Паяння та зварювання

Паянням називається з’єднання металевих деталей за допо­могою введення між ними розплавленого сплаву — припою. При паянні кінці з’єднуваних деталей не розплавляють.

Паяний шов має плавний перехід від структури основного металу до структури паяної ділянки завдяки дифузії між припоєм і основним металом. Для забезпечення явища дифузії виріб нагрі­вають трохи вище від температури плавлення припою. Основною умовою міцного паяння є чистота з’єднуваних поверхень. З цією метою їх перед тим, як з’єднувати, очищають механічним способом, а потім за допомогою флюсів — хімічним способом. Вибір флюсів залежить від виду припою і металу, з’єднуваного паянням.

Паяння застосовують для всіх марок вуглецевих і легованих сталей, кольорових металів та їх сплавів, а також різнорідних мета­лів. Паяння широко використовують в усіх галузях промисловості. Сучасні способи паяння в залежності від тугоплавкості і міцності застосовуваних припоїв поділяють на дві групи: 1) паяння м’якими припоями і 2) паяння твердими припоями. Ці види розрізняють між собою перш за все за температурою плавлення припоїв.Тверді припої мають температуру плавлення вище 550°, а м’які — нижче 400°.

Крім того, тверді припої мають механічну міцність, близьку до міцності матеріалу з’єднуваних деталей (50 кГ/мм2), а м’які мають міцність всього 5 — 7 кГ/мм2.

Паяння м’якими припоями

М’які припої — це сплави олова і свинцю. Вони характеризу­ються низькою температурою плавлення і. малою міцністю. Засто­совують їх для паяння і лудіння стальних виробів і деталей, виготовлених із сплавів міді. Останнім часом почали застосовувати м’які припої на основі свинцю і кадмію. Олова в цих припоях зовсім немає або воно є в невеликій кількості як складова частина сплаву. При паянні м’якими припоями флюсом найчастіше є хлористий цинк, який одержують при взаємодії соляної кислоти і цинку. Флюсом при паянні міді та її сплавів може служити каніфоль, а для паяння цинку і оцинкованих виробів — 10-процеитний водний розчин соляної кислоти. Паяння можна провадити за допомогою паяльника,пальника,занурення виробів у розплавлений припій і т.д.

Паяльники застосовують при паянні м’якими припоями. Паяль­ник виготовляється з куска червоної міді (робочої частини), укріп­леного на стальному стержні, і ручки з дерева, насадженої на кінець стержня (рис 250). Робоча частина паяльника обпилюється і вкри­вається шаром олова (лудиться), щоб паяльник добре утримував припій при перенесенні його на місце спаю. Розміри паяльника залежать від товщини з’єднуваних матеріалів: чим товщі з’єднувані деталі, тим масивнішою має бути робоча частина паяльника. Вага паяльника буває від 150 до 1000г.

Типи паяльників

Типи паяльників

В процесі роботи паяльник нагрівають в полум’ї газової горілки або паяльної лампи. Такий спосіб нагрівання не зручний при кори­стуванні, тому що паяльник швидко охолоджується. В сучасній практиці широко застосовують електричні паяльники. Електрич­ний паяльник складається з мідного стержня (робочої частини), обмотки опора,, ізоляції, корпусу паяльника, дерев’яної ручки і електропроводів (рис. 250, в). Електричний паяльник нагрівається до температури 400-450° і зручний тим, що роботу ним можна про­вадити безперервно.

Перед паянням поверхні виробу очищають від жиру, окисів, іржі за допомогою напилків або наждачного паперу, а потім роблять хімічну очистку потрібним флюсом. Після цього деталь закріплюють так, щоб місця з’єднання не розходились під час паяння. Якщо паяння провадиться паяльником, то його нагрівають, лудять і потім накладають на шов, підносячи одночасно до нього стержень припою. Розплавлений припій проникає в шов і забезпечує з’єднання. Надлишок припою розрівнюють паяльником по шву. Часто припій наносять на шов паяльником, до робочої частини якого припій пристає у вигляді крапель.

