О производстве литья

Газовая сварка заключается в расплавлении свариваемых и присадочных материалов в пламени, возникающем в результате сгорания легковоспламеняющегося газа в смеси с кислородом, обычно используется ацетилен. По сравнению с дуговой сваркой газовая сварка малоэффективна.  Газовая сварка используется при производстве тонких стальных изделий толщиной до 5 мм, при сварке цветных металлов и их сплавов, при исправлении дефектов в чугунном и бронзовом литье, а также при различных ремонтных работах.

 Газовая сварка —  газы

Кислород используется в трех классах: технический газ первого класса с чистотой 99,7%; второго класса с чистотой 99,5%; третьего класса с чистотой 99,2%. Примеси аргона и азота в техническом кислороде составляют 0,3-0,8%. Кислород при нормальной температуре представляет собой газ без цвета и запаха.  Температура сжижения кислорода при нормальном атмосферном давлении составляет -182,96°С, при — 218,4°С жидкий кислород переходит в твердое состояние. Когда горючие газы сжигаются в смеси с кислородом, температура пламени значительно повышается по сравнению с температурой пламени, образующейся при сжигании этих газов в смеси с воздухом. При нормальном атмосферном давлении и температуре 20°C вес 1 м3 газообразного кислорода составляет 1,33 кг. Из 1 л жидкого кислорода при испарении получается 790 л газообразного.  Жидкий кислород транспортируется в специальных теплоизолированных емкостях — цистернах, газообразный — в стальных баллонах под давлением 15 МПа.  При контакте с маслами кислород взрывается.

Ацетилен — это химическое соединение, химическое соединение углерода с водородом (химическая формула C2N2). Температура пламени при горении в смеси с кислородом достигает 3200°С. При нормальном атмосферном давлении и температуре 20°С масса 1 м3 ацетилена 1,091 кг превращается в жидкость при температуре от -82,4°С до -83,6°С, при температуре от — При температуре около 85 ° C он переходит в твердое состояние. В жидком и твердом состояниях ацетилен очень взрывоопасен и взрывается при трении или ударе. При нагревании до 200-300 ° C ацетилен превращается в бензол. В газообразном состоянии ацетилен взрывоопасен при повышении давления до 0,2 МПа и температуры до 450-500°C, а также в смеси с кислородом или воздухом.  Ацетилен-кислородная смесь является взрывоопасной, если она содержит 2,8-93% ацетилена. Ацетилен транспортируется в стальных баллонах под давлением 1,9 МПа.

Получают ацетилен из карбида кальция, воздействуя на него водой. При реакции с водой 1 кг карбида кальция дает 230-280 литров ацетиленового газа. В результате реакции получают газообразный ацетилен C2N2 и гашеную известь Ca (OH) 2.

СаС2 + 2Н2О = С2Н2 + Са (ОН)2 .

Карбид кальция получают в электрических печах при температуре 1900-2300°C путем плавления извести и кокса. Карбид кальция транспортируется в специальных герметично закрытых стальных барабанах. Вес барабанов из карбида кальция может составлять от 50 до 130 кг. Помимо ацетилена, используются и другие легковоспламеняющиеся газы, свойства которых приведены в табл.

Газовая сварка — оборудование 

Ацетиленовые генераторы — это устройства, предназначенные для получения ацетилена из карбида кальция. Ацетиленовые генераторы различаются по мощности, устройству и системе регулирования взаимодействия карбида кальция с водой.

С точки зрения мощности генераторы находятся на 0,5;0,75;1,25;2,5;3,5;5;10;20;40;80;160; и 320 м3 / ч ацетилена. Генераторы делятся на подвижные и стационарные. Мобильные генераторы производятся с производительностью до 3 м3/ч, а стационарные генераторы производятся с более высокой производительностью. По системе регулирования взаимодействия карбида кальция с водой различают генераторы системы «карбид — вода», «вода – карбид», «вытеснение», комбинированные — «вода -карбид и вытеснение», «сухие».  В генераторах «Карбид в воде» карбид кальция подается в постоянном объеме воды. Количество образующегося газа регулируется количеством карбида кальция, добавляемого в воду.  Генераторы «превращают воду в карбид» в специальном зарядном устройстве, куда периодически подается вода для засыпки карбида.  Количество образующегося газа регулируется количеством подаваемой воды.  В »генераторах вытеснения» вода и карбид кальция периодически соприкасаются.  Эти генераторы также известны как «контактные». Количество образующегося газа регулируется путем изменения количества карбида, который вступает в контакт с водой, или путем изменения количества воды, которая вступает в контакт с карбидом кальция.   Комбинированные генераторы представляют собой комбинацию двух систем, таких как «вода на карбиде» и «вытеснение». В «сухих» генераторах при производстве ацетилена происходит дозирование как воды, так и карбида, в результате чего получается сухая известь.

Генераторы имеют низкое (0,01 МПа), среднее (0,01 – 0,15 МПа) и высокое (более 0,15 МПа) давление.

Основная техническая информация об ацетиленовых генераторах, используемых в промышленности, приведена в таблице.

Схема действия и работы передвижного генератора  низкого давления марки ГНВ-1,25 показана на рисунке.

Корпус 1 генератора разделен перегородкой 2 на две части.  В корпусе генератора размещена реторта 6, которая сообщается с нижней частью корпуса через кран 4 и резиновую трубку 5. К корпусу генератора прикреплен водяной затвор 9, который соединен с газовой полостью генератора краном 11, резиновым шлангом 12 и трубкой 13. Перед началом работы воду заливают в генератор при закрытом кране 4 и открытом кране 11.  Водяной затвор заполняется водой через воронку 10 до уровня контрольного крана 8. Корзина 7 загружается карбидом кальция и вставляется в реторту 6, которая плотно закрывается крышкой.  После этого генератор готов к работе.  Когда вы открываете кран 4, вода поступает в реторту по втулке 5.  Ацетилен, образующийся в результате реакции карбида кальция с водой, поступает из реторты 6 по трубке 3 в нижнюю часть генератора.   При этом ацетилен вытесняет воду из нижней части корпуса генератора вверх. Вода поступает в реторту до тех пор, пока уровень воды в генераторе не опустится до крана 4. При дальнейшем поступлении ацетилена из реторты в газовый баллон давление в генераторе и реторте повышается, но медленнее, поскольку вода из реторты нагнетается в конический сосуд 14, открытый сверху. Это несколько замедляет дальнейшее разложение карбида кальция и уменьшает выделение ацетилена. Ацетилен подается из генератора в горелку или резак через трубку 13, втулку 12 и водяной затвор 9. Когда газ удаляется, давление в генераторе падает. При этом вода из конусообразного сосуда снова поступает в реторту, интенсивность разложения карбида увеличивается, и, следовательно, увеличивается образование ацетилена. Генератор работает автоматически в зависимости от расхода газа.

 Газовая сварка — водяные затворы

Для защиты от взрывов ацетиленовых генераторов, а также газопроводов при централизованной подаче горючего газа сварочные столбы снабжаются специальными предохранительными устройствами, водозаборными заслонками, на случай отдачи.  Обратной реакцией называется внезапное воспламенение горючей смеси внутри газосварочной горелки или резака, которая затем распространяется по трубам к ацетиленовому генератору. Водяные заслонки устанавливаются только перед генераторами или перед газопроводами. Перед емкостями с ацетиленом не ставятся водяные заслонки.

Схема устройства водяного затвора и его работы при отдаче показана на рисунке.

 В цилиндрический корпус 1 водяного затвора приварены газоотводная труба 2 и предохранительная труба 3.  верхняя часть предохранительной трубки заканчивается воронкой 4, снабженной спусковым крючком 5.  Труба подачи газа опускается в корпус водяной заслонки глубже, чем предохранительная труба.  В верхней части водяной пробки имеется газоотводная трубка 6, по которой ацетилен из водяной пробки поступает в шланг и подается в газосварочную горелку или резак.  Под газоотводной трубкой расположен контрольный кран 7.  Перед началом работы в затвор заливается вода на высоту контрольного крана.

При работе ацетилен выводится из генератора по трубе подачи газа, поступает в воду в водонагревателе, а отводы поступают в верхнюю часть затвора. б. В верхней части затвора ацетилен подается по трубе подачи газа в горелку или резак.

В случае обратного удара пламя по шлангу достигает газоотводной трубки, а затем проникает в водяной клапан. Когда пламя попадает в водяной затвор, ацетилен в верхней части воспламеняется.  Воспламененный ацетилен давит на воду, которая просачивается в газопроводную трубу, закрывая доступ пламени к генератору. Горенье б. Поскольку уровень воды опускается ниже нижнего конца предохранительной трубки, продукты сгорания выбрасываются из затвора наружу через предохранительную трубку и воронку.  Это предотвратит вытекание воды из крышки.  После устранения отдачи давление в заслонке падает, и вода из трубки подачи газа опускается в корпус клапана.  При падении давления рис g подается в водяной затвор через защитную трубку

Выше описано, как работает водяной затвор низкого давления.  Принцип работы водяного затвора среднего давления немного отличается.В этих пробках вода при воспламенении ацетилена нажимает на специальный клапан, закрывающий газопроводную трубу, по которой ацетилен из генератора поступает в пробку.

Баллоны предназначены для хранения и транспортировки кислорода, ацетилена и других газов. Они представляют собой стальные сосуды с башмаком внизу, в верхней горловине со специальными клапанами. Конструкция кислородного и ацетиленового редукторов отличается , что исключает возможность неправильной установки кислородного редуктора на ацетиленовый редуктор и наоборот. На верхней сферической части цилиндров выбиты ваши паспортные данные.  Паспортные данные включают: тип баллона, заводской номер баллона, марку производителя, вес, емкость, рабочее и испытательное давление, дату изготовления, дату следующего испытания, внебиржевой штамп и штамп инспекции Госгортехнадзора.

Редукторы предназначены для снижения давления газа, удаляемого из цилиндра, до рабочего давления, подаваемого в резак горелки или резак 8. Редукторы могут быть однокамерными или двухкамерными, вертикальными, рамповыми и сетевыми. Из почтовых редукторов широко использовались кислородные редукторы РК-53, РК-53Б М, ГБО -60, КПД-60 и ацетиленовые редукторы РА-55, РД-2АМ, АБО-5, АБД-5.  Для пропан– бутановых редукторов используются РД-1БМ, ДПП-1-65, ПБО-5.   Принцип работы и устройство трансмиссии приведены на рис.

Газ из баллона поступает в камеру 1 высокого давления, а затем через зазор между клапаном 2 и седлом клапана поступает в камеру 5 низкого давления. При этом в камеру низкого давления подается небольшой объем газа, который расширяется в ней и давление газа уменьшается.  Требуемое давление газа в камере низкого давления регулируется путем изменения зазора между клапаном 2 и седлом клапана. Этот зазор можно изменить с помощью регулировочного винта 7. При ослаблении винта пружины 6 и 4 сжимаются, клапан 2 поднимается, и количество газа, поступающего в камеру 5 низкого давления, увеличивается; при ослаблении винта количество газа уменьшается.  Когда газ удаляется из баллона, давление в баллоне падает, но, несмотря на это, трансмиссия поддерживает постоянное рабочее давление. Например, при уменьшении отбора газа из редуктора давление в камере 5 увеличивается, при этом газ сильнее давит на диафрагму 8, которая давит на пружину 6, а пружина 4 прижимает клапан 2 к седлу. Следовательно, из камеры 1 в камеру 5 будет поступать меньше газа. По мере увеличения отбора газа из редуктора давление в камере 5 падает. В этом случае пружина 6 через мембрану 8 и задвижку 3 сильнее нажимает на клапан 2 и больше открывает его, увеличивая подачу газа из камеры 1 высокого давления в камеру 5 низкого давления.  Таким образом, трансмиссия автоматически поддерживает постоянное заданное рабочее давление независимо от того, снижается ли давление в баллоне и уменьшается или увеличивается отвод газа из трансмиссии.

Рукава (шланги). Для подачи газа в горелки или резаки используются специальные рукава из вулканизированной резины с одним или двумя тканевыми уплотнениями.  Шланги предназначены для работы при температуре окружающей среды от + 50 до — 33 °C. Для работы при более низких температурах используются специальные шланги из морозостойкой резины, которые выдерживают температуру до — 65°C.

Существует три типа шлангов в зависимости от их назначения и условий работы:

L- Для подачи ацетилена, городского газа и других легковоспламеняющихся газов при рабочем давлении не более 06 МПа;

Лл — для подачи жидкого горючего -керосина и бензина при рабочем давлении не более 0,6 МПа;

lll — для подачи кислорода при рабочем давлении не более 1,5 МПа.

Испытательное давление для шлангов l и ll составляет 0,75 МПа, а для шлангов lll — 1,875 МПа. Для шлангов типов l и ll запас прочности по отношению к рабочему давлению должен быть как минимум в три раза больше.

Трубки изготавливаются с внутренним диаметром 8,9,13 и 16 мм.

Трубки с внутренним диаметром 6 мм используются для горелок малой мощности, таких как GSM-55 и «Штерн».  Для горелок и резаков нормальной и высокой мощности используются трубки с внутренним диаметром 9, 12 и 16 мм.

По всей длине на шланги наносится сплошная полоса несмываемой краски. На шлангах для горючих газов полоса красная, для жидких горючих газов желтая, на шлангах для кислых газов синяя.

Длина шлангов для газосварочных столбов должна составлять 8-20 м, а в крайних случаях — до 50 м, так как при длине более 20 м потери давления в шлангах увеличиваются.  Поверхность шлангов должна быть защищена от проколов и повреждений во время эксплуатации.  Проколы в шлангах могут привести не только к утечке газа, но и к взрыву.  Если шланг лопнет или загорится, вам необходимо немедленно погасить пламя горелки или горелки, а затем закрыть клапаны цилиндров.

Шланги крепятся к горелкам, резакам и редукторам с помощью специальных хомутов.

Горелки являются основным рабочим инструментом для сварочных работ.  Горелки выпускают безинжекторные и безинжекторные, более распространенными являются инжекторные горелки, см. Рис.

 Горелка состоит из ацетиленового патрубка 1, кислородного патрубка 2, ручки 3, клапана для ацетилена 4, клапана для кислорода 5, корпуса 6, гайки 7, смесительной камеры 8, наконечника 9, мундштука 10.  Кислород и ацетилен подаются по трубкам к горелкам, которые надеваются на кислородный и ацетиленовый ниппели.  Подача газа регулируется кислородными или ацетиленовыми клапанами. В корпусе горелки находится инжектор ll, через центральное отверстие которого кислород поступает в смесительную камеру при избыточном давлении 0,1-0,4 МПа.  Ацетилен подается в смесительную камеру снаружи инжектора с помощью всасывания, которое создает кислород, который быстро выходит из инжектора.  Кислород и ацетилен смешиваются в смесительной камере, и горючая смесь вытекает из мундштука, который поджигается на выходе.

  Технология газовой сварки

Чтобы получить хорошее качество шва при газовой сварке, вам необходимо правильно выбрать присадочный металл, мощность горелки, номер наконечника и сварочное пламя. Присадочный металл выбирается в зависимости от химического состава свариваемого металла. Емкость горелки Номер наконечника выбирается исходя из толщины свариваемого металла. Обычно наконечники указывают толщину свариваемого металла, для которого предназначен этот наконечник.  Газовое сварочное пламя оказывает большое влияние на качество сварного шва.  В зависимости от соотношения кислорода и ацетилена в горючей смеси пламя пота может быть нормальным, окисляющим и карбонизирующим.

Нормальное и восстанавливающее пламя получается при соотношении ацетилена и кислорода от 1: 1 до 1: 1,3. В большинстве случаев при сварке используется обычное пламя, которое способствует раскислению сварочной ванны и получению качественного сварного шва.  Окислительным называется пламя, в котором присутствует избыток кислорода.  Такое пламя сильно окисляет металл сварочной ванны, способствует пористости и плохому качеству сварного шва.  Пламя с избытком ацетилена имеет желтый цвет и имеет удлиненную дымовую вспышку. Он карбонизирует металл сварочной ванны. Обычное ацетилен-кислородное сварочное пламя см. На рис.

ядро разделено на три четко выраженные зоны 6, зону восстановления и факел. Ядро имеет форму округлого, ярко светящегося конуса.  Он состоит из светящихся частиц углерода, которые сгорают при выходе из внешней части активной зоны . Расстояние от конца мундштука до конца сердечника (длина сердечника) зависит от скорости истечения горючей смеси из горелки.

Зона восстановления состоит в основном из окиси углерода и водорода, образующихся в результате сжигания ацетилена:

C2N2 + O2 = 2CO + H2.

Эта зона имеет более темный цвет по сравнению с ядром. Максимальная температура пламени находится в зоне восстановления на расстоянии 2-3 мм от сердечника, поэтому эта часть пламени расплавляет свариваемый металл.

Факел расположен за зоной восстановления и имеет удлиненную коническую форму.  Факел состоит из углекислого газа и водяных паров, образующихся в результате сжигания окиси углерода и водорода из зоны восстановления.  Сжигание окиси углерода и водорода происходит за счет окружающего атмосферного воздуха.

2СО + Н₂ + 1.5О₂ = 2СО₂ + Н₂О.

В объеме факела находится азот, поступающий из окружающего воздуха.  Для сварки металла различной толщины используется разная мощность сварочного пламени, характеризующаяся часовым расходом ацетилена в литрах, который приходится на 1 мм толщины свариваемого металла.

При сварке пламя не только плавит металл, но и защищает расплавленную ванну от вредного воздействия кислорода и азота атмосферного воздуха.  Поэтому при сварке необходимо, чтобы расплавленный основной металл и конец присадочного металла постоянно находились в зоне уменьшения пламени.  Изменяя угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла, можно изменить интенсивность плавления свариваемого металла.  Наиболее интенсивно металл плавится при расположении мундштука перпендикулярно поверхности металла.  При сварке очень тонких и особенно легкоплавких металлов мундштук расположен почти параллельно поверхности свариваемого металла.

При необходимости горелка может перемещаться в направлении сварки, по прямой линии или поперечными и круговыми движениями. При сварке тонколистового металла и кромочно-гофрированных соединений горелка перемещается по прямой линии без поперечных колебаний.

При сварке горелку можно перемещать справа налево и слева направо.  При сварке присадочный металл перемещается справа налево, в то время как мундштук горелки и сварочное пламя перемещаются назад.

. При сварке слева направо мундштук горелки и сварочное пламя перемещаются вперед, за ними находится присадочный металл.  Использование конкретного процесса сварки в большей степени зависит от практических навыков сварщика.

Газовая сварка выполняется в различных пространственных положениях: внизу, вертикально, горизонтально и потолочно.