Файл: Евгений Максимович Костенко Сварочные работы Практическое пособие для.pdf

Таблица 81
Выбор режимов газовой сварки алюминия и его сплавов
Все флюсы для сварки алюминия, особенно содержащие соединения лития, гигроскопичны. Они активно поглощают влагу, поэтому должны храниться в стеклянных, герметично закрывающихся банках, небольшими порциями, по фактическому расходу флюса на сварку. Оставшийся после сварки на изделии флюс вызывает коррозию шва, поэтому флюсы после сварки необходимо удалять промывкой изделий в горячей воде. Для создания защитной пленки на поверхности шва его промывают в течение 5 мин 5%-ным раствором азотной кислоты с добавлением 2%-ного хромпика. Удалять пленку окиси алюминия из сварочной ванны можно и без помощи флюса, пользуясь специальным скребком. Но в этом случае требуется большой навык, иначе можно не столько удалить пленку, сколько скомкать ее на поверхности шва и получить крупный дефект. Для сварки алюминия и его сплавов предусмотрено 12 марок присадочной проволоки диаметром от 1 до 12 мм. Проволока поставляется как в бухтах, так и в кассетах по установленным требованиям стандартов. Алюминий и его сплавы сваривают левой сваркой, восстановительным пламенем или с небольшим избытком ацетилена. Угол наклона мундштука к поверхности

металла должен быть не более 45°. Для закрепления кромок делают предварительную прихватку. Допускается легкая проковка шва в холодном состоянии. Литой алюминий сваривают участками по 50—60 мм с предварительным подогревом до 250 °С. После сварки для получения мелкозернистой структуры литые детали подвергают отжигу при 350 °С с последующим охлаждением.
Контрольные вопросы:
1. Какие трудности существуют при газовой сварке алюминия?
2. В чем сложность при выборе мощности пламени горелки при сварке алюминия?
3. Какова роль флюса при газовой сварке алюминия?
4. Расскажите об особенностях технологии сварки алюминия.
4. Пайка мягкими и твердыми припоями
Пайкой называется технологический процесс получения неразъемных соединений, выполняемый с применением припоя – проволоки из сплава, имеющего температуру плавления более низкую, чем температура плавления основного металла. В результате взаимодействия расплавленного при определенной температуре припоя с кромками основного металла и последующего остывания образуется спай. Кромки основного металла соединяются (спаиваются) вследствие эффекта смачивания их поверхностей, взаимного растворения и диффузии (проникновения) припоя и основного металла в зоне шва
(спая). В связи с развитием современных ресурсосберегающих технологий процесс пайки находит широкое применение при изготовлении продукции машиностроения, приборостроения, электротехнической и электронной промышленности. По сравнению с другими методами получения неразъемных соединений (в том числе и по сравнению со сваркой) пайка имеет ряд преимуществ: простота выполнения операции, сохранение размеров и формы соединяемых деталей, сохранение неизменного химического состава и физико- механических свойств паяемых материалов. Кроме того, при пайке отпадает необходимость в последующей механической и термической

обработке, легче получаются соединения в труднодоступных местах и есть возможности для механизации и автоматизации процесса пайки.
Процесс получения паяного соединения газопламенной горелкой состоит из нескольких стадий. Подготовка деталей перед пайкой аналогична подготовке под сварку. Перед предварительным нагревом для защиты металла от окисления на детали наносят флюс. При пайке применяют горелку, как правило, малой мощности. Состав пламени, присадочную проволоку и флюсы подбирают в зависимости от паяемого металла.
Восстановительным пламенем производят пайку меди, бронз, латуни и различных сталей. Нейтральным пламенем паяют, как правило, сплавы цветных металлов специального назначения. Пламенем горелки осуществляют общий или местный нагрев до температуры пайки. Обычно температура пайки превышает температуру плавления припоя на 30—50
°С. Затем расплавляют припой, который смачивает соединяемые поверхности и заполняет зазор соединения. Исходя из условий образования соединения, припои должны удовлетворять следующим основным требованиям: иметь температуру плавления ниже температуры плавления паяемых материалов; хорошо смачивать поверхность соединяемых материалов, хорошо растекаться по ним и заполнять капиллярные зазоры; не вызывать в последующем химическую эрозию, не подвергаться старению; не изменять свои физико-механические свойства в процессе эксплуатации изделия. Припои классифицируют по следующим основным признакам: температуре плавления – особолегкоплавкие до 145 °С, легкоплавкие до 450 °С, среднеплавкие до 1100 °С, высокоплавкие до 1850 °С, тугоплавкие свыше 1850 °С; способу образования – готовые, образующиеся в процессе пайки; химическому составу (основному компоненту) – оловянные, медные, никелевые, марганцевые, железные, титановые, серебряные, золотые и т. д.; способности к флюсованию – флюсуемые и самофлюсующиеся; виду полуфабриката – листовые, ленточные, проволочные, порошковые и др. Выбор марки припоя и метода нанесения определяется конструкцией и требованиями, предъявляемыми к соединению. В настоящее время разработано большое количество всевозможных

припоев и флюсов. Различают два основных вида пайки: мягкими и твердыми припоями. Мягкие припои имеют невысокую механическую прочность и их плавление осуществляется при температуре до 400 °С.
Прочность твердых припоев значительно выше, а температура плавления – свыше 550 °С. Пайку мягкими припоями применяют главным образом для получения плотного соединения деталей, не подверженных значительным нагрузкам. Широко известны припои оловянно-свинцовые (ПОС). Химический состав, температура плавления и примерное назначение некоторых мягких припоев приведены в табл.
82.
Таблица 82
Химический состав, температура плавления и примерное назначение некоторых мягких припоев
При пайке железа мягким припоем применяют в качестве флюсов хлористый цинк ZnCI3 или хлористый аммоний NH4C1 (нашатырь). Эти флюсы, как все хлориды, ускоряют последующее ржавление и поэтому после пайки поверхность необходимо тщательно промыть. Для пайки меди и латуни часто применяют канифоль, а для пайки легкоплавких сплавов и металлов – стеарин; они хорошо растворяют оксидные пленки.
Пайка твердыми припоями дает возможность получить соединение,

приближающееся по прочности к сварным, и поэтому широко применяется в производстве. Соединения могут быть внахлестку, встык или в «ус». Наиболее прочное соединение получается при пайке внахлестку. Подготовка кромок состоит в их точной подгонке, в обезжиривании горячей щелочью и в фиксации деталей, чтобы обеспечить заданный зазор. Чем меньше зазор, тем прочнее спай.
Наиболее приемлемый и широко применяемый на практике зазор составляет 0,01—0,02 мм.
Стальные детали обычно паяют электролитической медью. Кроме меди для пайки различных сталей и особенно сплавов цветных металлов применяют различные припои: медно-цинковые, медно-никелевые, серебряные, палладиевые, марганцевые, марганцово-никелевые, никелевые, германиевые, титановые, алюминиевые. Наиболее широко применяемые припои стандартизованы. Можно применять в качестве припоев латунь Л62 иЛ68, силумины и др. Наиболее известные в практике припои приведены в табл. 83.
Таблица 83
Химический состав, температура плавления и назначение некоторых твердых припоев
* ПМЦ – припой медно-цинковый. ** ПСр – припой серебряный.

В качестве флюса при пайке твердыми припоями используют традиционную обезвоженную буру (Na2B207). Широко известны флюсы
ПВ200, ПВ201, ПВ209, ПВ284; для пайки алюминия применяется флюс типа 34А на основе щелочных и щелочноземельных металлов.
Контрольные вопросы:
1. В чем сущность пайки?
2. Какие преимущества пайки вы знаете?
3. Каким требованиям должны удовлетворять припои?
4. В чем сущность пайки мягкими припоями?
5. Какими достоинствами обладает пайка твердыми припоями?

Глава 6
КИСЛОРОДНАЯ РЕЗКА МЕТАЛЛОВ
1. Сущность и основные условия резки
Кислородная резка стали основана на свойстве железа гореть в струе чистого кислорода, будучи нагретым до температуры, близкой к температуре плавления. Температура загорания железа в кислороде зависит от состояния, в котором оно находится. Например, железный порошок загорается при 315 °С, тонкое полосовое и листовое железо – при 930 °С, а поверхность крупного куска стали – при 1200— 1300 °С.
Горение железа происходит с выделением тепла и резка может поддерживаться за счет теплоты сгорания железа. При резке нагревание производят газокислородным пламенем. В качестве горючих газов при резке используют ацетилен, пропан-бутан, пиролизный, природный, коксовый, городской газ, а также керосин. Кроме подогрева металла до температуры горения в кислороде, подогревающее пламя выполняет и некоторые дополнительные функции: подогревает переднюю кромку реза впереди струи режущего кислорода до температуры воспламенения, что обеспечивает непрерывность резки; вводит в зону реакции окисления дополнительное тепло; создает защитную оболочку вокруг режущей струи кислорода. Мощность пламени зависит от толщины и состава разрезаемой стали и температуры металла перед резкой. Металл нагревают на узком участке в начале реза, а затем на нагретое место направляют струю режущего кислорода, одновременно передвигая резак по размеченной линии реза. Металл сгорает по всей толщине листа, в котором образуется узкая щель. Интенсивное горение железа в кислороде происходит только в слоях, приграничных с поверхностью режущей струи кислорода, который проникает в металл на очень малую глубину. Чтобы ускорить процесс резки, желательно применить подогрев. Для заготовительной резки стали применяют чистый кислород
(98,5—99,5 %). Скорость резки, толщина металла, расход ацетилена в подогревающем пламени и эффективная мощность пламени связаны между собой определенной зависимостью. Для процесса резки металла кислородом необходимы следующие условия: температура горения

металла в кислороде должна быть ниже температуры плавления, иначе металл будет плавиться и переходить в жидкое состояние до того, как начнется его горение в кислороде; образующиеся окислы металла должны плавиться при температуре более низкой, чем температура горения металла, и не быть слишком вязкими (в противном случае необходимо применять флюсы); количество тепла, выделяющееся при сгорании металла в кислороде, должно быть достаточным, чтобы обеспечить поддержание процесса резки; теплопроводность металла не должна быть высокой, иначе процесс резки может прерваться из-за интенсивного теплоотвода. Разрезаемость сталей при их резке ацетилено-кислородным пламенем условно подразделяется на 4 группы
(табл. 84).
Таблица 84
Классификация сталей по разрезаемости их ацетилено- кислородным пламенем
Контрольные вопросы:
1. В чем сущность и условия резки металла?
2. Какие функции выполняет подогревающее пламя?
3. Какие условия необходимы для процесса резки металла газокислородным пламенем?
4. Расскажите о разрезаемости сталей кислородом.

2. Резаки для ручной резки
Резаки можно классифицировать по следующим признакам: по виду резки – для разделительной, поверхностной, кислородно- флюсовой; по назначению – для ручной резки, механизированной резки, специальные; по роду горючего – для ацетилена, газов-заменителей, жидких горючих; по принципу действия – инжекторные, безынжекторные; по давлению кислорода – высокого, низкого; по конструкции мундштуков – щелевые, многосопловые. Наибольшее применение имеют универсальные инжекторные ручные резаки для разделительной резки со щелевыми мундштуками. Конструкция резака состоит из рукоятки, газоподводящих трубок, корпуса с вентилями и головкой, в которую ввертываются мундштуки. Применяются два основных типа мундштуков: с кольцевым подогревательным пламенем или щелевые и многосопловые. Щелевые мундштуки состоят из внутреннего и наружного мундштуков, которые ввертывают на резьбе в головку резака или присоединяют к ней накидной гайкой. По кольцевому зазору между наружным и внутренним мундштуками поступает горючая смесь подогревательного пламени. По центральному каналу внутреннего мундштука подается струя кислорода, в которой сгорает разрезаемый металл. Многосопловые мундштуки изготавливают цельными из одного куска металла или составными. Они имеют ряд каналов (сопел) диаметром 0,7—1,0 мм, расположены вокруг центрального канала для подачи режущей струи кислорода и крепятся к головке резака накидной гайкой. Многосопловые мундштуки применяют при работе на газах-заменителях: природном, нефтяном, коксовом и других газах, обладающих низкими скоростями горения. Эти мундштуки более трудоемки в изготовлении, чем щелевые, поэтому щелевые мундштуки нашли более широкое применение. В современных конструкциях резаков применяют самоцентрирующиеся щелевые мундштуки. Резаки, как правило, при резке устанавливают на опорную каретку с двумя роликами. Благодаря этому выдерживается постоянным расстояние от конца мундштука до поверхности металла и отпадает необходимость держать резак на весу во время работы. Давление

кислорода устанавливается в пределах 0,3—1,4 МПа (3—14 кгс/см2), давление ацетилена – в пределах 0,2—1 МПа (2—10 кгс/см2).
Безынжекторные резаки объективно лучше по своим технологическим качествам, так как сопла их мундштуков не забиваются каплями расплавленного металла и шлака при резке. Перед началом работы следует проверить, плотны ли все соединения резака и есть ли разрежение в ацетиленовом канале инжекторного резака. При зажигании подогревающего пламени слегка открывают вентиль подогревающего кислорода, затем открывают вентиль ацетилена. Когда в ацетиленовом канале создается разрежение, зажигают горючую смесь у выходного отверстия мундштука и регулируют пламя кислородным и ацетиленовым вентилями. Ядро должно иметь правильную, очерченную форму. Если при зажигании смеси и пуске режущей струи кислорода последняя находится не в центре, то это указывает на неправильную посадку внутреннего мундштука в головке; в этом случае необходимо выправить мундштук. Причиной неправильной формы подогревающего пламени являются также заусенцы, царапины, забоины на кромках мундштуков. Эти дефекты следует исправлять перешлифовкой кромок мундштуков и калибровкой каналов. Если резак при зажигании смеси начинает давать хлопки, значит, имеется пропуск режущего кислорода в месте посадки внутреннего мундштука в головку. В этом случае необходимо притереть место посадки. Для определения плотности соединений в головку ввертывают мундштук с заглушенным выходным отверстием для кислорода, резак погружают в воду и в каналы подают кислород или воздух под давлением 1 МПа (10 кгс/см2) через шланг, надетый на кислородный ниппель. Наличие пропусков проявится при выделении пузырьков. Для раскроя металла и правки конструкций в условиях монтажа применяются керосинорезы, так как они менее взрывоопасны.
Керосин подается в резак под давлением 0,05—0,2 МПа (0,5—2 кгс/см2) из бачка емкостью 5 дм3, снабженного ручным воздушным насосом, манометром и запорным вентилем.
Контрольные вопросы:

1. Какие резаки применяются для ручной резки металла?
2. В чем различие щелевых мундштуков и многосопловых?
3. Каков порядок обращения с резаками при подготовке их к работе?
4. Расскажите основные правила обращения с керосинорезом.
5. Какие неисправности встречаются чаще всего в резаках керосинорезов?

Глава 7
МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ГАЗОВОЙ СВАРКЕ И РЕЗКЕ
1. Правила обращения с оборудованием и аппаратурой
При работе с ацетиленовыми генераторами прежде всего следует учитывать взрывоопасность смеси ацетилена с воздухом. Исходя из этого условия необходимо строго соблюдать следующие требования безопасности. К обслуживанию ацетиленовых генераторов допускаются лица, достигшие 18¬летнего возраста, знающие устройство и работу генератора. Генератор предназначен для работы на открытом воздухе.
Для временных сварочных работ допускается устанавливать аппарат в жилых и производственных помещениях объемом не менее 300 м3.
Генератор необходимо устанавливать на расстоянии не менее 10 м от места работы горелки или резака, а также от любого другого источника пламени или нагреваемых приборов. Для вскрытия барабанов с карбидом кальция нельзя применять обычные слесарные инструменты
(молоток, зубило, ножи), так как при работе с ними может возникнуть искра. Допускается пользоваться омедненным инструментом или изготовленным из сплавов меди. Барабан разрешается вскрывать на открытом воздухе под навесом. Для хранения карбида кальция следует пользоваться герметически закрывающимися емкостями.
Запрещается: загружать карбид кальция в мокрые ящики или корзины; применять карбид тех грануляций, которые не указаны в эксплуатационной характеристике генератора; пользоваться удлиненными рукоятками винта для увеличения усилия при уплотнении крышки генератора; работать от генераторов без предохранительных затворов. При работе генераторов необходимо постоянно следить за тем, чтобы не было утечки газа из кранов, пробок и других соединений.
Запрещается оставлять работающий генератор без надзора. Прежде чем подойти к работающему генератору, необходимо убедиться, не тлеют ли рукавицы или спецодежда. При неисправной работе генератора запрещается открывать крышку и вынимать корзину с горячим, неразложившимся карбидом. Это можно будет сделать только после