В аптечке первой помощи на каждом участке
или в каждой бригаде должны быть иод, бинты, наша-
тырный спирт, марганцовокислый калий, жгут и др.
При воспламенении слизистой оболочки глаз следует
наложить на глаза повязку (вату), смоченную в холод-
ной воде или в 2%-ном растворе борной кислоты и пе-
ревезти пострадавшего в темное помещение.
Первая помощь при ожогах заключается в смазыва-
нии обожженного участка спиртом или раствором мар-
ганцовистого калия с последующим наложением повязки
с любым несоленым жиром. При тяжелых ожогах одеж-
ду и обувь нужно снимать осторожно, лучше их разре-
зать; после наложения повязки пострадавшего необхо-
димо отправить в больницу.
При поражении электрическим током следует немед-
ленно освободить пострадавшего от действия электри-
ческого тока — выключить рубильник или перерубить
провода инструментом с изолирующей рукояткой. Ока-
зывающий помощь должен предохранить себя от попа-
дания в электрическую цепь, пользуясь для этого изоля-
ционными материалами. Освободив пострадавшего от
действия электрического тока, необходимо проверить
его состояние. Если пострадавший находится в сознании,
а до этого был в обморочном состоянии, то его кладут на
мягкую одежду и сверху накрывают одеждой или оде-
ялом. До прибытия врача следят за состоянием постра-
301
давшего. Если он потерял сознание или дышит редко,
со всхлипыванием, то в этом случае, уложив его, рас-
стегивают стесняющую одежду, создают приток свежего-»
воздуха, дают нюхать нашатырный спирт и делают ис-
кусственное дыхание.
Существует несколько способов искусственного дыха-
ния. Прежде чем приступить к выполнению искусствен-
ного дыхания, нужно освободить пострадавшего от стес-
няющей дыхание одежды, открыть ему рот и вытянуть
язык. Наиболее эффективным способом искусственного
дыхания является способ «рот в рот» с одновременным
массажем сердца.
При отравлении ядовитыми газами первая помощь * '
заключается в удалении пострадавшего из загазованного
помещения. При отравлении ядовитыми газами появля-
ется головная боль, головокружение, тошнота, рвота, те-
ряется сознание. В этих случаях пострадавшего уклады-
вают на свежем воздухе, расстегивают одежду, дают
нюхать нашатырный спирт, растирают кожу, дают по-
дышать кислородом и при необходимости делают искус-
ственное дыхание. При отравлении свинцом и его соеди-
нениями во рту появляется металлический привкус, язык
приобретает беловатую окраску. При отравлении свин-
цом промывают желудок 1%-ным раствором английской
или глауберовой соли.
Контрольные вопросы
1 . Кто допускается к выполнению газосварочных работ’
2 Какие приборы служат для определения загазованности в ко-
лодцах’
3 Какие очки применяют для защиты глаз при газовой сварке
и резке металлов?
4 . Какие существуют правила обращения с карбидом кальция ’
5 Как транспортируются газовые баллоны?
С. Какие меры безопасности необходимо соблюдать при приме-
нении жидких горючих’
7. Какие меры пожарной безопасности невбходимо соблюдать
при выполнении газосварочных работ’
ГЛАВА XVII. СВЕДЕНИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ
И КОНТРОЛЮ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ
§ 81. Стандартизация, ее особенности
и задачи
Характерными чертами современного научно-техниче-
ского прогресса являются появление и развитие новых
302
отраслей промышленности, 11<ревоорркение действую-
щих предприятий новой техников, внедрение более эф-
фективной технолоиш. Анализ важнейших сторон науч-
но-технического npoi ресса свидетельствует об особо?.!
значении стандартизации в решении задачи ускорения
внедрения новой техники и повышения качества продук-
ции. Только стандарты могут связать в единое целое,
увязать качественные показатели разнообразных изде-
лий, выпускаемых различными отраслями промышлен-
ности. Таким образом, стандартизация является необхо-
димым условием технического прогресса.
