Юрий Подольский - Сварочные работы. Практическое пособие

• Название: Сварочные работы. Практическое пособие
• Автор: Юрий Подольский
• Жанр: Руководства
• Год: 2015
• ISBN: 978-617-12-0106-4, 978-5-9910-3430-2

Книга познакомит вас с основными видами сварки: ручной дуговой, автоматической дуговой, электрошлаковой и газовой. Также подробно описаны особенности сварных соединений и швов, электродуговой и кислородной резки металлов: алюминия, нержавеющей стали, меди, чугуна. Кроме того, мастера-любители по приведенным расчетам смогут самостоятельно изготовить множество полезных в быту приспособлений.

---

Для кабеля с медными жилами (ρ = 0,017·10–6 Ом·м) она составит около 24 м, т. е. длина как прямого, так и обратного провода будет равна 12 метрам.

Применять провод длиной более 30 м не рекомендуется, так как это вызывает значительное падение напряжения в сварочной цепи и перегрузку сварочного аппарата.

Токоподводящий «земляной» провод соединяется с изделием специальными зажимами, чаще всего винтовыми струбцинками или зажимами типа «крокодил». Допустимо укладывать свариваемую деталь на металлический стол, надежно подсоединенный к сварочному источнику. Самодельные удлинители токоподводящего провода в виде кусков или обрезков металла не допускаются.

Экипировка сварщика

Для защиты сварщика от искр, брызг металла, механического давления, ожогов, удара электрическим током, ультрафиолетовых и инфракрасных лучей применяют специальные сварочные маски. Для защиты от излучений сварочной дуги в смотровое отверстие маски, кроме обычного стекла, вставляется светофильтр.

Существует несколько разновидностей масок: традиционного типа с фиксированным светофильтром, с подъемным светофильтром, а также маски типа «хамелеон». В первых двух случаях речь идет о так называемых «пассивных» шлемах. В качестве смотрового окна у них используется затемненное стекло, которое либо неподвижно (но тогда сложно разглядеть объект сварки до начала работ), либо откидывается наверх после окончания процесса сварки (материал при этом еще догорает, и смотреть на него без защиты тоже опасно).

«Активные» шлемы типа «хамелеон» автоматически реагируют на импульс света от сварки и изменяют степень своего затемнения, блокируя части светового спектра. Это позволяет нормально контролировать начало сварочного процесса. Источником питания световых фильтров в масках для сварки типа «хамелеон» служат солнечные батареи, а также заменяемые или встроенные литиевые элементы. Некоторые маски-«хамелеоны» оборудованы также респиратором. Это немаловажно, так как дым и газы, возникающие при сварочных работах, содержат вещества, представляющие большую опасность для легких. Правда, стоит такая защита довольно дорого, а в работе не очень удобна из-за солидного веса и приличных габаритов.

Для чистки и сушки светофильтра необходимо снять внутреннюю и внешнюю защитные пластины, затем протереть его чистой мягкой тканью, смоченной метиловым спиртом.

Кроме маски, полный комплект экипировки сварщика включает в себя специальный костюм, обувь и перчатки. Спецодежда для сварщика должна удовлетворять двум основным требованиям: ее наружная поверхность должна быть огнестойкой и термостойкой, а внутренняя (изнаночная) – влагопоглощающей. Исходя из этих требований, куртку и брюки шьют из брезента, парусины, замши и их комбинаций. Все они обрабатываются специальной пропиткой, которая придает им жаростойкость. Для одежды и обуви, защищающей от искр и расплавленного металла и выдерживающей прожигание не менее 50 с, ГОСТ предусматривает специальную пометку «Тр».

Экипировка сварщика обязательно включает в себя рукавицы или перчатки для защиты рук от контакта с нагретыми поверхностями и брызгами расплавленного металла.

Традиционная обувь для сварщиков – сапоги с укороченными голенищами или кожаные ботинки. Категорически запрещается работать в обуви с открытой шнуровкой или металлическими гвоздями в подошве.

Основы газовой (газопламенной) сварки

Газопламенная обработка металлов охватывает такие широко распространенные в промышленности и строительстве технологические процессы, как газовая сварка и наплавка, пайка, газовая и газоэлектрическая резка, термическая правка с применением газового пламени, пламенная поверхностная закалка, газовая металлизация, сварка пластмасс и других неметаллов.

Газовая сварка – это сварка плавлением, при которой для нагрева используется теплота пламени смеси газов, сжигаемой с помощью горелки[14]. Газовую сварку выполняют как с применением присадочной проволоки (рис. 20), так и без нее, если формирование шва возможно за счет расплавления кромок основного металла. В качестве горючих газов применяют ацетилен, сжиженные газы на основе пропан-бутановых смесей, природный газ, в качестве окислителя – кислород или воздух.

Рис. 20. Газовая сварка:

1 – соединяемые детали; 2 – сварочная ванна; 3 – присадочный материал; 4 – газовое пламя; 5 – горелка

Ацетилен-кислородные смеси, обеспечивающие максимальную температуру пламени (> 3000 °C), могут быть использованы для любых процессов газовой сварки. Для сварки сталей толщиной до 4 мм с использованием специальной присадочной проволоки можно применять пропан-бутановые смеси.

При газопламенной обработке алюминия, латуни, свинца и других материалов, температура плавления которых ниже температуры плавления стали, целесообразно применять пропан-бутан. Для кислородной резки, пайки, наплавки, металлизации можно использовать любые газы – заменители ацетилена.

Газосварка проста, универсальна, не требует дорогостоящего оборудования и мощного источника электрической энергии. С ее помощью можно сваривать почти все металлы, применяемые в технике. Причем такие металлы, как чугун, медь, свинец, латунь, легче поддаются газовой сварке, чем дуговой. Газовая сварка необходима и применяется при изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали (1–3 мм); при ремонте изделий из чугуна, бронзы, силумина; при монтаже и ремонте трубопроводов отопления, водопровода, газопровода из труб малых (до 50 мм) диаметров и при подобных работах; при сварке изделий из алюминия, меди, латуни, свинца; при наплавке латуни на чугунные или стальные детали (поршни, штоки гидросистем); при сварке ковкого и высокопрочного чугуна с применением присадочных прутков из латуни и бронзы.

К недостаткам газовой сварки относятся меньшая производительность и бóльшая зона нагрева, чем при дуговой сварке. При газовой сварке концентрация тепла меньше, чем при дуговой, поэтому разогреву подвергается бóльшая зона и увеличивается коробление. Газосварочный процесс почти не поддается механизации и автоматизации. Кроме того, газовая сварка – источник повышенной пожаро– и взрывоопасности.

Качество сварных соединений, выполняемых газовой сваркой, выше, чем дуговой электродами с тонким покрытием, но несколько ниже, чем качественными электродами. Дело в том, что при газовой сварке не происходит легирования наплавленного металла, в то время как при дуговой сварке качественными электродами, в покрытии которых содержатся ферросплавы, производится довольно значительное легирование.

Производительность газовой сварки, высокая при малой толщине основного металла, быстро снижается с увеличением его толщины. При толщине металла 0,5–1,5 мм производительность газовой сварки может быть выше, чем дуговой. С увеличением толщины металла до 2–3 мм скорости газовой и дуговой сварки становятся одинаковыми, а затем с увеличением толщины металла разница быстро возрастает в пользу дуговой сварки. Например, при сварке стали толщиной 1 мм скорость составляет около 10 м/ч, а толщиной 5 мм – 2,5 м/ч. Далее, при малой толщине абсолютный расход газов на 1 м сварного шва невелик, но с увеличением толщины основного металла быстро растет расход газов и времени на сварку, и газовая сварка становится дороже дуговой; разница в стоимости быстро увеличивается с возрастанием толщины основного металла. Поэтому газовая сварка стали толщиной более 4 мм практически не применяется.

К особенностям газовой сварки следует также отнести почти исключительное выполнение сварных швов за один проход. Получение швов в несколько слоев, широко практикуемое в дуговой сварке, почти не применяется при газовой.

Газовое пламя менее яркое, чем сварочная дуга, оно не обжигает лицо, поэтому для защиты глаз сварщика достаточно очков с цветными стеклами.

Материалы, применяемые при газовой сварке

Горючие газы

При газовой сварке в качестве окислителя применяют кислород, а горючими газами служат ацетилен, водород, пропан и др.

Газообразныйкислород (О2) бесцветен, не имеет запаха и вкуса, немного тяжелее воздуха. Плотность кислорода при атмосферном давлении и температуре 20 °C равна 1,33 кг/м3. Активно поддерживает горение и служит для повышения температуры газового пламени при сгорании горючего газа.

Согласно ГОСТ 5583–78, промышленность выпускает газообразный технический кислород двух сортов. Объемная доля кислорода в техническом кислороде I сорта составляет 99,7 %, II сорта – 99,5 %.