Газове зварювання чавуну

                                             Зміст

1.Вступ.

2.Організація  робочого місця.

3.Використані  матеріали.

9.Використана  література.

10.Висновок.

                                        1.Вступ.

   Спосіб нагрівання металу  полум’ям  горючої газової   суміші став відомим наприкінці  ХIX ст. Практичне застосування газового зварювання стало можливім після розробки французьким інженером Е. Фуше в 1903 р. першого пальника.

   У нашій країні газове  зварювання застосовується з  1906 р. До 1960 р. використовували  тільки ацетиленово-кисневе полум’я.  Коли ацетилен стали застосовувати  для одержання гуми,пластмас,виникла  необхідність замінити його іншими  газами або парами горючих  рідин.

   Газове полум’я має малу  концентрацію тепла порівняно  з електричною дугою. Тому газове  зварювання виконується при низьких  швидкостях нагрівання і охолодження  металів,що призводить до збільшення  розмірів зерен,низької міцності,деформацій  зварюваного виробу.

   Вартість газового зварювання  сталевих листів товщиною понад 2 мм. вища вартості дугового зварювання.

   Продуктивність газового  зварювання виробу товщиною до 3 мм.  в 1,5 рази вища ніж при  дуговому зварюванні,а при більшій  товщині-нижча.

   Газове зварювання використовують  при ремонті литих виробів  із чавуну і кольорових металів,виправленні  дефектів лиття,при монтажних  і синтетичних роботах,різанні,наплавленні,зварюванні  легкоплавких  металі,при паянні  та ін.

   У третьому тисячолітті  зварювання є одним із провідних  технологічних процесів. Більше  половини світового споживання  сталевого прокату йде на виробництво  сталевих конструкцій. Практично  зварюють майже всі метали  на землі, в морських глибинах і в космосі. Маса зварюваних конструкцій становить від частки грама  до сотень і тисяч тонн.

Більше половини валового національного  продукту промислово розвинутих країн  створюється за допомогою зварювання  і споріднених технологій, до яких відносять наплавлення,паяння,різання,нанесення  покриття ,склеювання різних металів. Науково-технічне поняття «зварювання» охоплює такі суміжні напрями  як заготовка і складання,діагностика  і не руйнуючий контроль,техніка  безпеки та екологія зварювальних процесів.

Генератор середнього тиску АСМ-1,25-3 призначений для монтажних і  ремонтних робіт і працює за системою ВВ.

Він складається з корпусу, який поділений на дві частини: нижня  — -промивач і верхня — газоутворювач . Між собою вони з'єднані трубкою , на яку встановлений стакан . У газоутворювачі змонтована шахта. Простір між корпусом і шахтою утворює повітряну подушку, в яку витискується вода при роботі генератора.

Ацетилен відводиться через запобіжний клапан по шлангу  у водяний затвор. Кошик з карбідом кальцію, закріплений на кришці , уставляється через горловину у верхній частині корпусу. Вода заливається через горловину. Коли її рівень підніметься до верхнього краю трубки , вода почне переливатися в промивач до рівня контрольного крана. Після продування генератора він герметично закривається кришкою

Генератор середнього тиску АСМ-1,25-3:

1 — промивач; 2—шланг; 3—запобіжний клапан; 4 — газоутворювач; 5 — кошик; 6 — кришка; 7 — важіль; 8 — гвинт; 9 — стакан; 10 — трубка; 11 — водяний затвор; 12 — контрольний кран; 13, 14 — штуцера за допомогою гвинта 8 і важеля 7. Після продування ацетилен не може потрапити в повітряну подушку, за виключенням похилого положення генератора.

Кількість виділення ацетилену  автоматично регулюється витисканням  води з шахти в простір між  шахтою і корпусом та зворотним надходженням у шахту під тиском повітряної подушки.

Намул з газоутворювача зливають через  штуцер 14, а воду з промивача — через штуцер 13.

Генератор АСВ-1,25 працює за тим же принципом і відрізняється конструкцією та кількістю завантажувального  карбіду кальцію.

Газове зварювання широко використовується в промисловості та сільському господарстві Полтавщини. Цей спосіб зварювання дає можливість здешевити багато технологічних процесів.

                                  2.Організація робочого місця.

   Робоче місце зварника,обладнане  всім необхідним для виконання  зварювальних робіт,називається  зварювальним постом.

   Вони бувають пересувні  та стаціонарні.

   Пересувний пост використовується  для ручних робіт у різних  місцях на території підприємств  і в будівлях,а також при  монтажних роботах.

   Для організації газозварювального  поста необхідні:

• Кисневий балон з редуктором.

                           Схема кисневого редуктора ДКП:

1,7 — манометри; 2 — натискний  диск; 3 — фільтр; 4 — регулювальний  гвинт; 5 — натискна пружина; 6 —  мембрана; 8 — ніпель; 9 — запобіжний  клапан; 10 — сідло; 11 — фільтр; 12 —  клапан; 13 — пружина; 14 — фільтр; 15 — накидна гайка; а — камера високого тиску; Б — камера робочого тиску

• Ацетиленовий генератор із запобіжним затвором або ацетиленовий балон з редуктором.

Ацетиленовий переносний генератор  ГВР-1,25 М працює за комбінованою системою ВК і ВВ

1 — корпус; 2 — реторта; з —  бачок; 4 — горловина; 5 — запобіжний  клапан; 6 — манометр; 7 — трубка; 8 — гвинт регулятора; 9 — кошик; 10 — гвинт;11 — запобіжний затвор

• Гумові рукави(шланги) для подачі кисню і горючого газу в пальник або різак.
• Зварювальні пальники з набором наконечників,для різання

1, 16 — кисневий і ацетиленовий  ніпелі; 2 — рукоятка; 3, 15 — киснева  і ацетиленова трубки; 4 — корпус; 5, 14 — кисневий і ацетиленовий  вентилі; 6 — ніпель наконечника; 7 — мундштук; 8 — мундштук для  пропан-бутано-кисневої суміші; 9 —  штуцер; 10 — підігрівач; 11 — трубка  горючої суміші; 12 — змішувальна  камера; 13 — інжектор; а, б —  діаметри вихідного каналу інжектора  і змішувальної камери; в —  зазор між інжектором і змішувальною  камерою; г — бокові отвори  в штуцері 9 для нагрівання  суміші; д — діаметр отвору  мундштука; / — ацетиленокисневий; // — пропан-бутано-кисневий

• Різаки з комплектом мундштуків і пристосувань для різання.
• Присаджувальний дріт(пруток) для зварювання,паяння,наплавлення.
• Флюси,якщо вони необхідні для зварювання даного металу.
• Зварювальний стіл і пристосування для складання.
• Приладдя для зварювання і різання:окуляри з темним склом,набір ключів,молоток,зубило,сталеві щітки,лінійка,кутник,рисувалка та ін..
• Система вентиляції.
• Протипожежні засоби.
• Відро з водою для охолодження пальників.
• Контейнер для відходів.

     Перед  використанням  ацетиленовий пересувний генератор  знімають з візка і розташовують  не ближче 5 м. від кисневого  балону. Перевозити генератор у  заправленому стані забороняється.

     При використані пересувних  постів у приміщеннях слід  забезпечити природну або примусову  вентиляцію.

      Робітників забезпечують  спецодягом за встановленими  нормами і захисними окулярами(світлофільтри  С-3 при роботі різаками С-4 при  зварювальних роботах із витрачанням  ацетилену до 2500   л /год.)

      Світлофільтри підбирають  залежно від характеру роботи  і потужності газового полум’я  (таблиця 2.1)

        Таблиця  2.1. Характеристика і призначення  світлофільтрів.

        Для захисту  світлофільтра використовують безколірне  скло(віконне),яке в міру забруднення  змінюють. Категорично забороняється  заміняти світлофільтри саморобним  зафарбованим склом.

        Стаціонарний  пост призначається для виконання  ручних і механізованих робіт  газозварювання і різання в  умовах цеху,майстерні.

       Газопостачання  здійснюється централізовано:газ  подається газопроводами до кінця  споживання,якщо кількість постів  перевищує десять. Коли використання  газопроводів не раціональне  дозволяється подача газу від  балонів.

                          3.Використані матеріали

 Кисень.

Висока температура полум'я досягається  спалюванням горючого газу або парів  рідини в кисні. Кисень у чистому  вигляді при температурі 20°С і  атмосферному тиску — це прозорий газ без запаху, кольору і смаку. Маса 1 м3 становить 1,33 кг. Зріджується  при нормальному тиску і температурі  мінус 182,9°С. Рідкий кисень прозорий, має  голубий відтінок. Маса 1 л рідкого  кисню становить 1,14 кг; при випаровуванні 1 л кисню утворюється 860 л газу. Кисень одержують при розкладанні води електричним струмом або при глибокому охолодженні атмосферного повітря. Кисень рідкий і газоподібний (вміст пари води в газоподібному кисні не більше 0,07 г/м3)

Технічний кисень 3-го сорту поставляють  тільки газоподібним.

Чистота кисню має велике значення, особливо для кисневого різання. Зниження чистоти кисню погіршує процеси зварювання і підвищує витрати.

Масла і жири при дотику із стисненим  киснем з великою швидкістю окиснюються, що призводить до самозагорання або  вибуху. Тому треба уникати забруднень кисневих балонів маслами.

 Ацетилен.

Ацетилен при згоранні V кисні  дає найбільшу температуру полум'я - 3050-3150°С.

Технічний ацетилен (С2Н2) — газ  без кольору з різким неприємним запахом, в 1,1 раза легший за повітря, розчиняється в рідинах.

Ацетилен вибухонебезпечний: під  тиском 0,15-0,20 МПа вибухає від електричної  іскри або вогню, при швидкому нагріванні вище 200°С, а при температурі  вище 530°С відбувається вибухове розкладання  ацетилену.

Ацетилено-киснева суміш здатна вибухати при наявності в ній 2,8-93% ацетилену. Тому зварникам необхідно  дотримуватися обов'язкових правил експлуатації газового обладнання. Самозагорання суміші ацетилену і кисню, що виходять з пальника, проходить при температурі 428°С.

Одержують ацетилен трьома способами:

— розкладанням карбіду кальцію (СаС2) водою;

— термоокиснювальним піролізом (розкладанням) нагрітого природного газу в суміші з киснем;

— розкладанням рідких вуглеводнів (нафти, гасу) електричною дугою.

КАРБІД КАЛЬЦІЮ

Карбід кальцію (СаС2) — тверда речовина темно-сірого або коричневого кольору, питома густина 2,26-2,40 г/см3.Одержують  в електричних печах сплавлюванням  вапна й коксу. СаО + ЗС — СаС2 + СО - Q).

У технічному карбіді є до 90% чистого  карбіду, решта — вапно. Після  охолодження, дроблення і сортування, карбід кальцію завантажують по 100-130 кг у герметичні барабани з покрівельної сталі або бідони місткістю 80 і 120 кг.

Одержання ацетилену з карбіду  кальцію проходить за реакцією: СаС2 + 2Н20 С2Н2 + Са(ОН)2 + Q.

Теоретично для розкладання 1 кг СаС2 витрачається 0,562 кг води. При цьому  одержують 0,406 кг (372,5 л) ацетилену і 1,156 кг гашеного вапна Са(ОН)2. Під  час реакції проходить виділення  тепла,-що може призвести до вибуху. Практично витрата води становить 5-15 л залежно від конструкції  ацетріленових генераторів.

Вихід ацетилену з карбіду кальцію  становить від 250 до 280 л на 1 кг СаС2.

Карбід кальцію випускають у  грудках такої грануляції: 2x8; 8x15; 15x25; 25x80 мм. Чим грудки більші за розміром, тим більший вихід ацетилену 

Інколи в карбідному барабані накопичується  пил, який можна використовувати  тільки в генераторах особливої  конструкції. В іншому випадку може статися вибух. Для уникнення  іскроутворення карбідні барабани необхідно  відкривати латунним зубилом і дерев'яним молотком або спеціальним ножем.

                                        Властивості карбіду кальцію

 Зварювальний дріт.

Для заповнення зазору між кромками зварюваних деталей і утворення  валика шва в зварну ванну вводять  присаджувальний метал у вигляді  дроту, прутків, який за хімічним складом  повинен

бути таким, як і основний метал. Для зварювання металу забороняється  використовувати дріт невідомої  марки.

Для покращення властивостей металу шва в присаджувальний метал  вводять легуючі елементи.

Зварювальний дріт діаметром 0,3 мм; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 12,0 мм постачають у мотках масою  не більше 80 кг.

ФЛЮСИ

Флюси використовують для видалення  з металу шва неметалевих включень, для захисту від окиснення  кромок металу і присаджувального дроту. Флюс розчиняє оксиди, неметалеві включення, утворюючи легкоплавку суміш, яка  легко піднімається в шлак.

Флюси використовують у вигляді  порошків або паст. Для зварювання низьковуглецевих сталей їх не застосовують через утворення легкоплавких оксидів  заліза, які вільно виходять на поверхню шва. З флюсами зварюють чавуни, кольорові  метали, високолеговані сталі.

Зварювальні флюси повинні відповідати  таким вимогам:

— мають бути більш легкоплавкими, ніж основні та присаджувальні метали;

— повинні мати достатню рідкотекучість;

— не повинні спричиняти корозію  швів;

— повинні активно розкиснювати оксиди і переводити їх у більш  легкоплавкі хімічні сполуки  або видаляти з ванни;

— утворений шлак повинен добре  захищати метал від окиснення  киснем і азотом повітря;

— шлаки повинні добре відокремлюватися від шва після зварювання;

— густина флюсу має бути меншою від густини основного і присаджувального металу, щоб шлак добре спливав  на поверхню ванни і не залишався  в металі шва.

Склад флюсу вибирають залежно  від властивостей зварюваного металу.

Характеристики чавунів.

Чавуном називається сплав заліза з вуглецем, вміст якого становить  від 2,14% до 6,67%. Практично застосовують чавуни з вмістом вуглецю до 4%.

За структурою чавуни поділяються  на білі, сірі й ковкі; за хімічним складом  — на леговані та нелеговані.

У білому чавуні вуглець хімічно  зв'язаний у карбід залізо-це-ментит (Ре3С), який дуже твердий і крихкий. Тому білий чавун не піддається механічній обробці і зварюванню. Його використовують для одержання ковких чавунів.

Ковкий чавун одержують після  тривалого (декілька діб) томління при  температурі 900-1000°С з наступним  повільним охолодженням. У результаті він втрачає крихкість, стає в'язким  і здатним оброблятися. При цьому  вуглець виділяється у вигляді  пластівців вільного вуглецю, які розташовуються між кристалами чистого заліза. При  нагріванні ковких чавунів вище 900°С графіт

може утворювати цементит. При цьому  деталь втрачає властивості ковкого  чавуну. Це утруднює зварювання, тому що чавун необхідно піддавати повному  циклу термообробки (після зварювання).

Ковкий чавун згідно ГОСТу 1215-79 позначають двома буквами КЧ і  двома числами: перше вказує тимчасовий опір при розтягу кгс/мм2, друге  — відносне видовження у відсотках (КЧЗО-6, КЧЗЗ-8, ... КЧ80-1,5).

Сірий чавун використовують у якості конструкційного матеріалу. В ньому  більша частина вуглецю знаходиться  у вільному стані—у вигляді графіту. Сірий чавун добре обробляється. Температура плавлення становить 1100- 1250°С. Чим більше вуглецю, тим  нижча температура плавлення  і вища рідкотекучість.

Марганець зв'язує вуглець і перешкоджає  виділенню графіту. Цим сприяє відбілюванню чавуну. Марганець утворює сірчані  сполуки, нерозчинні в чавуні, які  легко виводяться з металу в шлак. Зварюваність чавуну погіршується, коли вміст марганцю перевищує 1,5 %.

Кремній зменшує розчинність вуглецю  у залізі, сприяє розпаду цементиту  з виділенням вільного графіту. При  зварюванні проходить окиснення  кремнію, оксиди якого мають температуру  плавлення вищу, ніж зварювальний метал, і тим самим погіршується процес зварювання.

Фосфор у чавунах підвищує рідкотекучість і покращує зварюваність, але знижує температуру кристалізації, підвищує твердість і крихкість. Вміст  фосфору не повинен перевищувати 0,3%.

Сірка погіршує зварюваність чавуну, знижує міцність і сприяє утворенню  гарячих тріщин. Сірчане залізо перешкоджає  виділенню графіту і сприяє відбілюванню чавуну. Вміст сірки не повинен  перевищувати 0,15%. Для нейтралізації  сірки, вміст марганцю повинен бути в 3 рази більший.

За ГОСТом 1412-85 марки сірого чавуну позначають буквами СЧ і числом, яке вказує границю міцності на розтяг в кгс/мм2 (СЧ10, СЧ15, ... СЧ35).

Високоміцний чавун одержують  із сірого, введенням у рідкий чавун  при температурі не нижче 1400°С чистого  магнію або його сплавів. Графіт у  високоміцному чавуні має сферичну форму.

За ГОСТом 7293-85 марки високоміцного  чавуну позначають буквами ВЧ і числом, яке вказує границю міцності на розтяг у кгс/мм2 (ВЧ35, ВЧ40, ... ВЧ100).

Леговані чавуни мають спеціальні домішки хрому, нікелю, молібдену  та інших елементів, завдяки яким підвищується кислотостійкість, жароміцність, стійкість проти спрацювання, міцність при ударних навантаженнях та ін.

За ГОСТом 7769-82 марки легованих  чавунів позначають буквою Ч і  наступними буквами, які означають  умовні позначення легуючих елементів. Цифри після букв означають вміст  цих

легуючих елементів у відсотках. Коли вміст легуючих елементів у  чавуні становить 1%, то цифри не ставлять. Буква Ш в кінці марки означає, що графіт кулястої форми (ЧЮ22Ш, ЧН20Д2Ш, ЧХ9Н5).

Антифрикційні чавуни використовують для виготовлення підшипників ковзання, повзунів, поршневих кілець, втулок. Згідно ГОСТу 1585-85 антифрикційний чавун  буває: сірий - АЧС-1, ... АЧС-6; високоміцний — АЧВ-1, АЧВ-2; ковкий - АЧК-1, АЧК-2.Цифри  означають порядковий номер марки  за ГОСТом

Особливості зварювання чавуну.

Чавун відносяться до категорії важко зварювальних сплавів. Труднощі при зварюванні зумовлені його хімічним складом, структурою і механічними властивостями

                                   Труднощі зварювання чавунів

Зварюваність оцінюють за характером злому чавуну:

— світло-сірий — добрий;

— крупнозернистий з крупними включеннями  графіту — обмежений;

— чорний — поганий.

В основному чавун зварюють для  виправлення дефектів лиття, при  ремонті спрацьованих і пошкоджених  деталей в процесі експлуатації.

Присаджувальний матеріал, флюси і  нагрівальні пристрої для зварювання чавунів

Хімічний склад присаджувальних  прутків для газового зварювання чавунів наведено в табл.

   Табл. Хімічний склад і призначення чавунних прутків (ГОСТ 2671-80)

                                                   Склад і призначення чавунних  прутків

Вибір діаметра присаджувального прутка і номера наконечника пальника залежить від площі дефекту чавуну

Залежність діаметра присаджувального прутка і номера наконечника пальника від площі дефекту при гарячому зварюванні чавуну

Флюси призначені для видалення  із зварної ванни оксидів розчиненням  і переведенням їх у легкоплавкі  шлаки, а також для покращення зчеплення між розплавленим і  основним металом