Стандартизация — это процесс установления и при-
менения правил с целью упорядочения деятельности в
данной области на пользу и при участии всех заинтере-
сованных сторон. Стандартизация основывается на до-
стижении науки, техники, практического опыта и опре-
деляет основу не только настоящего, но и будущего раз-
вития.
Стандарты имеют разное содержание и направление.
Одни устанавливают параметры, другие — технические
требования к качеству выпускаемой продукции, третьи —
обобщают передовой опыт производственных предприя-
тий.
Основными задачами стандартизации являются:
установление требований к качеству готовой продук-
ции;
определение единой системы показателей качества
продукции;
установление единства и правильности измерений в
стране, создание и совершенствование государственных
эталонов и единиц измерений;
определение систем документации, классификации и
кодирования всей продукции и технико-экономической
информации;
установление единых терминов, обозначений и ве-
личин.
Стандарты в СССР подразделяются на государствен-
ные стандарты Союза ССР (ГОСТ), отраслевые стан-
дарты (ОСТ), республиканские (РСТ), стандарты пред-
приятий (СТП).
Государственные стандарты (ГОСТы) обязательны
к применению всеми предприятиями и организациями во
всех отраслях народного хозяйства СССР и союзных рес-
публик. Отраслевые стандарты (ОСТы) обязательны
303
для всех предприятий и организаций данной отрасли, а
также предприятий других отраслей, применяющих про-
дукцию этой отрасли. Республиканские стандарты союз-
ных республик (РСТы) обязательны для всех предприя-"
тий и организаций республиканского подчинения данной
союзной республики независимо от их ведомственной
подчиненности. Стандарты предприятий обязательны
только для данного предприятия.
Государственные стандарты утверждаются Государ-
ственным комитетом стандартов Совета Министров
СССР, за исключением государственных стандартов, ут-
верждаемых Советом Министров СССР и Госстроем
СССР. Совет Министров СССР утверждает особо важ-
ные государственные стандарты. Отраслевые стандарты »
утверждаются министерством, являющимся ведущим в
производстве данного вида продукции. Республиканские
стандарты утверждаются Советами Министров союзных
республик. Стандарты предприятий утверждаются ру-
ководством предприятия.
Стандарты всех категорий устанавливаются без ог-
раничения срока их действия или на ограниченный срок.
Утверждать изменения в стандартах и отменять стан-
дарты имеют право организации, утвердившие их.
За поставку продукции, не соответствующей требо-
ваниям стандартов и технических условий, изготовитель
несет ответственность, предусмотренную основами граж-
данского законодательсГва Союза ССР и союзных рес-
публик.
В зависимости от содержания стандарты подразде-
ляются на стандарты технических условий и требований;
основных параметров; марок; сортамента; правил прием-
ки; методов испытаний; правил маркировки, упаковки,
транспортировки и хранения; типовых технологических
процессов; правил эксплуатации и ремонта.
Госстандарт СССР проводит учет и государственную
регистрацию всех стандартов, а также нормативно-тех-
нической документации отраслевого и республиканского
значения. Издание утвержденных и зарегистрированных
стандартов и их распространение осуществляются в соот-
ветствии с ГОСТ 1.2—68, ГОСТ 1.3—68 и ГОСТ 1.4—68.
Для внедрения утвержденных стандартов министер-
ства и ведомства утверждают проекты планов основных
мероприятий по их внедрению. Эти мероприятия вклю-
чаются в соответствующие планы по новой технике, пла-
304
ны капитального строительства и материально-техниче-
ского снабжения.
Предприятия и организации на основе планов меро-
приятий, утвержденных вышестоящими организациями,
разрабатывают организационно-технические мероприя-
тия с конкретными заданиями по своим подразделениям.
Стандарт будет внедрен на предприятии, если уста-
новленные им нормы, показатели и требования применя-
ются в соответствии с областью его распространения.
Государственный комитет Совета Министров СССР
осуществляет государственный надзор за внедрением и
соблюдением стандартов и технических условий мини-
стерствами и ведомствами.
Государственный надзор за стандартами и измери-
тельной техникой осуществляется Государственным ко-
митетом стандартов Совета Министров СССР, лабора
ториями государственного надзора, а также его научно-
исследовательскими институтами.
