Файл: Юрий Федорович ПодольскийСварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка.pdf

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
106
ные остаточные напряжения и деформации, велика вероятность образования трещин. При нагревании алюминий не меняет цвет, что осложняет работу сварщика.
Сварку проводят нормальным «мягким» пламенем. Его тепловую мощность выбирают исходя из расхода ацетилена 75 дм
3
/ч на 1 мм толщины металла.
Основным видом соединений при газовой сварке алюминия и его сплавов является стыковое. Выполнять тавровые, угловые и нахлесточные соединения не рекомендуется.
Кромки разделывают механическим способом и за 2 ч до сварки тщательно зачищают. Перед сваркой кромки деталей и присадочную проволоку промывают в течение 10 мин в щелоч- ном растворе, содержащем 20–25 г едкого натра и 20–30 г карбоната натрия на 1 дм
3
воды при температуре 65 °C с последующей промывкой в воде. После этого кромки и присадку протравливают в течение 2 мин в 15 %-ном растворе азотной кислоты, промывают в горячей и холодной воде, а затем сушат.
Сварку осуществляют в нижнем положении за один проход с максимально возможной скоростью. Детали толщиной свыше 10 мм перед сваркой рекомендуется подогреть до тем- пературы 300–350 °C.
Сварку проводят с применением флюсов (см. табл. 19), в качестве присадочного мате- риала используют сварочную проволоку одиннадцати марок (СвАК5, СвАМц, СвАМг3 и др.). После сварки остатки флюса тщательно удаляют.
Левым способом сваривают детали толщиной до 5 мм, правым – толщиной свыше 5
мм. Сварку плоских конструкций целесообразно выполнять обратноступенчатым методом.
Сварка свинца
Свинец отличается низкой температурой плавления (327 °C) с образованием тугоплав- кого оксида РbО (температура плавления 850 °C). Низкие температура плавления и тепло- проводность позволяют применять при газовой сварке свинца газы-заменители ацетилена –
пропан-бутан, водород, природный и городской газы, пары бензина и керосина.
Наибольшее распространение получили нахлесточные и стыковые соединения. Листы толщиной до 1,5 мм сваривают встык без применения присадочного металла с отбортовкой кромок. Перед сваркой кромки тщательно зачищают до металлического блеска на ширину не менее 30 мм с обеих сторон шва. Детали толщиной до 6 мм сваривают встык без разделки кромок, а большей толщины – с разделкой под углом 30–35 °C каждой стороны. Мощность сварочного пламени выбирают из расчета 15–20 дм
3
/ч ацетилена на 1 мм толщины сварива- емого металла.
Сварку свинца можно выполнять левым способом в любом пространственном положе- нии. Присадочным материалом являются полоски свинца или свинцовая проволока. Нако- нечник горелки должен быть наклонен к поверхности свариваемого металла под углом
45°. Для удаления оксидной пленки рекомендуется применять флюс, состоящий из равных частей канифоли и стеарина. Чтобы предотвратить протекание металла при сварке свинца,
используют подкладки.
Кислородная резка металла
Сущность процесса кислородной резки
Кислородная резка металлов возможна благодаря тому, что малоуглеродистая сталь,
нагретая до температуры, близкой к температуре плавления (1300–1400 °C), способна интен- сивно сгорать в струе технически чистого кислорода. При кислородной резке для нагревания металла применяется такое же пламя, как и при сварке. Сначала нагревают небольшой уча- сток металла, намеченный линией разреза, а затем на нагретое место направляют струю кис-

