Методическая разработка по МДК02.02

Автор: преподаватель Шевчук Ирина Васильевна.

Рузаевское отделение ГБПОУ РМ «Саранский политехнический техникум» г.Рузаевка.

Методическая разработка по МДК02.02 «Технология газовой сварки»- курс лекций.

Файл:Тема-1.7.Газовая сварка чугуна

Файл:Газовая сварка цветных металлов и их сплавов

Файл:Газовая сварка сталей

Файл:Техника и технология газовой сварки

Файл:Оборудование и аппаратура для газовой сварки

Файл:Материалы приме няемые для газовой сварке

Файл:Содержание

Файл:Общие сведения о газовой сварке

Тема: Общие сведения о газовой сварке

Сущность газовой сварки

Сущность процесса газовой сварки заключается в том, что свариваемый и присадочный металлы расплавляются за счет тепла пламени горелки, получающегося при сгорании какого либо горючего газа смеси с кислородом.  В процессе сварки металл соприкасается  с газами пламени, а вне пламени – с окружающей средой, обычно с воздухом.  В результате металл подвергается изменениям, характер которых зависит от свойств металла, способа и режима сварки.

Содержание

Тема 1. Общие сведения о газовой сварке

1.1 Сущность газовой сварки

1.2 Процесс газовой сварки

1.3 Виды газопламенной обработки

1.4 Перечень необходимых сварочных материалов, оборудования, приспособлений и специальных средств для газовой сварки

1.5 Техника безопасности газовой сварки

Тема 2. Материалы, применяемые для газовой сварке

2.1 Газы, применяемые при сварке

2.2 Способы получения и хранения газов

2.3 Сварочная проволока

2.4 Флюсы

Тема 3.Оборудование и аппаратура для газовой сварки

3.1 Ацетиленовые генераторы

3.2 Предохранительные затворы

3.3 Предохранительные клапаны

3.4 Сварочные горелки

Тема 4. Техника и технология газовой сварки

4.1 Состав сварочного пламени

4.2 Параметры режима газовой сварки

4.3.Техника выполнения газовой сварки

Тема 5.Газовая сварка сталей

5.1 Газовая сварка низкоуглеродистых сталей

5.2 Газовая сварка теплоустойчивых сталей

Тема 6.Газовая сварка цветных металлов и их сплавов

6.1 Особенности газовой  сварки цветных металлов и их сплавов

6.2 Газовая сварка меди

6.3 Газовая сварка бронзы и латуни

6.4 Газовая сварка алюминия и его сплавов

Тема 7.Газовая сварка чугуна

7.1 Техника и технология сварки чугуна

Практические работы

1. Выбор сварочных материалов
2. Назначение, устройство и принцип работы ацетиленовых генераторов
3. Назначение, устройство и принцип работы предохранительных клапанов
4. Назначение, устройство и принцип работы сварочных горелок
5. Выбор режима газовой сварки

Техника и технология сварки чугуна

Газовая сварка чугуна

Газовая сварка чугуна является одним из наиболее надежных способов, позволяющих получать наплавленный металл по свойствам, близким к основному металлу. Это обусловлено тем, что при газовой сварке происходит более длительный и равномерный нагрев и охлаждение детали, чем при дуговой сварке, а поэтому обеспечиваются лучшие условия для графитизации углерода в наплавленном металле и менее вероятно появление в соседних со швом участках зон отбеленного чугуна. Уменьшаются внутренние напряжения в свариваемом изделии и возможность образования в нем трещин.

Газовую сварку серого чугуна лучше вести с применением предварительного подогрева. Скос кромок делают односторонний (V-образный), с углом раскрытия 90°. Кромки тщательно очищают от масла, ржавчины и грязи щеткой или пескоструйным аппаратом и прогревают пламенем горелки. В качестве присадочных прутков для сварки и наплавки используют чугунные стержни диаметром 6; 8; 10; 12; 14 и 16 мм, длиной 400 … 700 мм марок «А» и «Б» (см. табл. 1), а также: НЧ-1 -для низкотемпературной газовой сварки тонкостенных отливок; НЧ-2 -для низкотемпературной газовой сварки толстостенных отливок; ВЧ и ХЧ т- для износостойкой наплавки.

Прутки выпускаются: 0 6 мм, длиной 350 мм: 0 8 … 10 и 12 … 16 мм, длиной 450 мм.