Паяння твердими припоями

Міцність м’яких припоїв дуже незначна і тому для паяння від­повідальних деталей застосовують тверді припої, наприклад, мідноцинкові, срібні та ін. Склад твердих припоїв різний. Тугоплавкі припої застосовують для паяння виробів із сталі та мідних сплавів. Срібні припої дають міцніші з’єднання, які витримують великі ударні і вібраційні навантаження. Вони мають добру рідкотекучість, високу корозійну стійкість і застосовуються для паяння відповідальних , конструкцій з сталі або з сплавів міді. Флюсами служать при цьому бура, борна кислота та їх суміші. Для паяння алюмінію та його сплавів рекомендується припій такого складу: 71% Sn, 23% Zn і 6% AI. Флюсом служить 30-процентний спирто­вий розчин суміші 90% хлористого цинку, 2% фтористого натрію і 8% хлористого алюмінію.

При паянні твердими припоями з’єднувані поверхні виробів очищають і закріплюють в пристроях, залишаючи зазор не більше 0,3 мм потім на місце паяння наносять флюс і припій. При нагрі­ванні виробу до повного розплавлення припою останній в резуль­таті поверхневого натягу дифундує в місце паяння, утворюючи з поверхнями деталі міцне з’єднання. Після паяння охолоджені деталі очищають від залишків флюсу для запобігання корозії в місці шва.

Джерелом нагрівання при паянні твердими припоями є паяльна трубка, паяльна лампа, газовий пальник (рис. 250, г) або високо­частотна установка.

Паяльна трубка застосовується для паяння твердими припоями дрібних деталей. Паяльна трубка (рис. 251) являє собою латунну трубку діаметром 3 — 5 мм і довжиною 150 — 250 мм. Один кінець трубки робиться у ви­гляді сопла, вихідний отвір якого має діа­метр 1,5 — 2,0 мм. Вузький кінець труб­ки направляють все­редину полум’я, на­приклад, спиртового паяльника або стеа­ринової свічки, а че­рез другий кінець вдувають повітря, внаслідок чого температура підвищується до 1000°.

Паяльна трубка

Паяльна трубка

Паяльна лампа (рис. 252) працює звичайно на гасі або бензині. Лампа складається з резервуара (місткістю 1 — 2 л), повітряного насоса, запірного крана, форсунки, пальника, який виготовляється з мідної або латунної трубки у вигляді змійовика. Один кінець трубки закінчується фор­сункою, а другий кінець — з’єднуючою гайкою. Весь пальник закритий кожу­хом, виготовленим з м’я­кої листової сталі з кіль­кома прорізами для про­никнення повітря. На кін­ці кожуха закріплюють чавунне сопло. Кожух служить для концентрації тепла навколо змійовика і одночасно камерою для утворення горючої сумі­ші. До кожуха прикріп­люється чашечка, потрібна для запалювання лампи.

Паяльна лампа

Паяльна лампа

Через наливний отвір резервуар лампи наповняють на гасом і закривають пробкою. Потім у чашечку наливають бензин або денатурат і запалюють його. Повітряний гвинт при цьому повинен бути відкритим, а запірний кран — закритим. Бензин або денату­рат, що горить у чашечці, підігріває змійовик пальника. Коли пальне в чашечці догорить, закривають повітряний гвинт і посту­пово відкривають запірний кран. Після цього повітряним насосом трохи підвищують тиск у резервуарі, і пальне по трубці, з’єднаній з корпусом запірного крана, надходить з резервуара в змійовик пальника, де починає випаровуватись і виходити з форсунки у газоподібному стані. Будучи підпаленою, горюча суміш утворює полум’я. Сильно підвищувати тиск у резервуарі на початку роботи лампи не можна, тому що рідина не встигне випаровуватись і буде викидатись з форсунки в рідкому вигляді.

Після того як пальник розгориться і змійовик достатньо на­гріється, тиск у резервуарі можна підвищити. Регулювання потуж­ності полум’я провадиться запірним краном. Полум’я має бути блакитного кольору, температура полум’я в робочій зоні повинна досягати до 1200°. При розпалюванні лампи, щоб запобігти пожежі, потрібно перед пальником встановити екран з цегли або метале­вого листа, тому що гас часто не встигає випаровуватися в змійовику і викидається довгим горючим струменем. Для того щоб загасити лампу, треба закрити запірний кран, потім відкрутити повітряний гвинт.

