Назначение и виды защитного заземления.
Билет № 13
1. Электроды (классификация, маркировка, требования к хранению).
Электроды (классификация, маркировка, требования к хранению).
Электродом для дуговой сварки называют металлический или неметаллический стержень, предназначенный для подведения тока к сварочной дуге.
Для полуавтоматов и автоматов в качестве электрода применяют сварочную, порошковую и самозащитную проволоку.
Электроды подразделяются на плавящиеся и неплавящиеся.
Плавящиеся электроды выполнены из стали, чугуна, алюминия, меди и их сплавов. Они представляют собой определенных размеров металлические стержни, на поверхность которых опрессовкой или окунанием нанесено специальное покрытие.
Неплавящиеся электроды выполнены из технического вольфрама и его сплавов, угля и графита. Они предназначены для повышения температуры сварочной ванны при своем сгорании.
Назначение покрытия электродов.
1. Защита расплавленного металла от кислорода и азота воздуха при сварке. Это достигается газами, которые образуются из покрытия в зоне дуги.
2. Теплоизоляция расплавленного металла (для медленного процесса кристаллизации, что обеспечивает пластичность сварного шва). Пластичность - главное механическое свойство, которым должен обладать сварочный шов.
3. Для устойчивого горения сварочной дуги (в покрытие вводятся ионизирующие добавки).
4. Легирование металла шва.
Классификация покрытых металлических электродов.
По ГОСТу 9466-75 предусматривается следующая классификация электродов:
По назначению:
• У - для сварки углеродистых, низколегированных сталей;
• Л - для легированных конструкционных сталей;
• Н - для наплавки поверхностных слоев с особыми свойствами;
• Т - для сварки легированных теплоустойчивых сталей;
• В - для сварки высоколегированных сталей.
По толщине покрытия:
В зависимости от отношения диаметра покрытия (D) к диаметру стального стержня (d).
Такое отношение может иметь различное отношение, а, следовательно, электроды имеют различную толщину покрытия.
D/d≤1,2 - тонкое покрытие (М).
1,21,8 - особо толстое покрытие (Г).
По видам покрытия
• А - кислое;
• Б - основное;
• Ц - целлюлозное;
• Р - рутиловое.
|
|
|
Каждое покрытие имеет свой определенный состав, положительные и отрицательные свойства. Зная их, можно заранее предвидеть качество сварочного шва.
По допустимым пространственным положениям:
• 1 - для всех положений;
• 2 - для всех положений, кроме вертикального «сверху вниз»;
• 3 - для нижнего, горизонтального и вертикального «снизу вверх»;
• 4 - для нижнего и нижнего в «лодочку».
По роду и полярности сварочного тока для сварки переменным или постоянным током на прямой, обратной или любой полярности.
Электроды подразделяют на типы в соответствии с ГОСТами 9467-75, 10051-75 и 10052-75.
ГОСТ 9467-75 распространяется на металлические покрытые электроды для ручной дуговой сварки углеродистых, низколегированных и легированных конструкционных и легированных теплоустойчивых сталей. Для сварки углеродистых и легированных конструкционных сталей предусмотрено 14 типов электродов (например, Э38, Э42А, Э46 и т. д. до Э150), для сварки легированных теплоустойчивых сталей - 9 типов (например, Э-09М, Э-05Х2М, Э-09Х1МФ и т. д.).
Условное обозначение типа электрода расшифровывается так: буква Э - электрод; стоящее за ней число - временное сопротивление разрыву металла шва или наплавленного металла (так, электроды типа Э46 марок ОЗС-4, АНО-3, МР-1 и других должны обеспечить временное сопротивление разрыву не менее 46 кгс/мм2, или 460 МПа). Буква А в конце обозначения типа указывает на повышенные пластические свойства металла сварного шва.
Буквы и цифры, входящие в обозначение типов электродов для сварки легированных теплоустойчивых сталей, показывают примерный химический состав наплавленного металла.
Для каждого типа электрода разработана одна или несколько марок, характеризуемых маркой сварочной проволоки, составом покрытия, химическим составом, свойствами металла шва и др.
Электроды выпускают диаметрами 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 и 12,0 мм (диаметр электрода определяется диаметром металлического стержня).
В зависимости от диаметра электрода, а также марки сварочной проволоки, электроды изготовляют длиной 150-450 мм.
Упаковывают их в коробки или пачки массой не более 3 кг - для электродов диаметром до 2,5 мм; 5 кг - для электродов диаметром 3,0-4,0 мм; 8 кг - для электродов диаметром свыше 4,0 мм.
|
|
|
|
|
|
2. Предохранительные затворы (назначение, классификация, устройство, требования техники безопасности).
Предохранительные затворы - это устройства, предохраняющие ацетиленовые генераторы и газопроводы от попадания в них взрывной волны при обратных ударах пламени из сварочной горелки или резака.
Обратным ударом называется воспламенение горючей смеси в каналах горелки или резака и распространение пламени навстречу потоку горючей смеси.
Обратный удар характеризуется резким хлопком и гашением пламени. Горящая смесь газов устремляется по ацетиленовому каналу горелки или резака в шланг, а при отсутствии предохранительного затвора - в ацетиленовый генератор, что может привести к взрыву ацетиленового генератора и вызвать серьезные разрушения и травмы.
Ацетиленокислородная смесь сгорает с определенной скоростью. Горючая смесь вытекает из отверстия мундштука горелки или резака также с определенной скоростью, которая всегда должна быть больше скорости сгорания.
Если скорость истечения горючей смеси станет меньше скорости ее сгорания, то пламя проникает в канал мундштука и воспламенит смесь в каналах горелки или резака, произойдет хлопок и возникнет обратный удар пламени. Обратный удар может произойти от перегрева и засорения канала мундштука горелки.
Предохранительные затворы бывают жидкостные и сухие.
Жидкостные предохранительные затворы обычно заливают водой, сухие - заполняют мелкопористой металлокерамической массой.
Предохранительные затворы устанавливают между ацетиленовым генератором или ацетиленопроводом и горелкой или резаком. Если сварку или резку ведут от ацетиленового баллона, предохранительный затвор не ставят, потому что ацетилен из баллона в горелку или резак поступает с повышенным давлением, а установленный на баллоне редуктор и заполняющая баллон пористая масса надежно защищают баллон от пламени обратного удара.
Затворы делятся:
• по пропускной способности - 0,8; 1,25; 2,0; 3,2 м3/ч;
• по предельному давлению: низкого давления, в которых предельное давление ацетилена не превышает 0,01 МПа; среднего - 0,07 МПа; высокого давления - 0,15 МПа.
Предохранительные водяные затворы подразделяют на центральные, устанавливаемые на магистрали стационарных ацетиленовых генераторов, и постовые, устанавливаемые на ответвлениях трубопровода у каждого сварочного поста или у однопостовых ацетиленовых генераторов.
Конструкция предохранительных затворов должна отвечать следующим основным требованиям:
• обеспечивать наименьшее сопротивление потоку газа;
• задерживать прохождение ацетиленокислородного пламени с удалением взрывчатой смеси в атмосферу;
• обеспечивать минимальный вынос воды с проходящим через затвор газом;
• обеспечивать необходимую прочность при гидравлическом испытании на давление, равное 6 МПа;
• не допускать возможного прохождения кислорода и воздуха через затвор со стороны потребителя;
• каждый затвор должен иметь устройство для контроля за уровнем воды в нем;
• все части затвора должны быть доступны для очистки, промывки и ремонта.
На корпусе каждого затвора должны быть нанесены его паспортные данные.
Окрашивают водяные предохранительные затворы в белый цвет.
Водяной предохранительный затвор ЗСГ-1,25 (рис. 35). Этот затвор относится к затворам среднего давления; предельно допустимое давление - 0,15 МПа, пропускная способность - 1,25 м3/ч, масса - 2,5 кг.
Затвор состоит из цилиндрического корпуса 1 с верхним и нижним сферическими днищами. В нижнее днище ввернут обратный клапан, состоящий из корпуса 4, гуммированного клапана 3 и колпачка 2, ограничивающего подъем гуммированного клапана (гуммирование - покрытие резиной или эбонитом рабочей поверхности металлических деталей для предохранения от коррозии и действия агрессивных сред). Обратный клапан имеет отверстие слива воды, закрытое пробкой 6, и ниппель 7 для ввода ацетилена в затвор.
Сетка 5 предназначена для задержки частиц карбидного ила, окалины и других твердых частиц. В верхней части затвора расположен пламепреградитель 10 и штуцер 11, в нижней части - рассекатель 14.
Пробка 8 предназначена для слива воды. Вода в затвор заливается до уровня контрольной пробки 9 при вывернутой накидной гайке 12 и снятом ниппеле 13.
Ацетилен поступает в затвор по газоподводящей трубке, приподняв гуммированный клапан, проходит через слой воды, затем выходит через ниппель 13 в шланги горелки или резака.
|
|
|
Рис. 35.
Предохранительный затвор ЗСГ-1,25
При обратном ударе ацетиленокислородного пламени клапан прижимается давлением воды к седлу и препятствует проникновению ацетилена из генератора в затвор, а пламя гасится столбом воды.
При возникновении обратного удара в генераторе с использованием сухого затвора, ударная волна на входе в затвор разрушается пламеотбойником, и пламя гасится в порах пламегасящего элемента.
Под действием давления мембрана давит на шток, который перемещается, воздействуя на клапан, закрывая входное отверстие для доступа газа в затвор.
При использовании газов - заменителей ацетилена (кроме водорода), допускается вместо предохранительных затворов использовать обратные клапаны. При нормальной работе газ своим давлением отодвигает шарик с ножкой, проходит в корпус клапана и далее через штуцер в горелку (рис. 36).
При засорении мундштука горелки кислород, имеющий большее давление, чем горючий газ, устремляется по шлангу в клапан. Шарик давлением кислорода прижимается к седлу и перекрывает проникновение кислорода в трубопровод горючего газа (рис. 37). Перед установкой необходимо очистить детали клапанов от следов коррозии и пыли.
Рис. 36. Нормальная работа клапана
Рис. 37. Работа клапана при обратном ударе пламени
3. Металлургические процессы при сварке плавлением
Сварка отличается от других металлургических процессов следующими особенностями: а) происходит при высокой температуре нагрева; б) протекает с большой скоростью; в) характеризуется очень малыми объемами нагретого и расплавленного металла; г) при сварке имеет место быстрый отвод тепла от расплавленного металла сварочной ванны в прилегающие к ней зоны твердого основного металла; д) на расплавленный металл в зоне сварки воздействуют окружающие его газы и шлаки.
Высокая температура при сварке сильно ускоряет процессы плавления электродного и основного металла, электродного покрытия и флюса. При этом происходит выделение газов (в основном за счет окисления углерода), испарение, разбрызгивание и окисление веществ, участвующих в химических реакциях в зоне сварки.
Молекулы кислорода, азота, водорода при высоких температурах дуги частично распадаются на атомы (диссоциируют). В атомарном состоянии эти элементы обладают высокой химической активностью. Вследствие этого окисление элементов, насыщение металла азотом, поглощение водорода в процессе сварки протекают более интенсивно, чем при обычных металлургических процессах.
Малые объемы расплавленного металла в сварочной ванне и интенсивный отвод тепла в окружающий металл обусловливают кратковременность протекающих химических реакций.
Химический состав, структура и плотность металла шва зависят от состава основного и присадочного металла, характера и состава газов, окружающих жидкий металл, режима сварки и прочих факторов.
Указанные особенности металлургических процессов при сварке затрудняют получение сварных швов высокого качества.
Рассмотрим основные реакции в зоне сварки для стали, как наиболее распространенного металла, подвергаемого сварке.
Окисление. Кислород является наиболее вредной примесью в зоне сварки, так как окисляет элементы, входящие в состав металла шва, и ухудшает его качество, образуя химические соединения - окислы.
Окисление элементов в основном происходит за счет кислорода, содержащегося в газах и шлаках сварочной зоны. В меньшей степени окисление может быть вызвано кислородом поверхностных окислов свариваемого металла (окалины, ржавчины). При случайном увеличении длины дуги капли электродного металла могут окисляться кислородом окружающего воздуха.
С железом кислород образует три окисла: FeО, Fe2О3, Fe3О4.
Наибольшее влияние на свойства стали оказывает оксид железа FeO, так как только он растворяется в железе. Растворимость оксида железа в стали зависит главным образом от содержания углерода и температуры металла. С увеличением содержания углерода в стали растворимость оксида железа снижается. При высокой температуре стали растворимость оксида железа выше, чем при низкой температуре.
Поэтому при охлаждении стали происходит выпадение из раствора оксида железа FeO. При высоких скоростях охлаждения часть оксида железа остается в растворе, образуя шлаковые прослойки между зернами металла.
При сварке стали в первую очередь окисляется железо, поскольку оно является основным элементом в стали. Другие элементы, входящие в состав стали (углерод, кремний, марганец), окисляются (выгорают) тем быстрее, чем больше химическое сродство данного элемента с кислородом.
При сварке металла, покрытого ржавчиной, содержащаяся в ней влага испаряется, пары воды разлагаются на водород и кислород, который окисляет железо в FeO.
Присутствие кислорода в металле шва в виде твердого раствора или включений окислов понижает механические свойства, снижает стойкость металла против коррозии, делает металл ломким.
Таким образом, главным условием получения наплавленного металла высокого качества является его защита от окисления кислородом окружающей среды. Это достигается созданием вокруг расплавленного металла защитной среды из газов и шлаков, а также раскислением металла шва.
Раскисление. Процесс удаления кислорода из наплавленного металла с целью повышения его качества называется раскислением. Раскисление ведется путем введения в сварочную ванну элементов - раскислителей (марганец, кремний, алюминий, титан). Раскислители входят в состав сварочной проволоки или электродных покрытий и флюсов, откуда они поступают в сварочную ванну, вступают в реакцию с оксидом железа FeO, выводя его в шлак.
Рафинирование - процесс удаления вредных примесей из сварного шва (сера, фосфор). Серу удаляют введением марганца, который образует химическое соединение (сернистый марганец), не растворимое в жидком металле, которое полностью переходит в шлак. Фосфор также в ходе химических реакций переходит в шлак.
Легирование - процесс введения в сплав элементов, придающих ему требуемые свойства. Путем легирования металла шва его пополняют элементами, содержание которых уменьшилось вследствие выгорания их при сварке. Легирующие элементы входят в состав проволоки электрода, его покрытие, во флюс. Чем лучше раскислен наплавленый металл, тем большее количество легирующего элемента им усваивается.
Рассмотрим вопрос о строении сварного шва.
Сварной шов имеет следующие зоны: основной металла, металл шва, зона сплавления, зона термического влияния.
Основной металл, который в процессе сварки нагревается и частично расплавляется. Чем выше температура нагрева, тем большие изменения будет претерпевать металл.
Металл шва образуется в результате кристаллизации расплавленных основного и электродного (присадочного) металлов. Доля электродного металла шва составляет при ручной дуговой сварке от 50 до 70%, при сварке под флюсом - от 30 до 40%.
Зона сплавления, расположенная на границе между основным и наплавленным металлом. Если зерна основного и наплавленного металла хорошо срослись и как бы проникают друг в друга, то такие швы обладают наибольшей прочностью. Зона сплавления имеет очень малую ширину и трудно различима, так как сливается с границей шва. Если между зернами основного металла и металла шва имеется пленка окислов, то в этом месте шов обладает пониженной прочностью из-за нарушения сцепления частиц основного и наплавленного металла.
Зона термического влияния. За зоной сплавления располагается участок основного металла, где он не изменяет своего первоначального химического состава. Однако структура основного металла на этом участке меняется под влиянием нагревания при сварке. Этот участок носит название зоны термического (теплового) влияния, или зоны влияния.
Здесь основной металл уже не нагревается до температуры плавления, хотя температура его достаточно высока и лежит в пределах 1100-1500°С, что вызывает значительный рост зерен на данном участке, что влияет на прочность шва.
Ширина зоны термического влияния зависит от вида, способа и режима сварки - при ручной дуговой сварке она равна 2,5-6 мм, при механизированной сварке - 2,5-4 мм, при сварке в защитных газах - 1-2,5 мм.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 503; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!