Matvienko — chast 3

Изучение оборудования и аппаратуры для газотермической обработки
материалов


Цель работы: ознакомление с устройством, конструктивными особенностями, работой сварочных горелок и ручных резаков, а также с правилами безопасного обращения с ними.

1. Сварочные горелки

Горелки являются основным рабочим инструментом для газовой сварки, пайки, наплавки и нагрева. Устройство горелки, независимо от её конструктивных особенностей, должно обеспечивать:
смешивание газов (кислорода и горючего газа) в нужной пропорции;
подачу смеси газов к месту образования пламени;
устойчивое поддержание пламени требуемой мощности;
регулирование состава пламени (соотношение кислорода и горючего газа).
Сварочная газовая горелка представляет собой устройство (рис. 1) с регулируемой подачей горючего газа и кислорода для получения нужного состава пламени, необходимой тепловой мощности, размеров и формы.



Рис. 1 – Внешний вид сварочной горелки фирмы АГА

Горелки по ГОСТ 1077-79Е классифицируются по следующим признакам:
по назначению: универсальные и специальные (для выполнения одной операции ( сварки, пайки, нагрева и т.п.);
по способу подачи газов в смесительную камеру: инжекторные и безынжекторные;
по виду применяемого горючего: для газообразного (ацетилено-кислородные, для газов-заменителей ацетилена) и жидкого горючего;
по мощности пламени (определяемой расходом горючего газа):
Г1 ( микромощные ( 10(60 дм3/ч,
Г2 ( малой мощности ( 25(250 дм3/ч,
Г3 ( средней мощности ( 50(2500 дм3/ч,
Г4 ( большой мощности ( 2500(7000 дм3/ч;
по числу рабочих пламен: однопламенные и многопламенные;
по способу применения: для ручных и механизированных процессов.
Существуют два основных класса горелок: инжекторные и безынжекторные (рис. 2).

а)

б)

Рис. 2 – Схемы инжекторной (а) и безынжекторной (б) горелок: 1 – мундштук; 2 – наконечник; 3 – смесительная камера; 4 – инжектор; 5, 8 – кислородный и ацетиленовый вентили; 6, 7 – кислородный и ацетиленовый ниппели
В инжекторных горелках подача горючего газа низкого давления (от 0,001 МПа или 0,01 кгс/см2) в смесительную камеру происходит за счёт подсоса его струёй кислорода, вытекающего с большой скоростью из инжектора. Поэтому инжекторные горелки могут нормально работать на горючем газе, как среднего, так и низкого давления. Это представляет значительные удобства с точки зрения их практического использования.
В безынжекторных горелках (горелках равного давления) горючий газ и кислород подаются примерно под одинаковым давлением 0,05(0,1 МПа (0,5(1,0 кгс/см2). Эти горелки могут работать только на горючем газе среднего и высокого давления.
Сварочная горелка (рис. 3) состоит из двух основных частей: ствола и наконечника.
Ствол имеет кислородный 1 и ацетиленовый 16 ниппели с трубками 3 и 15, рукоятку 2, корпус 4 с кислородным 5 и ацетиленовым 14 вентилями. С правой стороны горелки (если смотреть по направлению течения газов) находится кислородный вентиль 5, а с левой - ацетиленовый 14. Вентили служат для пуска, регулирования расхода и прекращения подачи газа при гашении пламени.
Наконечник, состоящий из инжектора 13, смесительной камеры 12 и мундштука 7, присоединяется к корпусу ствола горелки накидной гайкой 17. Инжектор 13 представляет собой (рис. 4) цилиндрическую деталь с центральным каналом малого диаметра – для кислорода и периферийными (радиально расположенными) каналами – для ацетилена.
Инжектор ввертывается в смесительную камеру наконечника и находится в собранной горелке между смесительной камерой и газоподводящими каналами корпуса горелки. Кислород и горючий газ подводят к горелке по шлангам, которые надевают на кислородный и ацетиленовый ниппели.
Кислород через ниппель инжекторной горелки проходит под избыточным давлением 0,1(0,4 МПа (1(4 кгс/см2) и с большой скоростью (порядка 300 м/с) выходит из центрального канала инжектора.