Погано працювати паяльна лампа може з таких причин: нещільне закриття паливного отвору, непрочищена форсунка, несправний повітряний насос, великий наліт відкладень всередині трубки змійовика. Насос паяльної лампи не працює найчастіше від псування шкіряного манжета, який періодично треба змінювати. При заміні манжета його треба встановити так, щоб він був вільно укріплений на кінці штока. При русі штока вниз поршень повинен щільно закривати отвір, через який проходить шток, а при русі вгору між штоком і отвором в поршні повинен бути достатній зазор для проникнення повітря в камеру стиснення. При ремонті зворот­ного клапана необхідно звернути увагу на стан пружини, яка може бути сильно стиснена, і пробочного клапана, який може бути засмі­чений. Наліт всередині змійовика пальника очищають випалю­ванням після чого його продувають стисненим повітрям.

Паяння в печах

Останнім часом широко застосовується спосіб паяння деталей невеликого розміру в печах. Цей спосіб є найбільш поширеним при серійному і масовому виробництвах. Для паяння застосовують електричні, нафтові, газові печі, а також соляні печі-ванни. Найширшого застосування набрав спосіб паяння міддю стальних дета­лей в електричних печах з захисною газовою атмосферою (водень, аміак і т. д.). Деталі, які треба паяти, проходять підготовку, яка полягає в точному припасуванні і складанні з’єднуваних поверхень. В місцях з’єднання країв залишають зазор, що не перебільшує 0,3 мм. Потім в місця майбутніх швів закладають мідний дріт або стрічку і підготовлені деталі завантажують в піч, нагріту до 1150 — 1200°. Витримування в печі залежить від товщини матеріалу і дорівнює в середньому 15 — 20 хвилинам. Висока температура швид­ко розплавляє мідь, яка, проникаючи в залишений зазор, з’єднує краї виробів, утворюючи з їх матеріалом міцний шов. Для одер­жання чистої і світлої поверхні деталі після закінчення процесу паяння охолоджують до 250° в камері охолодження, що має захисну атмосферу, після чого охолоджують на повітрі. При проведенні паяння в соляних печах-ваннах розплавлені солі захищають метал від окислення, що дає можливість не застосовувати флюсів.

Приклади паяння

Паяння паливних баків з листової лудженої або оцинкованої жерсті. Особливістю паяння паливних і бензинових баків є здійс­нення заходів запобігання вибуху, оскільки наявність пари бен­зину, особливо в великих концентраціях, може призвести до вибуху. Тому перед паянням бензиновий бак треба промити гарячою водою, відкрити крани і пробки та добре провітрити. Потім перевіряють місце течі. Для цього можливе місце течі промазують мокрим помаз­ком, а в 0аку підвищують тиск до 0,3 — 0,5 атм (за манометром). У пошкодженому місці з’являються бульбочки повітря. Це місце зачищають і вкривають флюсом. На нагрітий паяльник беруть припій і ставлять його на місце спаювання; поволі пересуваючи паяльник, запаюють пошкоджене місце. Після ремонту бензинові баки перевіряють на герметичність тим же способом, що й до ре­монту. Припій для паяння з лудженої жерсті застосовують марки ПОС-40, а для оцинкованої — ПОС-ЗО. При правильному нагріванні і добрій очистці місця спаювання поверхня шва повинна бути гла­денька, без напливів.

Паяння радіаторів

Протікання радіатора — найбільш поши­рений дефект в системі охолодження двигуна. Протікання може з’явитись у верхніх і легкодоступних трубках радіатора. Паяння провадять як звичайно, стежачи за тим, щоб не розпаялись сусідні шви. Якщо ж пошкоджені внутрішні трубки, недоступні для ре­монту без розбирання всього радіатора, пошкоджені трубки заглу­шують, вставляючи в них ремонтні трубки. При заглушуванні кінці пошкодженої трубки з обох боків очищають шабером від бруду, окисів, закривають азбестом і запаюють. При вставці ремонтних трубок виготовляється трубка з листової латуні за внутрішнім діаметром. Вона повинна щільно заходити в пошкоджену трубку по всій довжині. Кінці пошкодженої трубки зачищають. Виготовлену трубку вставляють в пошкоджену, і кінці добре пропаюють спеціаль­ним паяльником. Перед паянням виріб очищають від масляного нальоту промиванням у гасі і випробовують, заповнюючи його водою під тиском 0,25 — 0,35 атм. Потім радіатор обсушують, місце течі зачищають шабером чи напилком, змочують флюсом і запаюють припоєм марки ПОС-40.