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
107
лорода, перемещая одновременно подогревательное пламя дальше по линии разреза. Металл сгорает в струе кислорода, и по всей толщине разрезаемого металла образуется узкая щель.
Соседние участки металла нагреваются сравнительно мало.
При сгорании металла образуются жидкие шлаки, которые выдуваются струей кис- лорода. При перемещении подогревательного пламени и струи кислорода по размеченной линии процесс резки происходит непрерывно. Кислородная резка проста, не требует слож- ного оборудования, поэтому имеет широкое применение при сборке санитарно-технических деталей.
Для сгорания 1 кг железа теоретически требуется от 0,29 до 0,38 м
3
кислорода, в зави- симости от того, какой окисел получается при горении – FeO или FезО4. Практический рас- ход кислорода может сильно отличаться от теоретического, так как в шлаках присутствуют оба окисла в различных соотношениях, часть металла удаляется из разреза в расплавленном состоянии, часть кислорода расходуется на выдувание жидкого металла и шлаков, а также теряется в окружающую среду. Для резки применяют технический кислород чистотой 98,8
—99,7 %. С понижением чистоты кислорода на 1 % его расход на 1 м длины резки возрас- тает на 25–35 %, а время резки – на 10–15 %. Это особенно заметно при резке стали боль- ших толщин. Применять для резки кислород чистотой ниже 98 % нецелесообразно, так как поверхность реза получается недостаточно чистой, с глубокими рисками и трудноотделяе- мым шлаком.
Для резки металла кислородом необходимы следующие условия:
– температура горения металла в кислороде должна быть ниже температуры плавле- ния, 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 кисло- родная резка без применения специальных флюсов невозможна;
– количество тепла, выделяющееся при сгорании металла в кислороде, должно быть достаточно большим, чтобы обеспечить поддержание процесса резки. При резке стали около
70 % тепла, используемого для подогревания, выделяется при сгорании металла в кислороде и только 30 % подводится от подогревающего пламени;
– теплопроводность металла не должна быть слишком высокой, иначе вследствие интенсивного теплоотвода процесс резки может прерваться.
Перечисленным выше условиям наиболее полно отвечают чистое железо, низко– и среднеуглеродистые, а также низколегированные стали при содержании углерода до 0,3 %.
На температуру загорания, кроме состава металла, оказывает влияние также состояние поверхности металла, величина его кусков,
давление и скорость потока кислорода. Шероховатая поверхность облегчает загорание металла в кислороде. Порошок железа может воспламеняться в чистом кислороде при температуре 315 °C, т. е. значительно более низкой,
чем прокатанный металл. Металл на поверхности крупного куска стали загорается при температуре 1200–1300 °C. При давлении 25 кгс/см
2
и скорости потока кислорода 180 м/с температура загорания углеродистой стали в кислороде снижается до 700–750 °C.

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
108
Среднеуглеродистые стали (углерод до 0,7 %) режутся хуже. Резка высокоуглероди- стых сталей вообще проблематична, а при С > 1 % резка вообще невозможна без специ- альных флюсов.
Высоколегированные стали тоже не поддаются кислородной резке. Возможна только кислородно-флюсовая резка с применением специальных флюсов или плазменно-дуговая
(с применением специального оборудования). Плазменно-дуговая резка применяется и для разделки алюминия и его сплавов, для которых кислородная резка исключена. Чугун не режется вследствие низкой температуры плавления и высокой температуры начала горения.
Цветные металлы не поддаются кислородной резке из-за высокой температуры плав- ления их оксидов и значительной теплопроводности.

