Введение
Методы газопламенной обработки металлов объединяют свы¬ше 30 технологических процессов (нижеприведенный рисунок). По своему техноло¬гическому назначению они могут быть подразделены на четыре основные группы: резка, соединение, нагрев и напыление мате¬риалов. Основой этих процессов является использование кон¬центрированного местного источника нагрева высокотемператур¬ным пламенем. К газопламенным методам примыкают процессы газоэлектрической, в том числе плазменной и газолазерной обра¬ботки, при которых теплоносителем служит газ, а источником нагрева - газовое пламя, плазменная дуга, лазерный луч и т.д.
Разработано высокопроизводительное автогенное оборудова¬ние, которое обеспечивает получение надежных и экономичных металлоконструкций, работающих при сложном нагружении в широком интервале температур и давлений. Газопламенная обработка повсеместно применяется во многих отраслях народного хозяйства и обладает неоспоримыми преимуществами по сравне¬нию с механической обработкой по производительности труда и капитальным затратам. Наиболее характерные области приме¬нения газовой сварки – это сварка стали малой толщины, чугуна, цветных металлов и сплавов.
В последние годы внедрение этих процессов непрерывно расширяется. Совершенствуются оборудование и аппаратура для их использования. Современные установки и машины для термической резки и напыления материалов характеризуются высокой степенью автоматизации с использованием программного управ¬ления и микропроцессорной техники. Вместе с тем энергетические основы процессов, использующих газовое пламя для местного нагрева обрабатываемого материала, сохраняются прежними.
Газопламенная обработка преимущественно ведется с приме¬нением кислорода и горючих газов (ацетилена и его заменителей). Иногда используются смеси кислорода и паров горючих жидкостей (керосина или бензина). Применяемые при газопламенных процессах горючие газы и кислород подаются к месту работы в сжатом состоянии по газопроводам или в стальных баллонах. До сих пор широко используется выработка ацетилена в пере¬движных генераторах на месте производства работ.
Наиболее распространенными процессами газопламенной об¬работки являются газовая сварка и кислородная резка. Они со¬храняют свое значение для некоторых видов металлообработки, несмотря на успешное развитие электродуговых методов сварки и резки.
Газовая сварка широко используется при сварке стали ма¬лой толщины, чугуна, цветных металлов и сплавов. Кислородная резка применяется на поточно-механизированных линиях для вы¬сокопроизводительного раскроя листового проката в судострое¬нии, машиностроении и других отраслях металлообработки. Руч¬ная кислородная резка до сих пор повсеместно используется для разделки металла в цеховых условиях, при ремонте, монтаже и в строительстве.
Сварка цветных металлов и их сплавов
Сварка меди, латуни, бронзы.
Третья область преимущественного применения газовой свар¬ки наряду со сваркой сталей и чугуна – сварка цветных метал¬лов и сплавов. Сварные конструкции и изделия из них широко используются в химическом машиностроении, электротехнической промышленности и других отраслях.
Сварочная техника располагает необходимыми технологиче¬скими материалами (присадочные металлы, флюсы) приемами и режимами газовой сварки для получения качественных свар¬ных соединений из этих материалов.
Наибольшее применение находит газовая сварка меди, ла¬туни и бронзы. В меньшей степени этот процесс используется для сварки алюминия, хорошо поддающийся более производитель¬ным методам дуговой сварки плавлением.
Сварка меди. Медь относится к трудносвариваемым метал¬лам, требующим достаточно высокой квалификации сварщика. Затруднения, возникающие при газовой сварке меди, связаны с ее способностью сильно окисляться с образованием закиси ме¬ди (Cu2O). Наличие этого оксида в виде эвтектики в зоне тер¬мического влияния снижает механическую прочность и пластич¬ность сварного соединения. Кроме того, закись меди является ис¬точником образования мелких трещин в расплавленном металле в результате взаимодействия ее с водородом пламени. Это яв¬ление называется «водородной болезнью» меди. Поэтому при га¬зовой сварке необходимо использовать эффективные флюсы. Их роль заключается в растворении образующихся оксидов, в том числе и закиси меди, с переводом их в легкоплавкие шлаки и пре¬дохранении расплавленного металла от дальнейшего оксидиро¬вания. Чтобы исключить образование закиси в металле шва, по¬лезно применять присадочные металлы, содержащие раскислители (кремний, марганец) и использовать медь с пониженным содержанием кислорода (0,01%).
Рекомендуемые для газовой сварки меди присадочные ме¬таллы приведены в табл. 3.1, а составы флюсов – в табл. 3.2.
Возможно применение флюса БМ-1, но при газофлюсовой сварке мощность пламени необходимо увеличить и вести сварку с наконечником на один номер больше.
Дополнительные трудности возникают при газовой сварке ме¬ди из-за ее уникальных теплофизических свойств. Медь обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью (в б–7 раз выше, чем у стали), повышенным коэффициентом линейного расшире¬ния при нагревании (в 1,5 раза выше, чем у стали).
Эти свойства обусловливают большую, чем при сварке ста¬ли, зону термического влияния и приводят к появлению значи¬тельных тепловых деформаций, которые могут вызывать при охлаждении сварного шва значительные напряжения.
Наличие остаточных напряжений в сочетании со снижением прочности и пластичности меди в области температур 250–500° С неблагоприятно сказывается на возможности трещинообразования в сварном соединении при его охлаждении.
Технологическими приемами удается устранить вредные по¬следствия специфических свойств меди. Так, ведение сварки с возможно большей скоростью способствует уменьшению про¬должительности контакта пламени с жидким металлом. Для компенсации больших теплопотерь из-за повышенной теплоемко¬сти и теплопроводности меди рекомендуется использовать пред¬варительный или сопутствующий подогрев кромок металла и бо¬лее мощное пламя. Обычно наконечник горелки выбирают на 1–2 номера больше, чем при сварке стали. Для уменьшения вредного воздействия кислорода и ацетилена на металл шва используется нормальное пламя. Разрушению оксидных прослоек после сварки способствует проковка металла шва в горячем состоянии.
Список литературы
1. Алешин Н.П., Щербинский В.Г. Контроль качества сварочных работ. М. 1986.
2. Артамонов И.К. Газовая сварка и резка металлов. 1986.
3. Асиновская Г.А., Журавицкий Ю.И. Газовая сварка чугуна. М., 1974.
4. Вощанов К.П., Кириллов И.И. Машины и аппа¬ратура для газопламенной обработки металлов. М., 1963.
5. Макиенко Н.И. Практические работы по слесарному делу. М. 1982.
6. Малаховский В.А. Руководство для обучения газосварщика и газорезчика. М. 1990.
7. Некрасов Ю.И. Справочник молодого газосварщика и газорезчика. М. 1984.
8. Никифоров Н.И., Нешумова С.П., Антонов И.А. Справочник молодого газосварщика и газорезчика. М. 1990.
9. Правила безопасности в газовом хозяйстве, утвержденные 26 июня 1979 г. Госгортехнадзором. М., 1980.
10. Правила техники безопасности и гигиены труда при произ¬водстве ацетилена и газопламенной обработки металлов. М., 1989.
11. Правила устройства и безопасности эксплуатации сосудов, работающих под давлением, утвержденные 19 мая 1970 г. Госгортехнадзором. М., 1970.
12. Рыбаков В.М. Дуговая и газовая сварка. М. 1981.
13. Соколов И.И. Газовая сварка н резка металлов. М., 1981.
14. Шебеко Л.П. Производственное обучение электрогазо¬сварщиков. М., 1984.