Паяння радіаторів всіх видів відкритим полум’ям забороняється.

Паяння алюмінію та його сплавів. Для паяння алюмінію та його сплавів користуються паяльником, зробленим з м’якої сталі. Попередня підготовка стальних паяльників не відрізняється від підготовки паяльників, виготовлених з червоної міді. Для паяння алюмінію паяльники нагрівають до 500 — 550°. Флюс для паяння наносять лише на місце, відведене під спаювання, бо він викликає корозію алюмінію.

Після підготовки деталі нагрітим паяльником набирають алюмінійовий припій, який-має 71 % олова, 23% цинку і 6% алюмінію, підігрівають деталь паяльником до 300 — 310°, потім поволі просувають паяль­ник по місцю спаювання. В разі недостачі припою його додають в процесі паяння. Флюс додавати забороняється, тому що це може викликати спікання його і засмічення припою флюсовим шлаком. Після закінчення паяння і повного охолодження шва і деталі поверхню очищають, промиваючи чистою водою і витираючи сухою ганчіркою. Місце спаю повинно бути рівне і гладеньке.

Лудіння

Лудінням називається процес покриття поверхні виробу тонким шаром олова або сплаву олова і свинцю, який захищає виріб від корозії. Метал, що наносять на поверхню виробу, називається полудою. Лудіння складається з трьох основних операцій: підго­товка поверхні, нагрівання виробу і лудіння поверхні.

Підготовка поверхні полягає в тому, що її очищають від бруду, окисів, жирів і т. ін. Очистку провадять до металевого блиску за допомогою металевих щіток, шаберів, наждачного паперу. Зачи­щену поверхню протирають розчином соляної кислоти, потім про­мивають чистою водою і насухо витирають ганчіркою. Щоб запо­бігти окисленню очищеної поверхні, її змазують хлористим цин­ком і посипають зверху порошком нашатирю.

Нагрівають підготовлену поверхню виробу повільно (краще це робити на деревному вугіллі) до температури 200 — 250°. Лудіння провадять так: насипають на нагріту поверхню припій у вигляді порошку і коли він почне плавитись, його розтирають по поверхні чистим клоччям. Лудіння великих деталей можна провадити по частинах, а лудіння дрібних деталей — занурюючи їх у розплавлену полуду. Щоб одержати рівномірно розподілений шар полуди, поверхню розтирають чистим клоччям.

Після лудіння деталь необхідно добре промити в теплій воді або в розчині вапна, щоб повністю знищити залишки кислоти, хло­ристого цинку і нашатирю, які можуть викликати корозію полу­дженого металу.

При заливанні вкладишів підшипників їх спершу лудять для того, щоб розплавлений бабіт краще приставав до стінок вкладиша.

З’єднання деталей за допомогою зварювання

З’єднання металевих конструкцій можна поділити на дві групи: роз’ємні і не роз’ємні. До роз’ємних з’єднань відносяться болтові, шпонкові, клинові та шлицьові, а до не роз’ємних — зварні (рис. 253, 254), паяні та клепані. Перевага зварювання полягає в тому, що воно дає значну економію металу, спрощує конструювання деталей, скорочує час, заощаджує робочу силу, а отже, значно знижує вар­тість продукції. Зварювання майже повністю витіснило клепання нині зварні конструкції починають з успіхом замінювати литі і ковані.

Підготовка кромки для зварювання

Підготовка кромки для зварювання

На рис. 255 показане устаткування електрозварювального поста.

Устаткування електрозварювального поста

Устаткування електрозварювального поста

Автоматичне дугове зварювання під шаром флюсу засноване на принципі використання тепла електричної дуги, тобто на тому ж, що й ручне зварювання. Дугозварювальний автомат має такі основні робочі частини: джерело струму (електрозварювальний генератор або трансформатор), автоматичну зварювальну головку, бункер для подавання флюсу і каретку, що забезпечує автоматизацію процесу зварювання (рис. 256).

Схема автоматичної установки для електрозварювання під шаром флюсу

Схема автоматичної установки для електрозварювання під шаром флюсу

Електрична дуга виникає між кінцем електродного дроту і де­таллю, що зварюється під шаром гранульованого флюсу. Елект­родний дріт безперервно подається касетою в зва­рювальну зону за допо­могою автоматично дію­чої зварювальної голов­ки. Спереду від дуги в підготовлений шов наси­пається гранульований флюс, який подається шлангом з бункера. Зварний шов утворюєть­ся при переміщенні зварювальної головки або деталі за допомогою особливого механізму по­дачі. Залишки флюсу, не використані при зва­рюванні, всмоктуються знову в бункер.

Автоматичне зварювання під шаром флюсу забезпечує одер­жання однорідного високоякісного шва і підвищує продуктивність зварювання в 5 — 10 раз у порівнянні з дуговим зварюванням руч­ним способом. Підвищена внаслідок використання потужної дуги концентрація тепла потребує спеціальної підготовки зварюва­них кінців. Електродним матеріалом при автоматичному зва­рюванні служить марганцевий або кременистий дріт діаметром 2 — 10 мм.

Автоматичне дугове зварювання здійснюється зварювальними тракторами, що являють собою самохідний автомат, який пере­міщується по спеціальних напрямних. Зварювальні трактори здійснюють зварювання при силі струму 300 — 1200 а і діаметрі дроту 3 — 6 мм з швидкістю 6 — 32,5 м/год.

Шлангові півавтомати і автомати відрізняються від звичайних тим, що дозволяють виконувати зварювання криволінійних швів, які не можна зварювати звичайними автоматами. Зварювальний дріт діаметром 1,6 — 2,5мм проштовхується за допомогою механізму подачі з касети по гнучкому шлангу довжиною до 5м в зварюваль­ний пістолет, що є в руках зваршика. Пістолет служить для одно­часної подачі електродного дроту та флюсу до місця зварювання.

Флюс подається стисненим повітрям. Шлангове зварювання від­значається високою продуктивністю. Воно забезпечує одержання шва високої якості.

Дугове зварювання в атмосфері захисного газу

Для зварювання нержавіючої сталі, жаротривких магнійових і алюмінійових сплавів, а також для одержання зварного з’єднання, що має високу стійкість проти корозії, використовують аргоннодугове зварювання вольфрамовим електродом. За цим способом дуга виникає між кінцями вольфрамо­вого електрода і деталлю в захис­ному середовищі аргону. Застосо­вуваний для зварювання пальник служить для удержання вольфра­мового електрода, підведення до нього струму і спрямування захис­ного газу в зону шва. Вольфрамові електроди при нормальному режимі зварювання витрачаються в незнач­ній кількості.

Аргоннодугове зварювання пов­ністю забезпечує захист наплавле­ного металу від окису, не потребує обмазки, забезпечує високі меха­нічні якості шва, дає мінімальні короблення.

Атомноводневе зварювання. При цьому способі зварювання елек­трична дуга змінного струму горить в середовищі водню між двома вольфрамовими електродами. Во­день по спеціальних каналах спря­мовується на дугу і на зварний шов. Молекули водню в зоні дуги розщеплюються на атоми, вбираючи при цьому велику кількість тепла. В місці зварювання атоми водню, охолоджуючись при зі­ткненні з холодним металом, знову утворюють молекули водню, виділяючи при цьому ввібране раніше тепло, за рахунок якого проходить зварювання. Крім того, водень утворює газове середо­вище, що захищає розплавлений метал від дії атмосферного повітря (рис. 257).

Схема атомноводневого зварювання

Схема атомноводневого зварювання

При атомноводневому зварюванні найчастіше застосовують як газ азотно-водневу суміш. Наявність азоту не викликає азотування наплавленого металу внаслідок хімічних перетворень заліза. Для проведення атомноводневого зварювання треба мати спеціальний трансформатор. Зварювання здійснюється пальником особливої конструкції.

Дугове зварювання різних матеріалів

Дугове зварювання вуглецевої сталі. Сталь з малим вмістом вуглецю порівняно з іншими сортами сталі має найкращу зварю­ваність, тому що вона має підвищену теплопровідність і практично не загартовується. З підвищенням вмісту вуглецю (більше 0,3%) зварюваність сталі погіршується, бо вигоряння вуглецю призво­дить до утворення окису його, що викликає пористість зварного шва. Крім того, із збільшенням вмісту вуглецю зменшується тепло­провідність сталі і підвищуються внутрішні напруження. Зварю­вання сталі з вмістом вуглецю вище від 0,6% — утруднене. На зва­рюваність сталі великий вплив мають домішки — сірка і фосфор. Сірка викликає червоноламкість і появу тріщин, а фосфор — хо­лодноламкість і робить шов крихким.

Дугове зварювання легованої сталі. Низьколегована сталь з малим вмістом вуглецю легко зварюється. З підвищенням вмісту спеціальних елементів зварюваність знижується. Особливо нега­тивною властивістю легованих сталей є їх здатність самозагартовуватись. При цьому в зоні шва виникають внутрішні напруження, шов стає твердим, різко знижується ударна в’язкість сталі. Щоб зняти внутрішнє напруження після зварювання, необхідна термічна обробка.

Термічна обробка зводиться до нагрівання виробу після зварю­вання до 1000 — 1150° та швидкого охолодження.

Дугове зварювання чавуну. Дугове зварювання чавуну засто­совується при ремонтних роботах або для виправлення дефектів у відливках. Зварювання проводять двома способами: гарячим та холодним.

Гаряче зварювання складається з кількох операцій. Спочатку провадиться обробка країв у формі букви V з утворенням кута скосу 75 — 90°. Потім формують місця зварювання для запобігання розплавлення чавуну. Присадним матеріалом служать чавунні стержні діаметром 5 — 20 мм. Вони мають підвищений вміст вуглецю (3 — 4%) і кремнію (до 4%). Для запобігання окислення шва місце зварювання посипають флюсом такого складу: 70% бури, 20% зви­чайної солі, 10% борної кислоти.

Перед початком зварювання виріб підігрівають до 700°, щоб запобігти виникненню тріщин і відбілюванню чавуну в зоні зварю­вання. Сила зварювального струму становить приблизно 50А на 1 мм діаметра електродів. Зварювання провадять змінним або по­стійним струмом при прямій полярності (мінус на електроді і плюс на виробі). Поверхню рідкого чавуну захищають від окислення бурою. Після зварювання виріб необхідно повільно і рівномірно охолодити. Гаряче зварювання через трудомісткість його застосо­вується рідко.

Холодне зварювання здійснюється без підігрівання. Щоб збіль­шити міцність з’єднання, в основний матеріал при підготовці шва вгвинчують стальні шпильки або шурупи, які не дають відокреми­тись наплавці. Зварювання провадять чавунними і стальними електродами, звичайно з застосуванням обмазки, змінним та постій­ним струмом протилежної полярності. Щоб запобігти появі тріщин і відбілюванню, зварювання здійснюють з перервами на окремих невеликих ділянках. Якість такого зварного з’єднання нижча від якості з’єднання, одержаного при гарячому способі, але спосіб холодного зварювання дешевший і простіший.

Електрозварювання міді та її сплавів. Зварювання міді та її сплавів провадиться в більшості випадків вугільними електродами. Зважаючи на велику теплопровідність міді, латуні і бронзи, зва­рювання їх треба провадити без перерви, швидко, застосовуючи підвищені напругу і силу струму. Присадним матеріалом при цьому є основний матеріал. Присадка береться з розрахунка заповнення шва в один прохід. Щоб запобігти окисленню металу, засто­совують флюси з бури та борної кислоти. При зварюванні бронзи застосовують флюс, що має 50% крейди, 20% бури та 30% фос­форнокислого натрію.

Дугове зварювання легких металів та їх сплавів. Особливістю легких металів при зварюванні є швидке окислення, висока тепло­провідність і порівняно низька температура плавлення. Для за­хисту розплавленого металу від дії повітря застосовують спеціаль­ний флюс або обмазку: 15% SiCl; 70% KF; 3% NaHS04; 30% NaCl і 15% KCl. Зварювання легких металів та їх сплавів здійснюється вугільними або металевими електродами. Алюміній і його сплави добре зварюються алюмінійовим дротом з домішкою 5% кремнію. Зварювання листів товщиною до 8 мм раціонально провадити в один шар. Після закінчення зварювання шви очищають від шлаку гарячою водою. Для одержання високоякісного зварного з’єднання зварювання легких сплавів провадять в атмосфері аргону; флюси при цьому не застосовують.

Газове зварювання

Газове зварювання полягає в використанні тепла горючої га­зової суміші і виконується за допомогою різних горючих газів: ацетилену, водню, світильного газу, а також пари рідкого палива — бензину, бензолу та ін.

Газове зварювання застосовують при виготовленні тонкостінних виробів з вуглецевої і легованої сталі, кольорових металів та сірого чавуну. Найбільш економічним і ефективним способом є ацетилено­кисневий спосіб зварювання.

Ацетилен — безбарвний газ С2Н2. Технічний ацетилен має своє­рідний запах часнику. При тиску 1,75 атм і вище ацетилен може вибухнути. При контакті з міддю, сріблом, ртуттю ацетилен утворює сполуки, що вибухають при нагріванні і ударі. Ацетилен одержують, діючи водою на карбід кальцію. Вихід ацетилену з 1 кг карбіду кальцію дорівнює в середньому 270 л при затраті 5 — 15 л води.

При запалюванні в повітрі ацетилен полум’я температурою 2200°, а при горінні в кисні — 3200°. Ацетилен має властивість роз­чинятись в ацетоні, причому розчинність збільшується пропорціонально тиску. Це дає можливість зберігати його в балонах під тиском і транспортувати в тих випадках, коли зварювальні роботи провадяться на тимчасових установках.

Зварювальні пальники

Зварювальний пальник — це прилад для змішування горючого газу з киснем і одержання постійного, концентрованого газового полум’я. За принципом дії зварювальні пальники поділяються на дві групи: 1) пальники низького тиску і 2) пальники середнього та високого тиску.

Основними частинами пальника є: корпус, або ствол, на якому розміщені канали для підведення газів і регулюючі вентилі для їх дозування, змішу­вальна камера для одержання горючої суміші, вихідне сопло, через яке горюча су­міш підводиться до місця зварювання.

Кисень, що надходить у пальник під тиском 2 — 3,5 атм, про­ходячи регулюючий вентиль, попадає в інжектор, що має канал малого діаметра. Витікаючи з інжектора, струмінь кисню розши­рюється і з підвищеною швидкістю надходить в змішувальну камеру, захоплюючи на своєму шляху часточки горючого газу, який подається під невеликим тиском в кільцевий канал між інжек­тором і стволом. Одержана суміш виштовхується через канал нако­нечника і мундштука в атмосферу, де, загоряючись, утворює зва­рювальне полум’я.

З метою підвищення продуктивності зварювання і поліпшення його якості застосовують багатополум’яні пальники з кількома мундштуками. Багатополум’яні пальники порівняно з звичайними підвищують швидкість зварювання на 15 — 50%, зменшуючи при цьому витрату газової суміші на 15 — 20%. їх застосовують при зварюванні виробів товщиною не менше 4 мм.

Для заповнення проміжків між краями зварюваних деталей застосовують присадний матеріал, близький за хімічним складом і механічними якостями до основного матеріалу. Присадний мате­ріал подається у вигляді дроту різного діаметра. Присадний дріт повинен мати чисту поверхню, плавитись спокійно, без бризок, пузиріння і т. п.

Газове зварювання подібне до електрозварювання. Якість по­лум’я залежить від процентного вмісту ацетилену і кисню (рис. 258). Цей вміст регулюється для різних металів. Велике значення для якості шва має кут нахилу полум’я пальника до зварюваного ви­робу. Чим товщий матеріал, тим кут нахилу повинен бути більшим.

Склад газового полум'я

Склад газового полум’я

Різання металів

Дугове різання. При дуговому різанні метал розплавляється теплом, електричної дуги в місці різання. Цей спосіб застосовують для різання чавуну, кольорових сплавів та ін. при відсутності приладів для газового різання. Недоліком дугового різання є нерівність країв розрізу, велика його ширина і утворення напли­вів металу. Дугове різання провадять при вертикальному і по­хилому положенні деталі для кращого витікання розплавленого металу. Іноді для видування розплавленого металу застосовують стиснене повітря, що підвищує продуктивність різання. При різанні металів товщиною не більше 20 мм застосовують металеві елек­троди і змінний струм. Вуглецевими електродами ріжуть метал при застосуванні постійного струму.

Газове різання металів. Газове різання полягає у спалюванні нагрітого металу в струмені кисню. Шари металу нагрівають за рахунок тепла згоряння заліза і лише частково за рахунок підігрі­ваючого полум’я. Різати можна метали, у яких температура плав­лення вища від температури запалювання і вища від темпера­тури плавлення їх окисів.

Окиси повинні бути достатньо рідкотекучими, щоб вони добре продувались в процесі різання. Найкраше піддається різанню вуглецева сталь з вмістом вуглецю до 0,7%. При підвищеному вмісті вуглецю сталь ріжеться погано, її обов’язково треба спочатку нагрівати. Газовий різак відрізняється від звичайного газового пальника тим, що крім пристрою для змішування горючого газу з киснем він має допоміжний пристрій для підведення ріжучого струменя кисню.

Різання металів під водою. Підводне електродугове різання знайшло широке застосування при аварійноремонтних і судно­підйомних роботах. Для різання використовують вугільні і мета­леві електроди, вкриті водонепроникною обмазкою. В електричну дугу додатково подається ріжучий кисень. При газовому різанні під водою застосовують1 різаки особливої конструкції, що мають ковпачки, які надівають на ріжучу головку. При різанні на глибині до 20 м пальним є ацетилен, а при різанні на глибині до 40 м — водень. В процесі підводногорізання вода відтісняється від полум’я продуктами горіння або стисненим повітрям. Із збільшенням гли­бини необхідно підвищувати тиск газу і стисненого повітря.

Застосування ультразвуку для паяльних робіт

Ультразвук дозволяє паяти алюміній та його сплави, які дуже важко паяти в звичайних умовах; при зіткненні з повітрям на них створюється тонка плівка, яка не з’єднується з припоєм. Ультра­звук легко руйнує цю плівку на алюмінії і його сплавах, що дає можливість їх паяти. Ультразвук так само дає можливість паяти та лудити нержавіючу сталь, вольфрам та інші метали, які важко піддаються цим видам обробки.

Ультразвук використовують також при інших видах обробки металу, для шліфування та полірування деталей, очищення виробів від стружки, а також для очищення котлів від накипу.

Запитання для повторення

  1. Що називається паянням?
  2. Що є основною умовою міцного паяння?
  3. Які є способи паяння?
  4. Які бувають припої та для чого їх застосовують?
  5. Яка будова паяльників?
  6. Для чого застосовують паяння деталей твердими припоями?
  7. Яке призначення паяльної трубки та яка її будова?
  8. Як працює паяльна лампа та яка її будова?
  9. Як відбувається процес паяння в печах?
  10. Розкажіть про процес паяння радіаторів.
  11. Що називається лудінням?
  12. Як проходить процес лудіння?
  13. Які ви знаєте види з’єднання деталей за допомогою зварювання?
  14. В чому полягає дугове автоматичне зварювання?
  15. Яка будова автомата для дугового зварювання?
  16. Для чого застосовують дугове зварювання в атмосфері захисного газу?
  17. Як відбувається процес атомноводневого зварювання?
  18. Розкажіть про дугове зварювання вуглецевої сталі.
  19. Розкажіть про дугове зварювання легованої сталі.
  20. Де застосовується дугове зварювання чавуну?
  21. Як здійснюється гаряче та холодне зварювання?
  22. Як проходить процес електрозварювання міді та її сплавів?
  23. Яка особливість легких сплавів при їх зварюванні?
  24. В чому полягає процес газового зварювання та для чого воно застосо­вується?
  25. Яка будова зварювальних пальників?
  26. Як відбувається дугове різання металу?
  27. В чому полягає процес газового різання металу?
  28. Як відбувається процес різання металу під водою?
  29. Розкажіть про застосування ультразвуку для з’єднання деталей.
Tagged: