Газовая сварка
Газовая сварка - это способ соединения плавлением, при котором металл нагревают пламенем газа, сжигаемого в смеси с кислородом. Газовым пламенем металл нагревается медленнее, чем дугой, и ширина зоны термического влияния значительно больше. Интенсивность нагрева 102 - 103 Вт/см2, что гораздо меньше, чем при дуговой сварке (103 - 105 Вт/см2). Управлять процессом при газовой сварке легче, чем при дуговой: он не такой быстрый, в широких пределах можно регулировать интенсивность нагрева, приближая или отдаляя горелку, что очень существенно при сварке малых толщин. Оборудование для газовой сварки простое и мобильное (передвижное). Поэтому газовую сварку широко применяют для соединения изделий из тонкого листа, трубопроводов небольшого диаметра, деталей из чугуна, бронзы и цветных сплавов, а также для выполнения наплавочных работ. Основные недостатки газовой сварки: меньшая производительность и худшие показатели экономичности, большие деформации основного металла, перегрев и рост зерна в сварном соединении.
В качестве горючих газов преимущественно используют ацетилен (С2Н2), а иногда природные газы, пропан-бутановые смеси (сжиженные), водород, пары бензина и керосина, нефтяные газы и др.
Наивысший теплотворной способностью среди указанных газов обладает ацетилен и при сгорании обеспечивает самую высокую температуру до 3200 °С. Ацетилен получают в специальных генераторах из карбида кальция СаС2 при его взаимодействии с водой: СаС2 + Н2О = Са(ОН)2 + С2Н2. При разложении 1 кг СаС2 образуется 250 - 300 л ацетилена.
Ацетилен относится к непредельным углеводородам, легче воздуха, бесцветен и имеет слабый эфирный запах. При избыточном давлении (свыше 1,75 атм) ацетилен становится взрывоопасным. Он хорошо растворяется в ацетоне (соотношение 1 : 23). Этим его свойством и пользуется для хранения в баллонах. Ацетиленовые баллоны заполняют пористой массой (активированным углем), пропитанной ацетоном. Ацетилен заливают в баллоны под давлением 15 - 16 атм, он растворяется в ацетоне при нормальной температуре. В таком виде его хранение безопасно. Ацетиленовые баллоны окрашивают в белый цвет.
Сварку проводят при непосредственном питании от генератора или от ацетиленового баллона. Ацетилен и кислород смешивают в нужной пропорции в сварочной горелке. Кислород поставляют в сварочной горелке в сжатом или сжиженном состоянии. Сжатый кислород хранят и транспортируют в баллонах вместимостью 40 л, в которых вмещается 6 м3 газа, сжатого давлением 15 МПа (150атм). Жидкий кислород используют с помощью газификаторов для централизованного питания сварочных постов по стационарным трубопроводам.
Сварочные горелки служат для образования газосварочного пламени. Горелки бывают низкого и среднего давления. В горелки среднего давления ацетилен подается при избыточном давлении 0,25 - 0,50 атм. При низком давлении ацетилена 0,01 - 0,05 атм используется принудительное его засасывание при помощи разрежения, создаваемого кислородной струёй на выходе из инжектора горелки. Инжекторная горелка получила наиболее широкое распространение, так как она более безопасна и универсальна (может работать при среднем и низком давлении).
Кислород под давлением 3 - 4 атм поступает в горелку и через ниппель, регулировочный вентиль и трубку подается к инжектору. Создавая значительное разрежение за инжектором, кислород засасывает ацетилен, поступающий через ниппель и вентиль, в камеру смешения, где и образуется горючая смесь. По наконечнику горючая смесь поступает в мундштук, при выходе из которого сгорает и образует сварочное пламя.
Горелки описанного типа имеют сменные наконечники с различными диаметрами выходных отверстий инжектора и мундштука, что обеспечивает возможность регулирования мощности газосварочного пламени.
Вопросы для самостоятельной работы. Сварка и пайка в энергетике. Способы, сущность, преимущества и недостатки. Литература: Материаловедение. (Под общей ред. Б.Н. Арзамасова и Г.Г. Мухина) 3-е изд. переработанное и дополненное. М: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002.