Газовая сварка цветных металлов и их сплавов

Особенности газовой  сварки цветных металлов и их сплавов

При сварке цветных металлов и их сплавов возникает ряд затруднений, обусловленных их физико-химическими свойствами;  поглощением газов расплавленным металлом, приводящим к пористости шва; высокой теплоемкостью и теплопроводностью, что требует применения пламени повышенной мощности; значитель­ным линейным расширением при нагреве, сопровождающими деформированием изделий; склонностью к окислению с образованием тугоплавких оксидов, вынуждающей использовать при сварке активно действующие флюсы, которые защищают сварочную ванну от поступления кислорода извне, растворяют образующие­ся оксиды и удаляют их в шлак.

Газовая сварка представляет собой универсальный способ со­единения любых цветных металлов, однако область ее примене­ния в настоящее время весьма ограниченна в связи с низкой производительностью и сложностью автоматизации процесса. Для получения высококачественных соединений цветных металлов с помощью газовой сварки первостепенное значение имеет точное соблюдение установленного режима и техники выполнения сварки, а также применение соответствующих сварочных материалов.

Газовая сварка сталей

Газовая сварка низкоуглеродистых сталей

Низкоуглеродистые стали, содержащие до 0,25 % С, хорош свариваются с помощью газовой сварки. Для этой цели применяют нормальное пламя. Расход ацетилена должен составлять при левом способе сварки 100… 130 дм³/ч, при правом — 120… 150 дм³/; на 1 мм толщины свариваемого металла. В качестве присадочного материала используют сварочную проволоку Св-08, -08А, -08ГА, — ЮГА и -10Г2. Применения флюса не требуется.

При сварке возможно выгорание углерода, марганца и кремния, что приводит к снижению предела прочности наплавленно­го металла.

При сварке металла большой толщины и ответственных изделий проводят термическую обработку готовых сварных соединений или изделий в целом (нормализация, низкотемпературный отжиг).

В случае выполнения сварки окислительным пламенем используют проволоку Св-12ГС, -08, -08Г2С, а также проволоку Св-15ГЮ (0,5…0,8% А1 и 1,0… 1,4% Мп) с повышенным содержа­нием раскислителей.

Сварку среднеуглеродистых сталей (0,25…0,6% С) выполняют с меньшим расходом ацетилена — 75… 100 дм³/ч (для левого спо­соба сварки), применяя только нормальное пламя.

При увеличении содержания углерода свариваемость стали ухудшается. Если в ней содержится свыше 0,3 % С, то возможно обра­зование трещин как в околошовной зоне, так и в сварном шве при температурах, близких к линии солидуса (горячие трещины), и при охлаждении после сварки (холодные трещины). Повышение содержания углерода в стали способствует образованию в сплаве хрупких прослоек между зернами.

При толщине металла свыше 3 мм рекомендуется проводить общий предварительный подогрев изделия до значений темпера­туры 523…623 К, а также местный подогрев околошовной зоны горелками до 923…973 К. Благоприятное влияние на структуру металла шва и околошовной зоны оказывает отпуск при темпера­турах 873…923 К.

Улучшению механических свойств наплавленного металла при J сварке среднеуглеродистых сталей способствует использование присадочной проволоки (например, Св-О6НЗ или -18ХГС), леги-н-1 ной хромом (0,5… 1,0%) и никелем (2,0…4,0%) при обычном содержании марганца (0,5…0,8%).

Высокоуглеродистые стали, содержащие 0,6…2,0% С, свариваются хуже, чем среднеуглеродистые. Приемы сварки высоко- и среднеуглеродистых сталей аналогичны. Расход ацетилена состав­ляет 75 дм³/ч. Сварку рекомендуется проводить левым способом с применением нормального или слегка науглероживающего пла­мени и присадочной проволоки из низкоуглеродистой стали. При сварке сталей, содержащих более 0,7 % С, используют флюс — буру.

Удовлетворительное сварное соединение высокоуглеродистых сталей можно получить при их толщине не более 3 мм. Сварку выполняют с общим предварительным подогревом до температу­ры 523…623 К в сочетании с местным подогревом (923…973 К). По ее завершении проводят термообработку в режиме, установленном   для данной марки стали.

В ряде случаев для соединения высокоуглеродистых сталей вме­сто сварки целесообразно применять пайку высокотемпературны­ми припоями.

В низколегированных сталях перлитного класса общее содержа­ние легирующих компонентов не превышает 2,5 % (без учета углерода). Низколегированные стали марок 10ХСНД и 15ХСНД — типичные представители этого класса сталей — характеризуются повышенной прочностью, хорошей свариваемостью и высокой устойчивостью к атмосферной коррозии.

В настоящее время эти стали сваривают в основном дуговой сваркой специальными электродами или плавящимся и неплавящимся электродами в среде защитного газа. Однако в некоторых случаях прибегают к газовой сварке.

Газовую сварку низколегированных сталей выполняют нормаль­ным пламенем. Расход ацетилена при левом способе сварки со­ставляет 75… 100 дм³/ч, при правом — 100… 130 дм³/ч. Использу­ют проволоку Св-08, -08А и -08Г2С; флюс не применяют. После сварки для улучшения механических свойств наплавленного ме­талла проводят термообработку, включающую в себя нормализа­цию металла шва нагревом горелкой и охлаждение на воздухе.

Основная задача при сварке теплоустойчивых молибденовых, хромомолибденовых и хромомолибденованадиевых сталей — получе­ние в сварном соединении металла, аналогичного по свойствам основному металлу. Для этого необходимо обеспечить приблизи­тельно одинаковую структуру и химический состав основного и наплавленного металлов.

Молибденовые низколегированные стали марок 15М и 25МЛ, содержащие 0,4…0,6 % Мо, предназначены для использования при температурах до 773 К. При температурах, достигающих 813 К, применяют хромомолибденовые стали 15ХМ и 20ХМЛ, которые содержат 0,4…0,6 % Мо и 0,8… 1,1 % Сr; при еще более высоких температурах (до 858 К) — хромомолибденованадиевые стали) 12Х1МФи 15Х1М1Ф (не более 0,2 % V).

Сварку этих сталей осуществляют только нормальным пламенем при расходе ацетилена 100 дм³/ч. Сварочная проволока Св-08ХНМ, -10НМ, -18ХМА, -10ХМ и -10МХ обеспечивает в сварочном шве такой состав металла, который придает соединению термостойкость.

Молибден, будучи в данном случае карбидообразующим элементом, повышает прочность металла без снижения его пластич­ности. Присутствие молибдена в стали уменьшает ее склонность к ползучести при повышенных температурах, способствует формированию мелкозернистой структуры сплава, увеличивает прокаливаемость и предотвращает возникновение отпускной хрупкости  в хромистых сталях. Хром повышает предел ползучести и жаро­стойкость молибденовой стали, образуя на поверхности тонкий слой плотных тугоплавких оксидов.

Сварку выполняют небольшими участками длиной 15… 25 мм, поддерживая на всем свариваемом участке температуру светло-красного каления.

Перед сваркой кромки должны быть зачищены до металлического блеска. При толщине металла до 5 мм осуществляют однослойную сварку, при большей толщине — многослойную, причем сначала кромки стыка сваривают без добавления присадочно­го металла для обеспечения полного провара корня шва.

Сварку следует проводить с минимальным числом перерывов,  а при ее возобновлении необходимо равномерно прогреть шов в данном месте (при сварке труб — весь стык) до температурил 523…573 К для предупреждения появления трещин.

Хромомолибденовые стали свариваются несколько хуже, чем молибденовые, что обусловлено наличием в них хрома, образующего тугоплавкие оксиды.

Хромокремнемарганцевые стали типа 30ХГСА обладают боль­шой прочностью, упругостью и. устойчивостью к вибрационным! и ударным нагрузкам. После термической обработки для них ха­рактерны временное сопротивление 800 МПа, относительное удлинение 10 % и ударная вязкость 0,6 МДж/м².

При газовой сварке этих сталей хром и кремний частично выгорают, что может вызвать появление в шве включений оксидов и непроваров. Для предотвращения этих явлений применяют наконечник, обеспечивающий расход ацетилена 75… 100 дм³/ч. В каче­стве присадочного материала используют низкоуглеродистую про­волоку Св-08 и -08А или легированную проволоку Св-18ХМА.

Перед сваркой листов выполняют прихватки через 20… 30 мм — при толщине металла 0,5… 1,5 мм и через 40…60 мм — при толщине 2 мм и более. Прихватки следует располагать на расстоянии 10… 15 мм от края листа или угла сварного соединения.

Необходимо тщательно зачистить и подогнать кромки, а также обеспечить одинаковый зазор между ними по всей длине шва, что проверяется шаблоном.

Сварку осуществляют в один слой. При резком охлаждении ме­талла возможно образование трещин в шве и околошовной зоне, поэтому по окончании сварки пламя следует отводить от шва мед­ленно, подогревая факелом его конечный участок в радиусе 20…40 мм. Сварку необходимо выполнять с максимально возмож­ной скоростью, без перерывов, не задерживая пламя горелки на одном месте и не перегревая металл сварочной ванны.

Газовая сварка теплоустойчивых сталей

Теплоустойчивыми называют стали, длительно работающие при температуре до 600 °С. К ним относятся перлитные низколегированные хромомолибденовые стали 12МХ, 12ХМ, 15ХМ, 20ХМЛ, работающие при температуре 450…550 °С и хромомолибденованадиевые стали 12Х1МФ, 15Х1М1Ф, 20МФЛ, работающие при температуре 550…600 °С в течение 100 000 ч (10 лет). Они дешевы и технологичны, из них делают отливки, прокат, поковки для изготовления сварных конструкций: турбин, паропроводов, котлов и т.п.

Теплоустойчивость сварных соединений оценивают отношением длительной прочности металла соединения и основного металла — коэффициентом теплоустойчивости.

Чтобы работать при высоких температурах, стали должны обладать жаростойкостью, длительной прочностью, стабильностью свойств во времени и сопротивлением ползучести: их пластическая деформация при постоянной нагрузке с течением времени должна возрастать незначительно. Все это достигается введением в состав сталей 0,5…2,0% хрома, 0,2…1,0 % молибдена, 0,1 …0,3 % ванадия и — иногда — небольших добавок редкоземельных элементов. Хорошее сочетание механических свойств изделий из теплоустойчивых сталей достигается термообработкой: нормализацией или закалкой с последующим высокотемпературным отпуском. Это обеспечивает мелкозернистую структуру, состоящую из дисперсной ферритокарбидной смеси. После 100000 ч работы обработанная таким образом сталь 15ХМ имеет прочность 260 МПа (26,5 кгс/мм2) при температуре 450 °С и 62 МПа (6,3 кгс/мм2) при температуре 550 °С, а сталь 12X1МФ — 154 МПа (15,7 кгс/мм2) при температуре 500 °С и 58 МПа (5,9 кгс/мм2) при температуре 580 °С.

Физическая свариваемость теплоустойчивых сталей, определяемая отношением металла к плавлению, металлургической обработке и к последующей кристаллизации шва не вызывает затруднений. Современные сварочные материалы и технология сварки обеспечивают требуемые свойства и стойкость металла шва против горячих трещин. Однако сварные соединения склонны к холодным трещинам и к разупрочнению металла в ЗТВ — зоне термического влияния. Поэтому нужно применять сопутствующий сварке местный или предварительный общий подогрев изделия. Это уменьшает разницу температур в зоне сварки и на периферийных участках, что снижает напряжения в металле. Уменьшается скорость охлаждения металла после сварки больше аустенита превращается в мартенсит при высокой температуре, когда металл пластичен. Напряжения, возникающие из-за разницы объемов этих фаз, будут меньше, вероятность образования холодных трещин снизится. Применяя подогрев, нужно учитывать, что излишне высокая температура приводит к образованию грубой ферритно-перлитной структуры, не обеспечивающей необходимую длительную прочность и ударную вязкость сварных соединений. Уменьшить опасность возникновения холодных трещин можно, производя отпуск деталей, выдерживая их при температуре 150…200 °С сразу после сварки в течение нескольких часов. За это время завершится превращение остаточного аустенита в мартенсит и удалится из металла большая часть растворенного в нем водорода.

Техника и технология газовой сварки

Состав сварочного пламени

Газовое пламя образуется при сгорании смеси горючего газа ( или паров горючей жидкости ) с кислородом. Свойства газового пламени зависят от того, какое горючее подаётся в горелку и при каком соотношении кислорода и горючего создаётся газовая смесь. От соотношения кислорода и горючего также зависит внешний вид пламени, его температура и влияние на расплавленный металл сварочной ванны.

Тема: Оборудование и аппаратура для газовой сварки

Ацетиленовые генераторы

Ацетиленовыми генераторами называется аппарат, служащий для получения ацетилена разложением карбида кальция водой.

Классификация:

• Генераторы низкого давления изготавливают на давление ацетилена до 0,01 МПа (0,1 кгс/).

Генераторы среднего давления изготавливают на давление ацетилена от 0,01 до 0,07 МПа (0,1 – 0,7 кгс/).

Выпускают так же генераторы на давление ацетилена от 0,07 до 0,15 МПА (0,7 – 1,5 кгс/), они относятся к генераторам среднего давления, но имеют большую производительность.

• Генераторы выпускают по расчетной производительности на 0,5; 0,75; 1,25; 2,5; 3,5; 10; 20; 40; 30; 160 и 320 /ч.
• По конструкции генераторы изготавливают передвижными и стационарными. Передвижные генераторы имеют производительность до 3 /ч.

Генераторы по способу взаимодействия  карбида кальция с водой принято кратко обозначать следующим образом:

— КВ – «карбид в воду»;

— ВК – «вода на карбид»;

— ВК и ВВ – комбинированные «вода на карбид» и «вытеснение воды».