Рис. 4 – Инжекторное устройство: 1 – смесительная камера; 2 – инжектор; 3 – корпус горелки

При этом струя кислорода создает разрежение в ацетиленовых каналах, за счёт которого горючий газ инжектируется (подсасывается) в смесительную камеру, откуда, образовавшаяся горючая смесь, направляется в мундштук и на выходе сгорает, образуя сварочное пламя.
Инжекторные горелки нормально работают при избыточном давлении поступающего горючего газа 0,001 МПа (0,01 кгс/см2) и выше. При использовании инжекторных горелок рекомендуется поддерживать оптимальное давление ацетилена в пределах 0,02(0,05 МПа (0,2(0,5 кгс/см2), что облегчает работу инжектора и улучшает регулировку пламени.
В комплект горелки входит несколько наконечников. Для каждого номера наконечника установлены размеры каналов инжектора и размеры мундштука. В соответствии с этим изменяется расход кислорода и горючего газа, и, следовательно, возможность осуществлять сварку металлов различной толщины.
Большое применение получили сварочные инжекторные горелки средней мощности: “Звезда”, ГС-3 и малой мощности: “Звездочка”, ГС-2 и “Малютка”.
Горелки однопламенные универсальные для ацетилено-кислородной сварки изготовляются по ГОСТ 1077-79Е, который предусматривает четыре типа горелок:
Г1- безынжекторные (комплектуются наконечниками 000, 00, 0);
Г2 - инжекторные (наконечники 0, 1, 2, 3, 4);
Г3 - инжекторные (наконечники 1(7);
Г4 - инжекторные (наконечники 8 и 9).
Горелки комплектуют набором сменных наконечников, различающихся расходом газа и предназначенных для сварки металлов разной толщины. Номер требуемого наконечника выбирают в соответствии с требуемой тепловой мощностью пламени, выраженной в дм3/ч (л/ч) ацетилена. В сварочной практике чаще всего используют горелки малой и средней мощности (табл. 1).
Для нормальной работы горелки диаметр д выходного канала мундштука 7 (рис. 3) должен быть равен диаметру канала смесительной камеры б, а диаметр канала инжектора а – в 3 раза меньше.
Горелки для газов-заменителей ацетилена отличаются от ацетиленовых тем, что снабжены устройством 10 для дополнительного подогрева и перемешивания газовой смеси до выхода ее из канала мундштука (рис. 3, II). Часть потока смеси (5(10 %) выходит через дополнительные отверстия и сгорает, образуя факелы, подогревающие камеру – температура смеси газов на выходе из мундштука повышается на 300(350 0С и соответственно возрастает скорость сгорания и температура основного сварочного пламени. Горелки могут работать на пропан-бутан-кислородной и метан-кислородной смеси (можно сваривать металл толщиной до 5 мм).
В инжекторных горелках нагрев мундштука и смесительной камеры во время работы ухудшает инжектирующее действие струи кислорода, вследствие чего поступление ацетилена уменьшается и смесь обогащается кислородом. Это приводит к хлопкам и обратным ударам пламени. Приходится прерывать сварку и охлаждать наконечник.
В безынжекторных горелках сохраняется постоянный состав смеси газов в течение всего времени работы горелки, независимо от ее нагрева, т.к. ацетилен и кислород поступают в смесительное устройство под равным давлением.
Принципы устройства и конструкции всего многообразия специальных горелок во многом аналогичны обычным сварочным горелкам. Отличие состоит (в основном) в тепловой мощности и размерах пламени или суммы пламен, а также размерах и форме мундштука. Мундштуки горелок изготавливают из меди М3 или хромистой бронзы БрХ0,5.

Правила обращения со сварочной горелкой и техника безопасности

Проверить горелку. Для обеспечения высокого качества сварочных работ необходимо, чтобы горелка находилась в исправном состоянии. Не допускается эксплуатация неисправных горелок. Правильно собранная и отрегулированная горелка должна давать нормальное, устойчивое сварочное пламя.
Продуть газом шланги перед присоединением их к горелке.
Присоединить шланги. Проверить герметичность и надёжность их крепления.
Проверить горелку на инжекцию (разрежение) – каждый раз перед началом работы и при смене наконечника. Для этого с ниппеля снимается ацетиленовый шланг и открывается кислородный вентиль. В ацетиленовом ниппеле исправной горелки должен создаваться подсос, обнаруживаемый прикосновением пальца к отверстию ниппеля.
Установить рабочее давление кислорода по манометру редуктора в соответствии с технической характеристикой для выбранного номера наконечника.
Открыть на 1/4 оборота кислородный и на один оборот ацетиленовый вентили, поднести огонь к мундштуку горелки и зажечь горючую смесь. Пламя не должно отрываться от конца мундштука.
Подать в смесительную камеру такое количество кислорода и ацетилена, чтобы получилось нормальное пламя (должны быть чётко различимы три зоны: ядро, средняя восстановительная зона и факел).
Проверить наличие запаса ацетилена визуально по форме полученного пламени, открыв ацетиленовый вентиль. Длина средней светящейся зоны должна быть в 4 раза больше длины ядра. Это соответствует примерно 15-ти процентному избытку ацетилена в пламени. Такой запас ацетилена помогает устранять возможность образования пламени с избытком кислорода, которое самопроизвольно устанавливается по мере нагрева мундштука.
Установить снова нормальное пламя. Форма, диаметр и длина ядра зависят от количества расходуемого ацетилена и номера наконечника (диаметра сопла мундштука).
Для прекращения процесса горения пламени закрыть сначала ацетиленовый вентиль, а затем - кислородный.
При эксплуатации горелок, работающих на газах заменителях ацетилена, соблюдаются те же правила обращения, что и для ацетиленовых горелок.


2. Ручные резаки для кислородной резки

Резаки – основной рабочий инструмент для кислородной резки (рис. 5). Они служат для правильного смешивания горючих газов или паров горючей жидкости с кислородом, образования подогревающего пламени и подачи в зону резки струи чистого кислорода.


Рис. 5 – Внешний вид ручных резаков модели ВК 20 фирмы AGA

Резаки согласно ГОСТ 5191-79Е классифицируют по следующим основным признакам:
назначению (универсальные и специальные);
мощности (малой, средней и большой мощности);
принципу смешения газов (инжекторные и безынжекторные);
роду горючего (для ацетилена, газов-заменителей ацетилена, жидких горючих);
виду резки (для разделительной и поверхностной резки);
давлению кислорода (низкого и высокого давления);
применению (для ручной и машинной резки);
конструкции мундштуков (щелевые, многосопловые).
Основные требования к ручным резакам:
возможность резки во всех направлениях;
необходимое соотношение мощности подогревающего пламени и режущей струи кислорода;
отсутствие эксцентриситета в расположении наружного и внутреннего мундштуков;
высокая чистота обработки каналов мундштука;
герметичность соединений;
достаточная длина резака, исключающая нагрев рукоятки и ожоги рук резчика и т.д.
Конструктивно резак представляет собой горелку, снабженную устройством для подачи в центральный канал мундштука режущей струи кислорода. Наибольшее применение получили универсальные ручные инжекторные резаки для разделительной резки (рис. 6).


Рис. 6 – Схема универсального инжекторного ручного резака: 1, 2 – ацетиленовый и кислородный ниппели; 3, 4 – кислородные трубки; 5 – мундштук

Они отличаются от сварочных горелок наличием отдельной трубки и вентиля для подачи кислорода, и особым устройством головки, состоящей из двух сменных мундштуков (наружного – для подогревающего пламени и внутреннего – для струи чистого кислорода).
Ацетилен подаётся по шлангу к ниппелю 1, а кислород – к ниппелю 2. От ниппеля 2 кислород идет по двум направлениям. Одна часть кислорода, как и в обычных сварочных горелках, поступает в инжектор и затем в смесительную камеру. Здесь образуется горючая смесь кислорода с ацетиленом. Горючая смесь проходит по трубке, выходит через кольцевой зазор между внутренним и наружным мундштуком 5 и создает подогревающее пламя. Другая часть кислорода через трубки 3 и 4 поступает в центральное отверстие внутреннего мундштука 5 и образует струю режущего кислорода, сжигающую металл и выдувающую образующиеся оксиды из зоны реза. Инжекторное устройство резака аналогично устройству инжектора сварочной горелки.
С помощью сменных мундштуков регулируют расход газов и мощность подогревающего пламени. В зависимости от типа и модели резака сменные мундштуки подразделяют на:
составные (наружные и внутренние);
моноблочные (цельные неразборные).
Выбор мундштука (номера) определяется режим резки (давлением и расходом кислорода и горючего газа) и толщиной разрезаемого металла (табл. 2). Мундштуки – ответственные детали резаков. Очень важно, чтобы была обеспечена герметичность соединений мундштуков и отсутствие прилипания брызг разрезаемого металла к их поверхности.
Мундштуки изготавливаются из бронзы БрХ0,5. Тугоплавкая пленка оксида хрома на ее поверхности уменьшает возможность прилипания брызг.
Резаки, предназначенные для разделительной резки, подразделяются на резаки:
малой мощности (толщина разрезаемого металла – 3(100 мм);
средней (толщина – до 200 мм);
большой (толщина – до 300 мм).
Металл толщиной более 300 мм режут специальными резаками.
На стволе резака должны быть нанесены тип резака и товарный знак предприятия-изготовителя. Резаки комплектуются дополнительно (кроме набора сменных мундштуков) опорной тележкой с циркульным устройством.
Большое применение получили ручные универсальные резаки “Факел”, “Маяк”, “Пламя”, “Ракета”, Р2А-01 и другие. Они позволяют резать металл толщиной до 300 мм со скоростью (в зависимости от металла и его толщины) 80(560 мм/мин.
Для работы на газах-заменителях ацетилена используются резаки РЗП-01, РЗР и другие. Они отличаются большими размерами сечений инжекторов и мундштуков.
Существуют вставные сменные резаки, предназначенные для присоединения к стволам универсальных сварочных горелок (например, резак РГС-70 к горелкам “Звезда” и ГС-3; резак РГМ-70 ( к горелкам “Звездочка” и ГС-2). Это создает определенные удобства в строительно-монтажных условиях при частых переходах от сварки к резке и наоборот.
Керосинорез. Устройство для резки, в котором для подогревающего пламени в качестве горючего используют пары керосина или бензина, называют керосинорезом. Комплект керосинореза состоит из бачка для жидкого горючего, кислородного баллона, редуктора, резака и соединительных шлангов.
На бачке для горючего имеется ручной насос, манометр и вентиль, к которому припаяна трубка, доходящая почти до дна бачка. Вместимость бачка 5,0(5,5 л. Ручным насосом давление в баке поднимается до 2,0(2,5 атм. При открывании вентиля керосин под давлением подается по шлангу к резаку.
Керосиновый резак (рис. 7) имеет ниппели 8 и 6, к которым присоединяют кислородный и керосиновый шланги. Кислород поступает через вентиль 7 и инжектор 11 в смесительную камеру 3. Здесь происходит смешение его с парами керосина, поступающего через ниппель 6 и асбестовую набивку 5, где керосин под действием нагрева пламени подогревателя 4 испаряется. Горючая смесь выходит через кольцевой зазор между мундштуками 1 и 2, где сгорая, образует пламя, подогревающее металл при резке. Регулирование пламени производится вентилем 7 и маховичком 9. Режущий кислород проходит через вентиль 10 по трубке 12 в центральный канал мундштука 1.


Рис. 7 - Схема резака керосинореза

При зажигании керосинового резака необходимо нагреть испаритель. Нагревают его каким-либо посторонним источником огня (паяльной лампой) или выпускают небольшое количество керосина на железный лист, зажигают керосин и на этом пламени подогревают резак.
При эксплуатации керосинорезов необходимо соблюдать следующие основные правила:
При зажигании керосинового резака сначала необходимо открывать вентиль подогревающего кислорода, а потом вентиль для подачи керосина.
Давление кислорода должно быть не ниже 4 атм. Давление воздуха в бачке не должно падать ниже 2,0(2,5 атм. во избежание обратных ударов. Поэтому периодически следует производить подкачку воздуха в бачок.
Керосин перед наполнением бачка следует профильтровать, пропустив через слой сукна для очистки от грязи и влаги.
Испаритель резака следует систематически прочищать от нагара, тщательно промывая в горячей воде асбестовую набивку испарителя.
Шланг для подачи жидкого горючего нужно хорошо закреплять на ниппелях резака и бачка, так как при срыве шланга керосин начнет вытекать сильной струей и может вспыхнуть.
Резак керосинореза снабжается комплектом сменных мундштуков для резки металла различной толщины (до 200 мм).
Специальные резаки. Кроме обычных резаков, применяются специальные резаки для вырезки отверстий, резки труб, срезки заклепок, вырезки дефектов в сварных швах и др.
По принципу устройства эти резаки ничем существенно не отличаются от обычных. Отличие заключается только в некоторых конструктивных особенностях, связанных с назначением данного резака.
Резаки газорезательных машин по принципу действия не отличаются от ручных (применяются как инжекторные, так и безынжекторные резаки, работающие на ацетилене, газах-заменителях и распыленном керосине). Резаки машинные используются для оснащения машин кислородной резки и конструктивно отличаются формой, габаритами и обычно имеют цельные мундштуки.
Правила эксплуатации, регулировки пламени, последовательность зажигания и гашения пламени у универсальных резаков такие же, как у горелок
Рис. 2 – Устройство инжекторной горелки: 1, 16 – кислородный и ацетиленовый ниппели; 2 – рукоятка; 3, 15 – кислородная и ацетиленовая трубки; 4 – корпус; 5, 14 – кислородный и ацетиленовый вентили; 6 – ниппель наконечника; 7 – мундштук; 8 – мундштук для пропан-бутан-кислородной смеси; 9 – штуцер; 10 – подогреватель; 11 – трубка горючей смеси; 12 – смесительная камера; 13 – инжектор; 17 – накидная гайка; а, б – диаметры выходного клапана инжектора и смесительной камеры; в – размер зазора между инжектором и смесительной камерой; г – боковые отверстия в штуцере 9 для нагрева смеси; д – диаметр отверстия мундштука

Таблица 1 – Технические характеристики горелок малой и средней мощности типов Г2-04 и Г3-03
Параметр
Номер наконечника


0
1
2
3
4
5
6
7

Толщина стали, мм
0,2(0,5
0,5(1,0
1,0(2,5
2,5(4,0
4,0(7,0
7,0(11,0
11(17
17(30

Расход, л/ч:









ацетилена
25(60
50(125
120(240
230(430
400(700
660(1100
1030(1750
1700(2800

кислорода
28(70
55(135
130(260
250(440
430(750
740(1200
1150(1950
1900(3100

Давление на входе в горелку, МПа:









кислорода
0,08(0,4
0,1(0,4
0,15(0,4
0,2(0,4
0,2(0,4
0,2(0,4
0,2(0,4
0,2(0,4

ацетилена
не ниже 0,001

Диаметр
отверстий, мм:









инжектора
0,18
0,25
0,35
0,45
0,60
0,75
0,95
1,20

мундштука
0,60
0,85
1,15
1,50
1,90
2,30
2,80
3,50

Скорость
истечения смеси
из мундштука, м/с
40(135
50(130
65(135
75(135
80(140
90(150
100(160
110(170





Таблица 2 – Выбор сменного мундштука при кислородной резке
Параметр
Номер мундштука


0
1
2
3
4
5
6


Толщина разрезаемого металла, мм
3(8
8(15
15(30
30(50
50(100
100(200
200(300


Давление кислорода на входе
в резак, МПа
0,25
0,35
0,40
0,42
0,50
0,75
1,00


Расход (не более), м3/ч:









режущего кислорода
1,3
2,6
4,0
6,8
11,5
20,5
30,0


кислорода подогревающего пламени для:








ацетилена
0,6
0,6
0,7
0,8
0,9
1,25
-

пропан-бутана и
природного газа
1,25
1,5
1,8
1,9
2,3
2,5
3,2


ацетилена
0,4
0,5
0,65
0,75
0,9
1,25
-


















Приложенные файлы

  • doc 24101191
    Размер файла: 542 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий