Технология газовой сварки и резки металлов

Министерство образования Российской Федерации
Томский государственный
архитектурно-строительный университет
ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ
И РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ
Методические указания
Составители Д. В. Лычагин,
Ю. В. Заика, А. И. Корочкина
Томск 2004
Технология газовой сварки и резки металлов: Мстодичссхис указания / Сост.
Д. В. Лычагин. Ю. В. Заика. А. II Корочкина. Томск: Изд-во Томскою архитектурно-строительного университета, 2004. - 35 с.
Рецензент ст. преп Р. А. Козырева.
Редактор Т. С Володина
Методические указания предназначены для проведения практических занятий по к>реу "Технология конструкционных материалов" (ОПД.Ф.03.02) для всех
специальностей и 'Технология строительных и монтажно-заготовительных проиесеов" (СД14) для студентов специальностей 290700 - «Теплогазоснабжение.
вентиляция и охрана воздушного бассейна».
11ечатается по решению методического семинара кафедры «Машины, оборудование и технология деревообработки» № 1 от 29.04.2004.
Утверждены и введены в действие проректором по учебной работе
О.Г. Кумпяком
с 01.06. 2<ХМ
до 31.12. 2008
Изд. Лиц № 021253 от 31.10.97 Подписано в печать 28.09 97 Формат 60x90/16
Бумага офсет. Гарнитура Тайме, печать офсет. Уч.-изд. л. 1.8. Тираж 200 экз.
Заказ
Изд.-во ТТАСУ, 634003, г. Томск, аз. Соляная, 2
Отпечатано с оригинат-макета в 0011 ТТАСУ
634003. г. Томск, ул. Партизанская, 15
Цель работы: познакомиться с сущностью и режимами газовой сварки и резки металла и порядком проведения техникожономических расчетов.
1. СУЩНОСТЬ ГАЗОВОЙ СВАРКИ МЕТАЛЛОВ
Газовая сварка является одним из видов сварки металлов
плавлением, при котором источником теплоты служит сварочное пламя.
Процесс сварки может производиться как с введением
присадочной проволоки в ванну расплавленного металла, так
и без нес. Процесс газокислородной резки основан на свойстве металлов и их сплавов сгорать в струе технически чистого
кислорода.
В настоящее время наиболее широкое применение газовая сварка получила при производстве тонкостенных конструкций из простых углеродистых или специальных сталей в
самолетостроении, и отчасти в автомобильной промышленности, при монтаже различных трубопроводов, главным образом
малых диаметров, тонкостенных сосудов и т. д.
2. ОБОРУДОВАНИЕ
Для производства работ по газовой сварке и резке сварочные посты должны иметь следующие оборудование и инвентарь: ацетиленовый генератор или баллон с горючим газом; кислородный баллон; редукторы (кислородный и для горючего i-аза) для понижения давления газа, выходящего из
баллона и подаваемого в сварочную горелку или резак: сварочную горелку и резак с набором сменных наконечников;
шланги для подачи горючего газа и кислорода в горелку или
резак; комплект инструментов сварщика, очки с защитными
стеклами; спецодежда сварщика. Кроме сварочного оборудования сварщик может использовать приспособления, необходимые для сборки изделий под сварку (зажимы, центраторы и
т. д.), а для сварки использовать специальный сварочный стол.
Э. КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГОРЕЛОК
И РЕЗАКОВ
1. Инжекторная горелка. Принципиальное устройство
инжекторной горелки показано на рис. 1. По шлангу и трубке
б к вентилю 5 и через него в инжектор 4 поступает кислород.
Вытекая с большой скоростью из инжектора в смесительную
камеру 3, струя кислорода создает разрежение, вызывающее
подсос ацетилена. Ацетилен поступает по шлангу через соединительный ниппель 7, а затем через корпус горелки в смесительную камеру, где образует с кислородом горючую смесь.
Полученная смесь по трубке наконечника 2 поступает в
мундштук / и, выходя в атмосферу, при сгорании образует
сварочное пламя.
2
L
Рис. 1. Схема инжекторной газовой горелки
2. Ацегнлено-киелородный резак инжекторного тина.
В резак (рис. 2) ацетилен подается по шлангу через ниппель /,
а кислород через ниппель 2. От ниппеля 2 кислород идет по
двум направлениям. Одна часть кислорода поступает в инжектор, а затем в смесительную камеру. Здесь образуется горючая часть кислорода с ацетиленом, засасываемым через
ниппель 1. Горючая смесь проходит по трубке 6, выходит через кольцевой зазор между внутренним и наружным мундштуком 5 и создает подогревательное пламя. Другая часть кислорода через трубки 3 и 4 поступает в центральное отверстие
внутреннего мундштука 5 и образует струю режущего кислорода, сжигающую металл и выдувающую его из зоны резания.
E
l
-3
л
эрючая смесь
* Режущий кислород
Рис. 2. Схема ацетилсно-кислородного резака
инжекторного типа
4. МАТЕРИАЛЫ
1. Газы для сварки и резки металлов. Кислород при
газовой сварке применяется для получения горючей смеси.
Способствует интенсивному горению горючих газов и получению высокотемпературного пламени.
Водород - газ без цвета и запаха, в смеси с кислородом
или воздухом образует взрывчатую смесь, поэтому требует
строго соблюдения правил техники безопасности. Водород
получают электролизом воды или в специальных водородных
генераторах путем воздействия серной кислоты на железную
стружку или цинк. Температура пламени ^ = 2100 °С.
Пиролизиый газ - смесь газообразных продуктов термического разложения нефти, нефтепродуктов или мазута. Содержит вредные сернистые соединения, вызывающие коррозию мундштуков горелок и резаков, поэтому требует тщательной очистки. Температура пламени t ^ , - 2300 °С.
Ацетилен в газосварочном производстве получил наибольшее распространение благодаря важным для сварки качествам. Ацетилен - взрывоопасный газ при следующих условиях: нагревании до 480...500 °С, давлении 0,14...0,16 МПа,
при наличии от 2.3 до 80.7 % ацетилена в смеси с воздухом;
наличии от 2,8...93 % ацетилена в смеси с кислородом. Применение ацетилена и его заменителей при газовой сварке для
различных металлов и сплавов приведено в табл. 11.1. Температура пламени t a i = 3150 °С.
Эффективность использования газа и мощность пламени
зависят от химическое состава свариваемого металла и от
способа сварки, определяя тем самым величину расхода газа
за единицу времени на единицу длины шва q. 11римерные значения q для левого и правого способов сварки приведены в
габл. П.2.
2. Присадочная проволока. Для улучшения механических свойств металла шва изделий из малоуглеродистой стали
применяется легированная присадочная проволока. Для заполнения пространства между свариваемыми деталями применяется присадочная проволока. Марку присадочной проволоки выбирают в -зависимости от химического состава свариваемого металла.
5. СВАРОЧНОЕ ПЛАМЯ
Сварочное пламя образуется при сгорании выходящей из
мундштука горелки смеси горючего газа с кислородом. Свойства сварочного пламени зависят от того, какой горючий газ
подается в горелку и при
каком соотношении кислорода и горючего газа
создается смесь.
Нормальное
пламя
теоретически должно получаться при объемном
отношении
количества
ацетилена к кислороду
1,1... 1,3. Это пламя способствует
раскислению
металла сварочной ванны
и получению качественного сварного шва.
Нормальное
ацетиле но-кислород мое
пламя
Рис. 3. Структура нормального
состоит
из трех зон
ацетилено-кислородного
(рис. 3): ядра (зона 1), воспламени
становительной зоны II и
факела (зона III).
Окислительное пламя получается при избытке кислорода, когда в горючей смеси па один объем ацетилена
приходится более 1,3 объема кислорода. Сваривать таким
пламенем стали нельзя, так как наличие в пламени избыточного кислорода приводит к окислению расплавленного металла шва, а сам шов получается хрупким и пористым.
Науглероживающее пламя получается при избытке ацетилена, когда в смесительную камеру горелки на один объем
ацетилена подастся менее 1,1 объема кислорода. Таким пламенем пользуются для науглероживания металла шва или
восполнения выгорания углерода.
Регулирование сварочного пламени производится по его
форме и окраске.
Важным показателем сварочного пламени является его
тепловая мощность.
6. ТИПЫ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ШВОВ.
ИХ КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
В зависимости от толщины металла рекомендуется проводить специальную подготовку кромок под сварку. При
сварке металла малой толщины, до 2 мм, большое распространение получило соединение встык с отбортовкой кромок,
выполняемое без присадочного металла (рис. 4. а), или соединение встык без разделки кромок (рис. 4, б). При толщине металла свыше 2 мм соединение встык может осуществляться
без разделки кромок с зазором между свариваемыми элементами (рис. 4, в). При сварке металла значительной толщины
используется стыковое соединение, выполняемое в зависимости от толщины металла, с К-, V- и Х-образной разделкой
кромок (рис. 4, г).
Весьма большое распространение при сварке металла
малой толщины имеет также угловое соединение (рис. 4, <)).
Нежелательным, а в некоторых случаях и недопустимым типом соединения при сварке металла толщиной свыше 3 - 4 мм
является соединение внахлестку (рис. 4, е). Так как внутренние напряжения достигают больших значений и приводят либо к значительной деформации свариваемого изделия, либо к
образованию трещин в случае сварки жестких конструкций.
В несколько меньшей степени, но так же нежелательным при
сварке металла значительной толщины является тавровое соединение (рис. 4, ;нг).
Рис. 4. Основные типы сварных соединений и виды подготовки кромок
под сварку:
а - с отбортовкой кромок; 6, е - стыковые без разделки кромок (С2 - односторонний, С7 - двусторонний); г - стыковые с односторонней и двусторонней симметричной разделкой кромок (С 17 и С25); д - угловые (У4,
У5); е - нахлсеточные (HI, Н2); ж - тавровые (77, ТЗ, 77, Т8)
Все приведенные выше сварные соединения сгруппированы на стыковые (в условном обозначении сварного шва ставится буква С), угловые (У), тавровые (Т) и нахлесточныс (Н)
соединения. Газовой сваркой преимущественно выполняются
стыковые соединения, при этом при сварке тонколистового
металла предпочтение отдается соединениям с отбортовкой
кромок. Конструктивные элементы видов сварных соединений
металлоконструкций, выполняемых газовой сваркой, приведены в табл. П.З. Основные виды сварных соединений
труб даны в табл. П.4, а их конструктивные элементы в
табл. П . 5 - 1 2 .
7. ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ
При газовой сварке направление движения горелки и наклон ее наконечника по отношению к сварному шву оказывают исключительно большое влияние на производительность и
качество сварки. В соответствии с этим различают два способы газовой сварки: правый (рис. 5, а) и левый (рис. 5, б).
Рис. 5. Технология выполнения правого (а) и левою (б) способа сварки:
I - формирующийся шов; 2 - присадочный пруток; 3 - пламя; 4 горелка
При правом способе сварки пламя сварочной горелки
направлено на шов. и процесс сварки ведется слева направо.
Горелка перемешается впереди присадочного стержня, и формирование сварного шва происходит согласно (рис. 5, а).
При левом способе сварки пламя сварочной горелки направлено от шва. и процесс сварки ведется справа налево. Горелка перемещается за присадочным стержнем, и формирование сварного шва происходит по (рис. 5, б).
В отличие от левого способа сварки при правом способе
пламя направлено на формирующийся шов. Благодаря этому
при правом способе сварки обеспечивается лучшая зашита
шва от окружающего воздуха и замедленное охлаждение соединения. Однако внешний вид шва при левом способе лучше,
так как сварщик при этом способе видит верхнюю кромку
застывающей ванны и благодаря этому обеспечивает равномерную высоту и ширину валика.
Практика газовой сварки показывает, что при сварке металла толщиной до 3 мм и более производительным является
левый способ, а при сварке металла толщиной свыше 5 мм (со
скосом кромок) - правый способ сварки.
При монтаже сварку приходится выполнять в разных
пространственных положениях. Наряду со сваркой в нижнем
положении (рис. 5) ведут сварку вертикальных, горизонтальных и потолочных швов. Вертикальный шов (рис. 6, а) выполняется движением присадочной проволоки и газовой горелки снизу вверх. Горизонтальный шов выполняется в
вертикальной плоскости в горизонтальном направлении
(рис. 6, б). Потолочный шов выполняется в горизонтальной
плоскости в любом направлении, когда пламя располагается
под швом и сварка производится над головой сварщика
(рис. 6, в).
положениях
8. ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ РЕЗКИ
Различают два основных вида газокислородной резки: разделяющая и поверхностная.
Разделяющую резку применяют для вырезки различного
вида заготовок, раскроя листового металла, разделки шва под
сварку и других работ, связанных с резкой металла на части.
Поверхность разрезаемого металла должна быть хорошо очищена от грязи, краски, окалины и ржавчины. Для удаления
окалины, краски и масла следует медленно провести пламенем горелки или резака по поверхности металла вдоль линии
разреза. Затем поверхность металла окончательно зачищают
металлической щеткой. Ширина и чистота разреза зависят от
способа резки и толщины разрезаемого металла.
Но такие металлы, как нержавеющие хромистые хромоникелевые стали, чугун, цветные металлы и их сплавы, не
поддаются обычной газокислородной резке, поэтому для них
применяют плазменно-дуговую или кислородно-флюсовую
резку.
Сущность этой резки заключается в следующем. В зону
резания с помощью специальной аппаратуры непрерывно подастся порошкообразный флюс, при сгорании которого выделяется дополнительная теплота и повышается температура
места разреза. Кроме того, продукты сгорания флюса реагируют с тугоплавкими окислами и дают жидкотекучие шлаки,
легко вытекающие из места разреза.
Поверхностную резку применяют для снятия поверхностного слоя металла, разделки канавок, удаления поверхностных дефектов и других работ. Резку выполняют специальными резаками, длина которых несколько больше обычных, и,
кроме того, увеличены сечения каналов для газов подогревающего пламени и режушего кислорода.
Применяют два
вида поверхностной резки: строжку и обточку.
При проведении газокислородной резки необходимо
учитывать следующие факторы:
1. Температура плавления металла должна быть выше
температуры воспламенения его в кислороде.
2. Температура плавления окислов должна быть ниже
температуры плавления самого металла.
3. Образующиеся при резке шлаки должны быть достаточно жидкотекучие и легко выдуваться из разреза.
4. Теплопроводность металла должна быть наименьшей.
5. Количество теплоты, выделяющееся при сгорании металла, должно быть как можно большим.
Давление режущего кислорода при газокислородной резке устанавливают в зависимости от толщины разрезаемого
металла и чистоты кислорода. Чем выше чистота кислорода,
тем меньше давление и расход кислорода. Зависимость давления кислорода от толщины металла приведена в табл. П.13. В
этой же таблице приведена примерная ширина реза при ручном способе резки. Ширина и чистота разреза зависят от способа резки и толщины разрезаемого металла. Машинная резка
дает более чистые кромки и меньшую ширину разреза, чем
ручная резка. Чем больше толщина металла, тем больше ширина разреза. Ширина разреза зависит от номера используемого мундштука, а его величина будет влиять на расход кислорода и ацетилена.
Расчет режимов газокислородной резки производится
по следующей методике.
1. Скорость ручной резки определяют по формуле:
2400
.
50 + 5
(О
где Vpcy - скорость резки, м / ч; s - толщина разрезаемого металла, мм.
2. Время резки рассчитывают из формулы:
Ъ ' - Г Р"
2
< >
где L - длина реза, м.
3. Шту чное время находят из формулы:
1шт = US-tper
(3)
4. Технические характеристики инжекторного резака
(номер мундштука) определяют по табл. П. 13. Давление кислорода, расход газа и ширину реза находят в зависимости от
толщины металла по этой же таблице.
Пример расчета.
Рассчитать режим резки кольца из низкоуглеродистой
стали толщиной 5 = 1 2 мм, если длина реза L = 1 м. Определить время резки, давление и расход кислорода, ацетилена,
номера мундштуков внутреннего и внешнего.
1. Определим скорость резки:
..
2400
К =
= 38.7 м/ч.
^
50+12
2. Находим время резки:
/ре?
=
—
=
—
=0,026
ч.
^
Ут
38,7
3. Определим штучное время:
turn, = 1.5tpe3
= 1.5 0,026 = 0,039 ч.
4. По табл. П. 13. найдем, что необходим внешний мундштук № 1, внутренний X® 2. Давление кислорода Р = 0,4 МПа.
При норме расхода ацетилена 0,7 м /ч. а кислорода 5,2 м7ч за
время резки
= 0,026 ч будет истрачено примерно, 0,018 м"
ацетилена и 0,135 м3 кислорода на 1 метр реза. При ручной
ручной резке металла толщиной 12 мм ширина реза составляет 2,5 - 3,5 мм.
9. ТРЕБОВАНИЯ К БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ГАЗОВОЙ
СВАРКЕ И РЕЗКЕ
Техника безопасности при обращении с газосварочным
оборудованием заключается в выполнении следующих требований:
1. Запрещается устанавливать оборудование и производить сварочные работы вблизи огнеопасных материалов.
2. Сварка внутри резервуаров котлов, цистерн должна
производиться с перерывами при непрерывной вентиляции и
низковольтном освещении в присутствии постоянного наблюдающего.
3. Карбид кальция необходимо хранить только в герметически закрытых барабанах в сухих и хорошо проветриваемых помещениях.
4. Ацетиленовые генераторы должны быть заправлены
водой до установленного уровня.
5. Валлоны допускаются к эксплуатации только исправные, прошедшие по срокам освидетельствования. Необходимо
своевременно проводить освидетельствование баллонов в установленные сроки: для баллонов - 5 лет, а для пористой массы ацетиленовых баллонов - 1 год.
6. Редукторы применяются только с исправными манометрами. Кислородные редукторы должны предохраняться от
попадания масел и жиров.
7. Крепление газоподводящих шлангов к редуктору, горелке и водяному затвору должно быть выполнено специальными стяжными хомутиками. Необходимо обеспечить надежность при соединении и герметичность.
10. ПАРАМЕТРЫ ГАЗОВОЙ СВАРКИ
И ЕЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
1. Технологическими параметрами газовой сварки
являются: угол наклона горелки, мощность пламени, время и
скорость сварки. Кроме этого, выбрать марку и диаметр присадочной проволоки, горючий газ и его соотношение с кислородом. В зависимости от угла наклона мундштука горелки к
поверхности свариваемого металла эффективность передачи
тепла сварочным пламенем изменяется, достигая наибольшего
значения при угле наклона 90°.
1.1. Угол наклона горелки. Наклон мундштука горелки
к поверхности металла зависит:
- от толщины свариваемых листов и от теплофизических
свойств металла. Чем больше толщина металла, тем больше
угол наклона мундштука горелки.
- от температуры плавления и теплопроводности металла.
Чем выше температура плавления металла и чем больше его
теплопроводность, тем больший угол мундштука необходимо
устанавливать при сварке.
Наклон мундштука может меняться в процессе сварки. В
начальный момент сварки для лучшего прогрева металла и
быстрого образования сварочной ванны угол наклона устанавливается наибольшим (80 - 90°). В процессе сварки величина угла соответствует толщине и роду свариваемого металла; в конце сварки для лучшего заполнения кратера и во избежание поджога металла угол наклона уменьшается до минимума, и пламя скользит по поверхности ванны.
Зависимость угла наклона мундштука горелки а от
толщины листа s из низкоуглеродистой стали следующая:
s, мм
а, град
до 1
10
I...3
20
3...5
30
5...7
40
7...10
50
10...12
60
12...15 более 15
70
80
1.2. Мощность пламени. Мощность пламени зависит от
толщины металла и его тешюфизических свойств. Чем больше
толщина металла и чем выше его температура плавления и
теплопроводность, тем большую мощность пламени необходимо выбирать для его сварки. Мощность пламени определяют по формуле:
А = qs
(4)
где А - мощность, л/ч; s - толщина металла, мм; q - коэффициент, зависящий от химического состава свариваемого материала, л/(ч мм). Коэффициент q определяют по табл. П.2
для левого и правого способов сварки в зависимости от толшины металла и его вида.
1.3. Технические характеристики сварочной горелки.
В зависимости от толщины свариваемого листа по табл. П. 14
определяем номер наконечника сварочной горелки и её характеристики.
1.4. Длина шва. Для определения общего времени сварки необходимо установить протяженность всех сварных швов
L, которую можно рассчитать из монтажно-сборочного чертежа. Для простоты далее расчет проводится на 1 метр шва
(100 см).
При определении режимов сварки трубопроводов расчет
проводится на один кольцевой шов, а затем его длина умножается на количество стыков. Длина кольцевого шва рассчитывается по формуле:
L = *DM,
(5)
где Д, - наружный диаметр трубы, см.
1.5. Основное время сварки изделия. Основное время
сварки изделия определяют по формуле, ч:
(6)
к - коэффициент, определяемый из табл. 15; 5 - толщина свариваемого металла, мм; L - длина шва, м.
1.6. Штучное время. Общее или штучное время изготовления первой детали включает в себя, кроме времени сварки. время на проведение вспомогательных операций. Это время составляет 40 % от времени сварки.
tmm ~
М • tct.
(7)
1.7 Линейная скорость сварки. Линейная скорость
сварки зависит от количества расплавленного металла (коэффициента полезного действия процесса), состава, рода и мощности пламени. Линейную скорость газовой сварки определяют по формуле, м/ч:
у= — •
(8)
1.8 Диаметр н марка присадочной проволоки. Диаметр присадочной проволоки зависит от способа газовой
сварки. Для левого способа сварки он составляет несколько
большую величину, чем для правого способа.
Диаметр определяется по эмпирическим формулам:
- для левого способа сварки
=| +
(9)
- для правого способа сварки
(Ю)
где d- диаметр проволоки, мм;.? —толщина металла, мм.
Для толщины металла более 3 мм выбираем правый способ, а для толщины металла менее 3 мм выбираем левый способ сварки.
Марку присадочной проволоки выбирают в зависимости
от свойств металла (табл. П. 16).
2. Технико-экономические показатели газовой сварки: масса присадочной проволоки и наплавленного металла;
расход газов.
Для определения массы наплавленного металла необходимо определить его объем, а для этого нужно знать площадь
поперечного сечения шва.
2.1. Определение площади сечения шва. Для определения массы наплавленного металла необходимо знать размеры конструктивных элементов и сварных швов, которые приведены в табл. П.З.
Сварные соединения труб следует выполнять по
ГОСТ 16037-80. Основные их виды даны в табл. П.4, а их конструктивные элементы в табл. П.5 - 12.
Пользуясь данными этих таблиц, определяем площадь
поперечного сечения швов.
Для металлоконструкций:
- для шва С2:
S = bs + eg.
(11)
- д л я шва С17:
S= 'A es + lg,
(12)
- д л я шваС7:
S=bs
+ 2lg,
(13)
- для шва С25:
S = es + 2 lg,
(14)
- для шва У4, У5:
S = кк ,
(15)
- д л я шва 77:
S = kk,
(16)
- для шва Г5, 7»:
S =2 Is.
(17)
Для труб:
- для шва С2:
S = bs + eg,
(18)
- д л я шва С17:
S^es/2,
(19)
- для шва У / 7:
S = bs + кк/ 2,
(20)
- д л я шва У18:
S, = bs + kk/2,
(21)
S2 = 4SS/2,
(22)
(приближенно принимается, что половина длины окружности
шва имеет площадь 5/, а половина - S?), средняя площадь в
этом случае:
S=(St
+ S2)/2.
(23)
Для швов Я / , ЯЗ, Н4: S ~ кк.
(24)
В соединении Н4 два кольцевых шва, поэтому площадь,
рассчитанную по формуле (24), необходимо увеличить в два
раза.
2.2. Масса наплавленного металла. Массу наплавленного металла определяют по формуле, г:
т = p-SL,
(25)
где S - площадь поперечного сечения, см2; р - плотность металла, г/см3; L - длина шва, см.
2.3. Масса нрисадочиой проволоки. При газовой сваркс
не весь металл присадочной проволоки переходит в шов.
Часть его составляют потери на угар и разбрызгивание. Поэтому при определении расхода присадочной проволоки эти
потери необходимо учесть. Коэффициент потерь присадочного металла на угар и брызги при газовой сварке принимаем
равным 1,15. Массу присадочной проволоки определяют по
формуле, г:
Шпр - 1,15-т.
(26)
2.4. Расход ацетилена. Расход ацетилена Ус2Ю за время
сварки определяют по формуле, м3:
Ус2Ю
С2Н2 »
где NС2Н2 - норма расхода ацетилена, м"/ч (табл. П. 14).
(27)
2.5. Расход кислорода. Расход кислорода VQ2 определяют по формуле, м *:
Vo2=
(28)
где N 0 2 - норма расхода кислорода, м3/ч (табл. П. 14).
Расчет кислорода можно так же провести, если учесть
объёмное соотношение ацетилена к кислороду в зависимости
от типа пламени (раздел 5). Для нормального пламени соотношение ацетилена к кислороду берется равным 1,1 - 1,3.
Следовательно:
Уо2=1Л-Ус2Н2.
(29)
Пример расчета.
Разработайте процесс сварки одностороннего стыкового
соединения С2 без разделки кромок из стали 10, L = 1000 мм.
5 = 5 мм.
1. Технологические параметры газовой сварки.
1.1. Используя данные на стр. 16. получаем, что угол наклона сварочной горелки должен составлять 40 градусов.
1.2. Определим мощность пламени:
A = q 5= 135-5 = 675 л/ч.
1.3. В зависимости от толщина свариваемого листа по
табл. П. 14 определяем, что нужно использовать №4 наконечника сварочной горелки. Диаметр канала её инжектора составляет 0,6 мм, смесительной камеры - 0,2 мм,
мундштука - 1,9 мм. Она создает давление кислорода
0,2 - 0,4 МПа. При этом расход ацетилена составляет
0,35 - 0,7 м3/ч, а кислорода - 0,42 - 0,75 м3/ч.
1.4. Перед определением основного времени сварки изделия по табл. Г1.15 находим значение к. которое в нашем
случае равно 4. Тогда
tc= — k s L= — - 4 - 5 - 1 = 0,33 ч.
"
60
60
1.5. Определим штучное время:
1шт - 1.4 • / „ = 1,4 • 0,33 = 0,46 ч.
1.6. Определим линейную скорость сварки:
= - I - = 3,03 « 3,0 м/ч.
0,33
1.7. Определим диаметр и марку присадочной проволоки:
J
S
^
1 с
а =—= — = 2.5 мм.
2
2
Сталь 10 относится к низкоуглеродистым сталям, поэтому
по табл. П. 16 находим, что можно использовать сварочную проволоку из первой группы св 08 или св 10.
2. Технико-экономические показатели газовой сварки.
2.1. Определим площадь сечения шва для металлоконструкций для шва С2:
S ^ b s + е%= 1,5 • 5 + 7 • 1,5 = 16,5 мм 2 ~ 0,17 см2.
2.2. Находим массу наплавленного металла:
m = p-SL
= 7,8-0,17- 100 = 132,6
133 г,
где плотность стали р = 7.8 г/см3.
2.3. Рассчитаем массу присадочной проволоки:
т п р = 1,15 m = 1,15 - 133 - 153 г.
2.4. Находим расход ацетилена:
Vcm = /« NaH2= 0,33 0,5 = 0,165 м \
2.5. Определим расход кислорода при соотношении ацетилена к кислород>' 1,2
У02 = 1,2 . VC2l,2= 1,2 0,165 = 0,198 м3.
11. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В чем заключается сущность газовой сварки и резки
металлов?
2. Какое оборудование применяется для газовой сварки и
резки металлов?
3. Опишите принцип действия газовых горелок и резаков?
4. Для чего необходимо знать структуру и тип сварочного
пламени?
5. Какие меры безопасности нужно соблюдать при газовой сварке и резке?
12. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Определить режимы и параметры газокислородной
резки металлов по методике, изложенной в разделе 8.
Результаты
занести
в
технологическую карту
(табл. П. 17).
2. Используя методику, изложенную в разделе 10, определить параметры и технико-экономические показатели газовой сварки. Результаты занести в технологическую карту (табл. П. 18).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Технология металлов и сварки / П. И. Полухин,
Б. Г. Гринберг. В. Т. Жадан и др. М.: Высшая школа. 1977.-464 с.
2. Геворкян. В. Г. Основы сварочного дела. - М.: Высшая школа, 1979. - 207 с.
3. Чернышов. Г. Г. Сварочное дело. Сварка и резка
металлов. - М.: ИРПО; 11рофОбрИздат, 2002. 496 с.
4. ГОСТ 16037 - 80. Соединения сварные стальных
трубопроводов. Основные типы, конструкция, элементы и размеры. - М.: Изд-во стандартов, 1980. 53 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица II. I
Применение ацетилена и его заменителей при газовой сварке
Свариваемые материалы
Низкоуглеродистые стали
Легированные
стали
Чугуны
Алюминий и его
сплавы
Магниевые сплавы
Мель
Латуни
Бронзы
Никель, нихром
Свинец
Цинковые сплавы
Серебро
Стекло
Лцети
лен
Водо
Р°Д
Природ
ный газ
Керосин,
бензин
Пропан
бутан
+/•
+/-
+
Таблица П. 2
Удельный расход 1аза
q, л/(ч мм)
Материал
Способ сварки
левый
правый
Низкоуглеродистая сталь
100. ..120
120... 150
Высокоуглеродистая сталь
75.„90
90... 100
Низколегированная сталь
90...120
120...150
Нержавеющая сталь
70...75
70...75
Медь
150...200
150...200
Латунь
100...120
120...150
Алюминий
75...100
100...150
Таблица //. 3
Конструктивные элементы кромок основных видов
соединений металлоконструкций, выполняемых газовой сваркой
S. мм
Тип шва
С отбортовкой кромок
Угол
скоса.
градус
0.5-1
1-5
3-5
С2
С7
11ритуплсиис.
мм
Зазор.
мм
Ширина
шва, мм
Превышение,
мм
-
-
-
-
0,1
0.5-2
-
-
1-2
1-2
3-7
5-7
1-1,5
1-2
1,5-2
-
С12 А'-образ.
5-10
60-70
1-2
1.5-3
12-20
С17 К-образ.
6-15
35-45
1,5 - 3
2-4
6-8
1-2
С25 Л'-образ.
15-25
35-45
2-4
2-4
20-34
2-2,5
Таблица П. 4
Основные типы сварных соединений
№
Тип соединения
Вид соединения
Обозначение
Стыковые соединения
трубы с трубой или с арматурой
С2, С17
Угловое соединение отростка, ответви тел ьно1 о
шту цера или привары ша с
трубой
У17.У18
J 1ахл£сточное соединения
промежуточного штуцера
или ниппеля с трубой
HI
Нахлёстом нос соединения
с раздачей одного копна
трубы
НЗ
Нахлестомнос соединения
груб муфтой
Н4
Продолжение приложения
Таблица II. 5
Конструктивные элементы сварных соединений труб
Обозначение шва
Конструктивные элементы и размеры
подготовленных кромок
сварного шва
b
С2
g
М
10 5
г-
ч \ \ ч SSSJ
к\\\
]
Я
30° ± 3 °
ь
- н
"У
С17
V//h
V/A
Iе
c t
Таблица П. 6
Размеры и предельные отклонении конструктивных элементов
сварных соединений груб, выполняемых газовой сваркой
Обозначение njBa
s
b
e
С2
1.0-1,6
0,5±03
3M
2,0-3,0
2
4*
2
1:0"°-
r
4
1.0^
8*2
5
us405
9*2
3
С17
1,0±0.5
g
6
7
5
1,5
0,5
0,5
с
-
1.0±0,5
0.5^
0,5' 0,5
1 5*,J
1,0±0,5
11°
1,0±0,5 j
12*3
1,0±0,5 j
Продолжение приложения
Таблица П. 7
Конструктивные элементы сварных соединений труб
Обозначение шва
Конструкшвные элементы и размеры
подготовленных кромок
сварного шва
щ |S
1(
Ь
V / Л / Л
Таблица 11.8
Размеры конструктивных элементов сварных соединений труб,
выполняемых газовой сваркой
Обозначение шва
s
b
У17
1-7
1
к
!,3 толщины более j
тонкой детали
Примечание. Соединение применяется при отношении наружного диаметра ответвления к наружному диаметру трубы не более 0,5.
Продолжение приложения
Таблица П 9
Конструктивные элементы сварных соединений труб
Конструктивные элементы и размеры
Таблица П 10
Размеры и предельные отклонения конструктивных элементов
сварных соединений труб, выполняемых газовой сваркой
Обозначение шва
s
b
к
с
8
а
!,3 толщины
более тонкой
g=s/2' 2
a>s
е> 2 s °
детали
1 — _
Примечание. Соединение применяется при отношении наружного диаметра ответвления к наружному диаметру трубы более 0,5.
У18
1-7
1
Продолжение приложения
Таблица П 11
Конструктивные элементы сварных соединений труб
1 Продолжение приложения
Таблица // 12
Размеры н предельные отклонения конструкгивных элементов
сварных соединений труб, выполняемых газовой сваркой
к
Обозначение шва
HI
нз
Н4
1-1,5
2°
2,0-2,5
3+*
3,0
4' 2
3,5-4,0
5"2
5,0
Г2
s
1,6-7,0
1,6-7,0
*|
D„
B(L)
до 32 включительно
30
от 32 до 108 включ.
40
свыше 108
50
до 32 включительно
40
от 32 до 108 включ.
50
свыше 108
60
1,3s"
Таблица II13
Технические характеристики инжекторного резака
Показатели
Толщина разрезаемого металла, мм
3...6
6...25
50
100
200
300
1
1
2
1
3
1
4
2
5
2
5
2
0.35
0,4
0,6
0.8
и
1.4
кислорода
3
5,2
8,5
18,5
33,5
42
ацетилена
0.6
7
0.8
0,9
1,0
1,2
2..2,5
2.5..3.5
3,5..4,5
4.5...7
7..10
10..15
Номер мундштука:
внутреннего
наружного
Давление кислорода . МПа
Расход, м' / ч:
Примерная ширина реза. мм
Таблица II14
Технические характеристики наконечников сварочной горелки
Показатели
Примерная толщина свариваемого металла, мм
Расход, м3 / ч:
ацетилена
кислорода
Диметр канала,
мм:
инжектора
смесительной
камеры
мундштука
Давление кислорода. МПа
Расход, м3 / ч:
пропан -бутана
кислорода
Номер наконечников
2
3
0
1
0.2...0,7
0,5. ..1.5
1...3
2,5...4
4..7
0,02.0,06
0.03.0,07
0,05..0,14
0,06.0.15
0,13.0.25
0,14..0,26
0.25..0.40
0.26.0,42
045.0,70
0,42.0,75
0.18
0.25
0,35
0,45
0.6
0.6
0,6
0,85
0,8
1*25
1,15
1.6
1,5
0,2
1,9
0.05.0,4
0,1. .0.4
0,15...0.4
0,2.0,4
0,2.0.4
0,02.0.04
0,05..0.14
0.03..0.07
0,10.0,26
0.07.Д14
0.26. .0,54
0.14..0,24
044..0.84
0,24..0.40
0.84-1,40
4
Таблица П. 15
Зависимость коэффициента К от вида шва и рода металла
Свариваемый металл
Тип соединения и
вид шва
Метод
сварки
s
о f
s Б
1. Стыковые и угловые с присадочным
материалом
2.С отбортовкой без
присадочного материала
3. Тавровые
4.Внахлестку
nb'i
1
3
§ i
fsije
«0
g£
5
-3*
иrt
s
<
s
a
E
s
s
2—
оx
=
s
Я
2s
«
~
5
Левый
Правый
5,0
4,0
4,5
3,5
4,0
34
4,0
3,5
3,0
Левый
4,0
34
3,5
3,0
2,0
Левый
Правый
Левый
6,5
6.0
5,0
6,0
5.0
-
-
-
5,0
4,5
4.5
4,0
5,5
-
-
Таблица П. 16
Наиболее употребляемая сварочная проволока
Вид проволоки
Марка проволоки
Низкоуглеродистая проволока
св 08, св 08А. св 08АА. св 08ГА,
ГОСТ 2246 - 70
св 10ГА, св 10Г2
Легированная проволока
св 08ГС, св 12ГС, св 08I7C, св10Г2С
ГОСТ 2246 - 70
св 18ХГС
Высоколегированная проволока
св 01X18 Н9Т, св 07Х19Н1 ОБ,
ГОСТ 2246 - 70
св 07Х25Н13, св 13Х25Н18, сз12Х13
Проволока для сварки алюминия
и алюминиевых сплавов
св А97, св А5С,св АМи, св АМГЗ,
св 06Х15Н60М15
св АМГ5, св АМГб.св АКЗ, св АК5
ГОСТ 7881 - 7 5
Проволоки и прутики из меди и
сплавов на медной основе
св Ml, св Mcpl, св М Н Ш 5 - 1 ,
св БрКМцЗ - 1, св БрОФ 6,5...0,15
ГОСТ 1 6 1 3 0 - 7 2
св БрЛМп9 - 2, сн Л63, св Л060 - 1
Таблица П. 17
Технологическая карта
аиетилено-кислородной резки низкоуглеродистой стали
Толщина
металла,
мм
Длина
реза,
м
12
1
t,4
0,026
Режимы резки
Номер мундштука
внутреннего
наружного
2
1
Давление
кислорода,
МПа
Скорость,
м.ч
0.4
38,7
Технико-экономические показатели резки
Расход
Расход
ацетилена, м'
кислорода, м 3
0,039
0.018
0,135
Ширина
реза, мм
2.5 - 3,5
Продолжение приложения
Таблица П. 18
Технологическая карга
стыкового соединения С2, выполняемого газовой сваркой
Объект
строительства
Марка стали,
стандарт на сталь
Листовая металлоконструкция
Сталь 10
ГОСТ 1050-88
Толщина Протяженность (м) /
листа, мм количество стыков
1/ 1
Конструктивные элементы сварного соединения,
размеры и предельные отклонения
Тип сварного
соединения
стыковое
Стыкуемые элементы
лист + лист
Условное обозначение
С2
Форма разделки кромок
Конструктивные элементы шва
5-7
0,5-2
1-1,5
Материалы и технологические параметры
Марка проволоки, ГОСТ
Диаметр проволоки, мм
1,4
1«т,Ч
А, л/ ч
Скорость
сварки, м/ч
Св ЮГА
ГОСТ 2246-70
2,5
0,33
0,46
675
3
Технико-экономические показатели сварки
т, г
133
153
Расход ацетилена, м3
Расход кислорода, м '
0,165
0,198
СОДЕРЖАНИЕ
I. Сущность газовой сварки и металлов
I. Оборудование
Конструкция и принцип действия горелок
и резаков
Материалы
5. Сварочное пламя
5. Типы сварных соединений и швов.
Их конструктивные элементы
7. Технология газовой сварки
8. Технология газовой резки
Требования к безопасности при газовой сварке
и резке
10. Параметры газовой сварки
и ее технико-экономическис показатели
II. Контрольные вопросы
12. Порядок выполнения работы
Библиографический список
Приложение
3
3
4
5
7
8
Ю
12
16
-23
23
24
25