Государственный комитет стандартов Совета Мини-
стров СССР в соответствии с предоставленными ему пра-
вами дает указания об устранении обнаруженных нару-
шений стандартов, технических условий предприятием,
организацией или учреждением независимо от их ведом-
ственной подчиненности. Он запрещает поставку продук-
ции, которая по своим показателям ниже требовании
стандартов и технических условий, изымает из обраще-
ния непригодные измерительные приборы. Разрешает в
установленном порядке некоторым предприятиям в виде
исключения выпуск продукции с временными отступле-
ниями от требований государственных стандартов.
Госстандарт СССР в пределах предоставленных ему
прав поручает решение отдельных вопросов, входящих
в его компетенцию, своим органам на местах.
Министерства и ведомства осуществляют ведомствен-
ный контроль за внедрением и соблюдением стандартов
всех категорий и технических условий на предприятиях,
в научно-исследовательских институтах и других орга-
низациях.
Госстандарт СССР проводит совместно с министер-
ствами и ведомствами систематический пересмотр дей-
ствующих государственных стандартов и своевременную
замену устаревших показателей в них
Утверждать изменения в стандартах и отменять стан-
дарты имеют право организации, утвердившие их.
20—231
305
Министерства и ведомства осуществляют контроль
за соблюдением ГОСТов и технических условий на ка-
чество выпускаемой продукции. Под качеством продук-
ции понимается совокупность ее полезных свойств, опре-
деляющих способность продукции отвечать своему на-
значению. Уровень качества выпускаемой продукции
устанавливается с помощью комплекса показателей. Про-
дукция, не отвечающая требованиям ГОСТов и техниче-
ских условий на их изготовление, считается браком.
§ 82. Организация технологической подготовки
производства
Одним из основных этапов производственного про-
цесса является технологическая подготовка производст-
ва. Государственный комитет стандартов Совета Мини-
стров СССР совместно с министерствами и ведомствами
СССР разработали комплекс стандартов на единую си-
стему технологической подготовки производства
(ЕСТПП) изделий машиностроения, приборов и средств
автоматизации.
ЕСТПП — это комплекс установленных государствен-
ными стандартами взаимосвязанных правил и положе-
ний по организации и ведению технологической подго-
товки производства на основе широкого применения сов-
ременных методов организации производства, типовых
технологических процессов, вычислительной техники и
стандартных средств технологического оснащения.
Основная цель ЕСТПП — обеспечить необходимые
условия для достижения полной готовности любого типа
производства (единичного, серийного, массового) к вы-
пуску изделий заданного количества в минимальные сро-
ки и при минимальных трудовых и материальных затра-
тах.
Основные организационно-технические принципы
ЕСТПП можно сформулировать следующим образом:
комплексная стандартизация методов организации и
управления технологическим процессом и технологиче-
ской подготовки производства;
унификация, агрегатирование и комплексная стан-
дартизация всех средств технологического оснащения;
типизация современной технологии изготовления од-
нотипных объектов и средств технологического оснаще-
ния;
306
комплексная механизация и автоматизация производ-
ственных процессов и инженерно-технических работ.
Таким образом, ЕСТПП имеет большое техническое
и экономическое значение, так как внедрение ее способ-
ствует повышению эффективности производства, ускоре-
нию темпов научно-технического прогресса, росту про-
изводительности труда.
Единая система конструкторской документации
(ЕСКД) определяет единые стадии разработки, хране-
ния, учета и обращения конструкторской, эксплуатацион-
ной и ремонтной документации.
Единая система конструкторской документации вклю-
чает в себя ГОСТ 2.301—68—форматы; ГОСТ 2.302—68—
масштабы; ГОСТ 2.303—68 — линии; ГОСТ 2.304—68—
шрифты чертежные; ГОСТ 2.305—68—виды, разрезы,
сечения; ГОСТ 2.306—68 — графические материалы и
правила нанесения их на чертежах; ГОСТ 2.307—68—
нанесение размеров и предельных отклонений; ГОСТ
2 308—68 — формы и расположение поверхностей; ГОСТ
2.309—73 — нанесение на чертежах обозначений шерохо-
ватости поверхностей.
ГОСТ 2.501—68 устанавливает правила учета, хране-
ния и обращения конструкторской документации, а
ГОСТ 2.503—74 — правила внесения изменений.
Единая система технологической документации
(ЕСТД) — это комплекс государственных стандартов,
устанавливающих взаимосвязанные правила и положе-
ния по порядку разработки, оформления и обращения
технологической документации, разрабатываемой и при-
меняемой машиностроительными и приборостроительны-
ми предприятиями. Основное назначение стандартов
ЕСТД заключается в установлении в организациях и на
предприятиях единых правил оформления и обращения
технологических документов.
Основной комплекс стандартов по ЕСТД в настоящее
время утвержден и состоит из 27 наименований. Инфор-
мация, содержащаяся в формах технологических доку-
ментов, является частью информационного обеспечения
АСУ.
Стандарты ЕСТД распределены по следующим клас-
сификационным группам: группа 0 — общие положения
ЕСТД; группа 1 — основополагающие стандарты; груп-
па 2—классификация и обозначение технологических
документов; группа 3 — правила учета применяемости
20*
307
деталей, изделий, технологической оснастки; группа 4 —
правила оформления технологической документации,
группа 5 — правила оформления технологических доку-
ментов на испытание и контроль
К технологическим документам относятся графиче-
ские и текстовые документы. Документы подразделяют-
ся на виды: маршрутная карта «МК»; карта эскизов
«КЭ»; технологическая инструкция «ТИ»; комплектовоч-
ная карта «КК»; ведомость материалов «ВМ»; карта
технологического процесса «КТП»; операционная карта
«ОК»; ведомость операций «ВОП».
В комплекте технологических документов на изделие
основные документы — маршрутная карта и карта тех-
нологического процесса. Маршрутная карта — это тех-
нологический документ, содержащий описание техноло-
гического процесса изготовления или ремонта изделия
по всем операциям различных видов в технологической
последовательности с указанием данных об оборудова-
нии, оснастке, материальных и трудовых нормативах в
соответствии с установленными формами. Карта техно-
логического процесса — это технологический документ,
содержащий описание технологического процесса изго-
товления или ремонта изделия (включая контроль и
перемещение) по всем операциям одного вида работ, вы-
полняемым в одном цехе в технологической последова-
тельности с указанием данных о средствах технологиче-
ского оснащения и материальных нормативах.
§ 83. Стандартизация единиц измерений
Государственная система обеспечения единства из-
мерений (ГСП) состоит из комплексов нормативно-тех-
нических документов, регламентирующих единицы физи-
ческих величин, воспроизведение единиц физических ве-
личин с помощью эталонов, проведение государственных
испытаний средств измерений, проведение поверки,
оформление и представление результатов измерений.
Основными нормативно-техническими документами
ГСИ являются государственные стандарты
Измерительное дело включает в себя три основных
направления: приборостроение, метрологическую служ-
бу и эксплуатацию измерительного хозяйства.
Общесоюзным органом государственного управления,
«существляющим руководство измерительным делом в
308
стране, является Государственный комитет стандартов
Совета Министров СССР. Он несет ответственность за
состояние и дальнейшее развитие стандартизации и из-
мерительного дела, за обеспечение единства и правиль-
ности измерении в стране, проведение единой техниче-
ской политики в области измерительного дела.
Для обеспечения единства измерении необходима
тождественность единиц, в которых проградуированы
все средства измерении. Размеры единиц воспроизводят-
ся, хранятся и передаются с помощью эталонов и образ-
цовых средств измерений. Эталон представляет собон
средство измерения, обеспечивающее воспроизведение и
хранение единицы физической величины с целью пере-
дачи размера единицы образцовым, а от них рабочим
средствам измерений.
Историческое развитие метрической системы шло по
отраслевому принципу. Каждая отрасль знания выбира-
ла удобные для себя единицы и системы единиц. Много-
образие применяемых систем единиц измерений затруд-
няло повышение точности производимых измерений и
соблюдение их единообразия, приводило к необходимо-
сти перевода числовых значений измеряемых величин из
одной системы единиц в другие. Совместными усилиями
ученых многих стран в I960 г. на XI Генеральной кон-
ференции по мерам и весам была принята единая уни-
версальная международная система единиц СИ.
Международная система единиц (СИ) введена в Со-
ветском Союзе для предпочтительного применения во
всех областях науки и техники с 1 января 1963 г. Един-
ство и универсальность системы СИ базируются на ше-
сти основных единицах, приведенных в табл. 52.
52. Основные единицы СИ
Величина Наименование Обозначение
русское меячД) на- родное
Длина метр М
Масса килограмм КГ £3
Время секунда с S
Сила электрического тока ампер А А
Термодинамическая темпера- кельвин К к
тура
Сила света кандела кд cd
309
Поверкой мер и измерительных приборов называют
совокупность действий, выполняемых для определения
или оценки погрешностей средства измерений. Основной
операцией поверки средств измерений является опреде-
ление их погрешностей. Поверка может производиться
государственными метрологическими институтами, ла-
бораториями государственного надзора за стандартами
и измерительной техникой и органами ведомственного
надзора.
На государственные метрологические институты и
лаборатории возложены функции обеспечения единства
мер и измерений в стране. Ведомственные поверочные
организации проверяют более оперативно широкий круг
рабочих средств измерений.
При государственной поверке выдается свидетельст-
во, которое в ряде случаев заменяется наложением го-
сударственного поверительного клейма. Периодичность
обязательной государственной поверки устанавливается
государственными стандартами и правилами Госстан-
дарта СССР.
§ 84. Стандартизация и качество продукции
Повышение качества продукции является одной из
важнейших задач, стоящих перед нашей промышленно-
стью. На предприятиях разрабатываются и осуществля-
ются мероприятия по всемерному улучшению качества
продукции на основе достижений современной науки и
техники. Во всех звеньях производства укрепляется го-
сударственная дисциплина и повышается ответственность
за строгое соблюдение ГОСТов по качеству продукции.
Систематически пересматриваются и обновляются дейст-
вующие стандарты и технические условия в первую оче-
редь па сырье, материалы и комплектующие изделия, от
которых в значительной степени зависит качество ма-
шин, приборов и оборудования.
Под качеством продукции понимается совокупность
ее полезных свойств, определяющих способность продук-
ции удовлетворять определенные потребности в соответ-
ствии с ее назначением. Потребительские свойства изде-
лий характеризуются показателями качества. Показате-
ли качества выпускаемой продукции подвергаются
проверке на соответствие их требованиям, установленным
в действующих стандартах, технических условиях или
310
чертежах. Терминология основных понятий качества про-
дукции установлена ГОСТом 15467—70 «Качество про-
дукции. Термины».
Важнейшими показателями качества продукции яв-
ляются надежность и долговечность. Под надежностью
продукции понимается ее возможность безотказно рабо-
тать при соответствующих условиях эксплуатации на
протяжении установленного срока службы. Долговеч-
ность — это свойство изделия сохранять работоспособ-
ность до предельного состояния с необходимыми переры-
вами для технического обслуживания. Показателями
долговечности являются срок службы и срок службы до
первого капитального ремонта.
Большое значение для выпускаемых изделий имеет
безотказность. Безотказность — это свойство изделия со-
хранять работоспособность в течение заданного срока
без вынужденных перерывов.
Важной характеристикой выпускаемых изделий яв-
ляется ремонтопригодность — свойство изделия, заклю-
чающееся в его приспособленности к предупреждению,
обнаружению и устранению отказов и неисправностей
путем проведения технического обслуживания — ремон-
тов. Нарушение требований, предъявляемых к качеству
изготовляемой продукции, приводит к увеличению затрат
на производство.
Проверка соответствия выпускаемой продукции уста-
новленным техническим требованиям называется техни-
ческим контролем. Контрольные операции на производ-
стве выполняют рабочие, бригадиры, мастера, а также
специальный персонал — работники заводского отдела
технического контроля (ОТК)- В зависимости от кон-
кретных задач, стоящих перед техническим контролем,
различают следующие его виды: профилактический, при-
емочный, комплексный и специальный. Профилактиче-
ский контроль имеет целью предупреждение появления
брака в процессе производства продукции. Приемочный
контроль осуществляется с целью выявления брака.
Комплексный контроль решает обе задачи — профилак-
тики и приемки.
Стремление резко сократить объем контрольных ра-
бот при одновременном повышении надежности контро-
ля нашло свое выражение в создании комплексных мето-
дов контроля, которые позволили бы использовать ре-
зультаты контроля как в целях приемки продукции, так
311
и в целях обеспечения высокого качества продукции в
процессе ее изготовления. К числу разновидностей этого
метода относятся кольцевой контроль и статистические
методы контроля в хоте производства. Кольцевой
контроль предусматривает регулярный обход контроле-
ром закрепленных за ним рабочих мест по заранее раз-
работанному графику, прием продукции партиями не-
посредственно у рабочих мест и немедленную отправку с
рабочих мест принятой и забракованной продукции.
Статистические методы контроля представля-
ют собой особую группу методов, отличающихся науч-
ным и экономическим обоснованием режимов, четкой их
регламентацией. Статистический анализ предусматривает
определенный порядок контроля качества продукции и
параметров технологического процесса, а также исполь-
зование специальных приемов обработки полученных
данных с применением математической статистики и тео-
рии вероятности. Эти методы относятся к числу наибо-
лее прогрессивных и могут быть успешно использованы
при организации профилактического, приемочного и
комплексного контроля.
Контроль за качеством выпускаемой продукции на
предприятии осуществляет отдел технического контроля
(ОТК). Он призван обеспечивать выпуск комплектной
доброкачественной продукции, предупреждать брак и
активно участвовать в работе по улучшению качества
продукции. Одним из важнейших средств повышения ка-
чества продукции является ее государственная аттеста-
ция.
Аттестация промышленной продукции осуществля-
ется на основе положений Единой системы аттестации
качества промышленной продукции (ЕСАКП). Аттеста-
ция промышленной продукции проводится государствен-
ными аттестационными комиссиями по трем категориям
качества: высшей, первой и второй.
К высшей категории качества относится
промышленная продукция, которая по технико-экономи-
ческим показателях; превосходит или соответствует луч-
шим отечественным и мировым достижениям, является
конкурентоспособной на внешнем рынке, имеет повы-
шенные показатели качества, соответствует стандартам.
На промышленную продукцию высшей категории выда-
ется свидетельство о присвоении продукции государст-
венного Знака качества.
3J2
К первой категории относится промышленная
продукция, которая по технико-экономическим показате-
лям соответствует современным требованиям стандар-
тов и удовлетворяет потребностям народного хозяйства
и населения страны.
Ко второй категории относится промышленная
продукция, которая по технико-экономическим показа-
телям не соответствует современным требованиям народ-
ного хозяйства и населения страны, морально устарела
и подлежит модернизации или снятию с производства.
На предприятиях планы повышения качества выпу-
скаемой продукции предусматривают конкретные зада-
ния по освоению и увеличению производства изделий
высшей категории качества, улучшению потребительских
свойств выпускаемых изделий, соответствующих требо-
ваниям стандартов.
На основе утвержденных планов предприятий осуще-
ствляется внутризаводское планирование повышения
качества продукции. В планах цехов и участков преду-
сматриваются задания и мероприятия по повышению ка-
чества продукции, подготовке к государственной аттеста-
ции качества изделий, предупреждению брака. Экономия
и дополнительные затраты, связанные с повышением
качества продукции, отражаются в техпромфинплане
предприятия.
Важнейшей частью повышения качества продукции
является стимулирование. Так, на продукцию, которой в
установленном порядке присвоен Государственный знак
качества, утверждаются новые оптовые цены и времен-
ные надбавки к ценам. Экономическое стимулирование
предприятий обязательно предполагает повышение лич-
ной заинтересованности работников в улучшении качест-
ва продукции.