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
109
где S – толщина разрезаемой стали, мм.
Техника ручной резки
Разрезаемый лист укладывают на подкладки, выверяют по горизонтали и, если нужно,
закрепляют. Затем лист по линии реза очищают от окалины, ржавчины, грязи, которые уменьшают точность и ухудшают качество реза. Лист размечают, нанося на нем мелом или чертилками контуры вырезаемых деталей. Подбирают номера наружного и внутреннего мундштуков.
Резку обычно начинают с кромки листа. Если же нужно начать с середины листа
(например, при вырезке фланцев), то сначала в листе прожигают кислородом отверстие, а затем вырезают нужную фигуру. Нагревают металл в месте, откуда ведут резку, а затем пус- кают режущую струю кислорода. Вслед за этим начинают перемещать резак по намеченной линии реза, прожигая металл на всю толщину. Если резку начинают с кромки, время началь- ного подогрева металла толщиной 5—200 мм составляет от 3 до 10 с (при работе на ацети- лене). При пробивке отверстия в листе струей кислорода это время увеличивается в 3–4 раза.
Резак следует перемещать равномерно. Если двигать его слишком быстро, то соседние участки металла не будут успевать нагреваться, кислородная струя будет отставать, обра- зуются непрорезанные до конца участки и нарушится непрерывность резки. При слишком медленном перемещении резака кромки будут оплавляться, и разрез получится неровным, с большим количеством шлака. О скорости резки можно судить по выбросу шлака (рис. 35).
Рис. 35. Характер выброса шлака:
а – скорость резки мала; б – оптимальная скорость; в – скорость резки велика
Мощность подогревающего пламени определяется условиями резки и должна увели- чиваться с увеличением толщины металла. Для легированных сталей, а также при увеличе- нии скорости резки мощность пламени должна быть больше, чем для низколегированных сталей и небольшой скорости резки. Но слишком увеличивать мощность подогревающего пламени тоже не следует, так как это ведет к излишнему расходу газов и оплавлению верх- них кромок реза.

Ю. Ф. Подольский. «Сварочные работы. Электродуговая. Газовая. Холодная. Термитная. Контактная сварка»
110
Состав подогревающего пламени тоже важен. При резке стали больших толщин подо- гревающее пламя следует регулировать с максимальным избытком горючего газа в смеси;
это увеличивает длину факела и способствует прогреву металла на всю толщину.
Важное значение для резки имеет давление режущего кислорода. При недостаточном давлении струя кислорода не сможет выдуть шлаки из места реза и металл не будет прорезан на всю толщину. При слишком большом давлении увеличивается расход кислорода, а разрез получается менее чистым. Давление кислорода зависит от толщины разрезаемого металла,
и его подбирают согласно документации на газовый резак (см. табл. 24).
При разрезании металла большой толщины или пакета листов торец металла в плос- кости реза нужно хорошо подогреть, особенно в нижней части. Концентрация кислорода в режущей струе уменьшается по мере удаления от верхней кромки разрезаемого металла.
Поэтому при резке металла толщиной свыше 300 мм очень важно увеличить ту длину струи,
на протяжении которой концентрация кислорода остается высокой. Этому способствует обо- лочка из подогревающего пламени, факел которого окружает режущую струю и как бы сжимает ее. Чем длиннее этот факел, тем длиннее участок струи с высокой концентрацией кислорода и тем большую толщину металла режет такая струя. Удлинение факела зависит от увеличения часового расхода горючего. Наибольшая длина режущей способности струи получается при расходе кислорода 80 м
3
/ч и ацетилена 8 м
3
/ч.
В любом случае для обеспечения высокого качества реза расстояние между мундшту- ком и поверхностью разрезаемого металла необходимо поддерживать постоянным (табл. 26).
Для этого многие резаки комплектуются направляющими тележками.
По окончании резки поверхность металла очищают стальной щеткой от окалины и остатков шлака. Наплывы, образующиеся на нижней кромке металла, срубают зубилом.
Деформация металла при резке
Вследствие неравномерного нагрева металла при резке происходят деформации, кото- рые могут вызывать искажение формы детали и отклонение ее размеров от заданных. Для уменьшения деформаций необходимо:
– жестко закреплять вырезаемые детали с помощью упоров, шпилек, струбцин, экс- центриковых или пневматических зажимов, клиньев и пр.;
– оставлять перемычки (непрорезанные участки) между соседними частями листа, из которых вырезаются детали;
– резать крупногабаритные детали одновременно несколькими машинами;
– мелкие детали вырезать не из целого листа, а из предварительно нарезанных прямо- угольных заготовок (карт);
– отдельные участки контура детали резать в такой последовательности, при которой деформации действовали бы в противоположных направлениях и по возможности взаимно уничтожались.