Наибольшее распространение получило премирова-
ние рабочих за бездефектное изготовление продукции и
сдачи ее с первого предъявления. Материальное поощ-
рение за высокое качество продукции сочетается с мо-
ральным. На предприятиях широко используются раз-
личные формы морального поощрения: присвоение зва-
ния лучшего рабочего по профессии, представление
права пользования личным клеймом, награждение по-
четными знаками.
313
Контрольные вопросы
1 В чем сущность стандартизации и ее значение?
2 Какие бывают стандарты и их характеристика?
3 Как построена Единая система технологической подготовки
прои!водства?
4 . Перечислите основные единицы Международной системы еди-
ниц /СИ).
5 . Как производится аттестация качества продукции?
ЛИТЕРАТУРА
Ас и невская Г. А. и др Газопламенная обработка метал-
лов Изд. 2-е. «Высшая школа», М., 1975.
Быков В. В, Файзулина Т. С. Газопламенные горелки.
«Машиностроение», М., 1974.
ГлизманенкоД. Л. Газовая сварка и резка металлов. Изд.
8-е. «Высшая школа», М, 1975.
Некрасов Ю. И. Газы-заменители ацетилена. «Машинострое-
ние», М., 1974.
Соколов И. И., Гисин II. И. Руководство для сварщиков.
«Средне-Уральское книжное издательство», Свердловск, 1973.
Спектор О. Ш. Кислородно-флюсовая резка. «Машинострое-
ние», М, 1974.
Т р о ф и м о в А. А., Сухинин Г. К. Машинная кислородная
резка. «Машиностроение», М„ 1974.
Трофимов А. А., Сухинин Г. К. Ручная кислородная рез-
ка.-«Машиностроение», М., 1974.
Ш е б е к о Л. П., Я к о в л е в А. М. Контроль качества сварных
соединений. «Изд-во литературы по строительству», М., 1972.
Стр
Глава XIII Сварка цветных металлов и сплавов . , . . 248
§ 62 Сварка меди , 248
§ 63 Сварка латуни .................................251
§ 64 Сварка бронзы..................................254
§ 65 Сварка никеля ............................. ... 255
§ 66 Сварка свинца................................ . 256
§ 67 Сварка алюминия . ... . . 257
§ 68 Сварка магниевых сп 1авов . . .........262
Глава XIV Газопламенная наплавка и пайка..................265
§ 69 Общие сведения о наплавке.......................265
§ 70 Наплавка цветных металлов.......................265
§ 71 Наплавка твердыми сплавами......................267
§ 72 Пайка металлов .................270
Глава XV Дефекты сварных швов и их контроль .... 273
§ 73 Дефекты сварных соединений н причины их образо-
вания . 273
§ 74 Контпоть качества сварных швов и соединении . 277
§ 75 Радиационные методы контроля 282
§ 76 Правила аттестации сварщиков для допуска их к от-
ветственным работам .... . 288
Глава XVI Техника безопасности и противопожарные меро
приятия 291
§ 77 Вредности н опасности при газовой сварке и резке 291
§ 78 Основные правила техники безопасности при газо
вой сварке и резке металлов . . . . 292
§ 79 Противопожарные мероприятия . . . 300
§ 80 Оказание первой помощи при несчастных случаях 301
Глава XVII Сведения по стандартизации и контролю качест-
ва продукции ... . 302
§ 81 Стандартизация ее особенности и задачи . 302
§ 82 Организация технологической подготовки производ-
ства ... . 306
§ 83 Стандартизация единиц измерений ............... 308
§ 84 Стандартизация и качество продукции.............310
Литература.............................................. 315
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр
Введение................................................... 3
Глава I Краткие сведения о сварке и резке металлов ... 5
§ 1. Сущность и преимущества процесса сварки .... 5
§ 2 Основные виды сварки металлов............... 6
§ 3. Газовая сварка и пайка металлов ........... 11
§ 4 Сущность процесса резки металлов................. 12
Глава II Сварные соединения и швы......................... 13
§ 5 Виды сварных соединений........................... 13
§ 6. Виды сварных швов.......................... 15
§ 7 Обозначение сварных швов на чертежах и расчет
сварных соединений............................... 17
Глава III Материалы, применяемые прн газовой сварке и рез-
ке метатлов ......................................... 21
§ 8 Свойства кислорода и способы его получения . , 21
§ 9 Карбид кальция.................................. 23
§ 10 Ацетилен и другие горючие газы ....... 24
§ 11 Флюсы............................................. 31
§ 12. Сварочная проволока............................... 33
Глава IV Оборудование и аппаратура для газовой сварки 36
§ 13 Ацетиленовые генераторы........................... 36
§ 14. Предохранительные затворы и химические очистители 53
§ 15 Баллоны для сжатых газов.......................... 60
§ 16 Запорные вентили для баллонов с газами .... 66
§ 17. Редукторы для сжатых газов........................ 68
§ 18 I азораспределительные рампы, рукава, трубопроводы 79
§ 19 Сварочные горелки, их назначение и устройство . 82
§ 20. Правила обращения с горелками..................... 91
Глава V. Сварочное пламя................................... 93
§ 21 Виды сварочного пламени .......... 93
§ 22 Металлургические процессы при газовой сварке . . 99
§ 23 Влияние нагрева сварочного пламени иа структуру
сварного шва и зону термического влияния ... 101
§ 24 Тепловое взаимодействие пламени с металлом . , 103
Глава VI Технология газовой сварки ....................... 104
§ 25 Области применения и способы газовой сварки . . 104
§ 26 Сборка изделий под сварку, сварка в различных
пространственных положениях.......................... 109
316
Стр.
§ 27 Техника па юления сварных швов ................ 112
§ 28 Деформации и напряжения при сварке............. 113
§ 29 Термическая обработка сварных соединений 116
§ 30 Сварка листового материала труб и ремонтная
сварка . 118
§ 31 Сварка сосудов и газопроводов.................. 121
Гпова VII Аппаратура дтя кислородной резки................124
§ 32 Основные устовия резки металлов ............... 124
§ 33 Резаки для ручной резки ............. 128
§ 34 Керосинорезы ................. 135
§ 35 Вставные и специальные резаки.................. 144
§ 36 Правила обращения с резаками .................. 147
§ 37 Машины для кислородной резки....................150
Глава VIII Технология кислородной резки.................. 164
§ 38 Основные сведения о технике резки.............. 164
§ 39 Кислородная резка стали ...... 168
§ 40 Точность и качество резки 171
§ 41 Особенности технологии резки различных профили
металла . . 173
§ 42 Технология машинной резки ..................... 175
§ 43 Поверхностная резка металлов .... 178
Глава IX Технология и аппаратура кислородно флюсовой
резки 180
§ 44 Сущность процесса кислородно флюсовой резки 180
§ 45 Аппаратура для кислородно флюсовой резки 183
§ 46 Кислородно флюсовая резка высоколегированных
сталеи 193
§ 47 Кислородно флюсовая резка бетона и железобетона 197
Глава X Технология и аппаратура газоэлектрической резки 200
§ 48 Сущность процесса и области применения газоэ ,ек
трическои резки 200
§49 Кислородно дуговая резка плавящимся электродом 201
§ 50 Воздушно-дуговая резка . ... 202
§ 51 Плазменно-дуговая резка метал юв . . . . 204
§ 52 Технология плазменно-дуговой резки...............211
§ 53 Подводная резка металлов . . 214
Глава XI Сварка углеродистых и легирован! ых сталей 219
§ 54 Основные свойства углеродистых п легированных
статей . 219
§ 55 Свариваемость стали 224
§ 56 Сварка углеродистых сталей . . . . 228
§ 57 Сварка легированных сталей . ... 231
Глава XII Сварка чугуна ...................................235
§ 58 Характеристика и классификация чугхнов . . . 235
§ 59 Горячая сварка чугуна .... 239
§ 60 Сварка чугуна с местным подогревом . . 242
§ 61 Холодная сварка чугуна ......................... 243
317