Оборудование и аппаратура для газовой сварки и резки

 

Ацетиленовые генераторы. Ацетиленовым генератором называется аппарат, служащий для получения ацетилена при разложении карбида кальция водой.

 

Рис. 12. Схемы ацетиленовых генераторов:

а - «карбид в воду», б - «вода в карбид», в - «сухого разложения», г — «вытеснения воды», д — комбинированная система «вода в карбид» и «вытеснения»; 1 — бун­кер или барабан с карбидом кальция, 2 — реторта, 3 — система подачи воды, 4 - газосборник, 5 — спуск ила, 6 — отбор газа.

 

Ацетиленовые генераторы для сварки и резки классифи­цируются по следующим признакам (ГОСТ 5190):

по производительности — от 0,5 до 160 м³/ч;

по давлению вырабатываемого ацетилена — низкого дав­ления до 10 кПа и среднего давления от 70 до 150 кПа;

по способу применения — на передвижение с произво­дительностью 0,5—3 м³/ч и стационарные с производитель­ностью 5—160 м³/ч;

в зависимости от взаимодействия карбида кальция с водой — генераторы системы КВ («карбид в воду»), в кото­рых разложение карбида кальция осуществляется при пода­че определенного количества карбида кальция в воду, на­ходящуюся в реакционном пространстве; генераторы системы ВК («вода на карбид»), в которых разложение карбида кальция происходит при подаче определенного количества воды в реакционное пространство, где находится карбид кальция; генераторы системы ВВ («вытеснение воды»), в ко­торых разложение карбида кальция осуществляется при соприкосновении его с водой в зависимости от изменения уровня воды, находящейся в реакционном пространстве и вытесняемой образующимся газом; комбинированные гене­раторы.

Все ацетиленовые генераторы независимо от их системы имеют следующие основные части: газообразователь, газо­сборник, предохранительный затвор, автоматическую регу­лировку вырабатываемого ацетилена в зависимости от его потребления. Схемы ацетиленовых генераторов различных систем представлены на рис. 12.

 

Предохранительные затворы. Предохранительные за­творы — 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 по шлангу горючего га­за. Горящая смесь газов при обратном ударе устремляется по ацетиленовому каналу го­релки или резака в шланг и при отсутствии предохрани­тельного затвора — в ацетиле­новый генератор, что может привести к взрыву ацетилено­вого генератора. Обратный удар может произойти в слу­чае, если скорость истечения горючей смеси станет меньше скорости ее сгорания, и от перегрева и засорения канала мундштука горелки.

Предохранительные затворы бывают жидкостные и сухие. Жидкостные затворы заливают водой, сухие — запол­няют мелкопористой металлокерамической массой. Затворы классифицируют по пропускной способности — 0,8; 1,25; 2,0; 3,2 м"/ч; по предельному давлению — низкого давления, в которых предельное давление ацетилена не превышает 10 кПа, среднего давления — 70 и высокого давления — 160 кПа (ГОСТ 8766).

Рис, 13. Схема водяного затвора: а - при нормальной работе, б – при обратном ударе.

 

Предохранительные затворы устанавливают между аце­тиленовым генератором или ацетиленопроводом (при много­постовом питании от стационарных генераторов) и горелкой или резаком.

Принцип действия водяного затвора показан на рис. 13. Корпус 3 затвора заполняют водой до уровня контрольного крана КК. Ацетилен подводится по трубке 1, проходит через обратный клапан 2, расположенный в нижней части корпу­са. В верхнюю часть корпуса газ проходит через отражатель4. Ацетилен отводится к месту потребления через расходный кран РК. В верхней части корпуса имеется трубка, закрытая мембраной 5 из алюминиевой фольги. При обратном ударе мембрана разрывается, и взрывчатая смесь выходит наружу. Давление взрыва через воду 6 передается на клапан 2, ко­торый закрывает подвод газа от генератора. После выхода взрывчатой смеси мембрану заменяют.

Баллоны для сжатых газов. Для хранения и транспорти­ровки сжатых, сжиженных и растворенных газов, находя­щихся под давлением, применяют стальные баллоны вмес­тимостью от 0,4 до 55 дм³ ГОСТ 949—73.

Наибольшее распространение при газовой сварке и рез­ке получили баллоны вместимостью 40 дм³. Баллоны пред­ставляют собой стальные цилиндрические сосуды, в горлови­не которых имеется конусное отверстие с резьбой, куда ввер­тывается запорный вентиль разной конструкции для горю­чих газов и кислорода.

Каждому газу соответствует свой условный цвет балло­на и цвет надписи газа, например, кислородные баллоны окрашивают в голубой цвет, надпись делают черной крас­кой; ацетиленовый — соответственно в белый и красной краской; водородный — в темно-зеленый и красной крас­кой, пропан — в красный и белой краской.

Кислород наполняют в баллоны до давления 15 МПа. Баллон вместимостью 40 дм³ при давлении газа 15 МПа содержит кислорода 6 м³.

Питание постов газовой сварки и резки от ацетиленовых генераторов связано с рядом неудобств, поэтому большое распространение получило питание ацетиленом от ацетиле­новых баллонов. Ацетиленовые баллоны заполняют пористой массой (древесный уголь пемза, инфузорная земля), обра­зующей микрополости, необходимые для безопасного хра­нения ацетилена. Массу в баллоне пропитывают ацетоном (225—300 г на 1 дм³ вместимости баллона), в котором хоро­шо растворяется ацетилен. При нормальных условиях в од­ном объеме ацетона растворяется 23 объема ацетилена. Дав­ление растворенного ацетилена в наполненном баллоне не должно превышать 1,9 МПа при 20°С. Для уменьшения по­терь ацетона из баллона ацетилен необходимо отбирать со скоростью не более 1700 дм³/ч.

Баллоны снабжены вентилями — запорными уст­ройствами, которые позволяют сохранить в баллоне сжатый или сжиженный газ. Каждый вентиль имеет шпиндель, который перемещается при вращении маховика, открывая или закрывая клапан.

Редуктор для газопламенной обработки — прибор для понижения давления газа, при котором он находится в баллоне или магистрали, до величины рабочего давления и для автоматического поддержания этого давления посто­янным. Редуктор имеет клапан, управляемый гибкой мем­браной, на которую с одной стороны действует сила пружи­ны, а с другой — давление газа. Регулированием силы пру жины обеспечиваются заданное давление и расход газа.

краской; водородный — в темно-зеленый и красной крас­кой, пропан — в красный и белой краской.

Кислород наполняют в баллоны до давления 15 МПа. Баллон вместимостью 40 дм³ при давлении газа 15 МПа содержит кислорода 6 м³.

Питание постов газовой сварки и резки от ацетиленовых генераторов связано с рядом неудобств, поэтому большое распространение получило питание ацетиленом от ацетиле­новых баллонов. Ацетиленовые баллоны заполняют пористой массой (древесный уголь пемза, инфузорная земля), обра­зующей микрополости, необходимые для безопасного хра­нения ацетилена. Массу в баллоне пропитывают ацетоном (225—300 г на 1 дм³ вместимости баллона), в котором хоро­шо растворяется ацетилен. При нормальных условиях в од­ном объеме ацетона растворяется 23 объема ацетилена. Дав­ление растворенного ацетилена в наполненном баллоне не должно превышать 1,9 МПа при 20°С. Для уменьшения по­терь ацетона из баллона ацетилен необходимо отбирать со скоростью не более 1700 дм³/ч.

Баллоны снабжены вентилями — запорными уст­ройствами, которые позволяют сохранить в баллоне сжатый или сжиженный газ. Каждый вентиль имеет шпиндель, который перемещается при вращении маховика, открывая или закрывая клапан.

Редуктор для газопламенной обработки — прибор для понижения давления газа, при котором он находится в баллоне или магистрали, до величины рабочего давления и для автоматического поддержания этого давления посто­янным. Редуктор имеет клапан, управляемый гибкой мем­браной, на которую с одной стороны действует сила пружи­ны, а с другой — давление газа. Регулированием силы пружины обеспечиваются заданное давление и расход газа.

 

Рукава служат для подвода газа к горелке и резаку от баллонов и рамп. Рукава должны обладать прочностью, гибкостью, не стеснять движений сварщика. Их изготовля­ют из вулканизированной резины с тканевыми прокладками по ГОСТ 9356—75 следующих классов: I—для подачи аце­тилена и других горючих газов под давлением до 0,63 МПа красного цвета; II —для подачи жидкого топлива (бензин и др.) под давлением до 0,63 МПа желтого цвета; III — для подачи кислорода под давлением до 2,0 МПа синего цвета.

 

Сварочная горелка. Основным инструментом газосвар­щика является сварочная горелка. Сварочной горелкой называется устройство, служащее для смешивания горю­чего газа или паров горючей жидкости с кислородом и получения сварочного пламени. Каждая горелка позволяет регулировать мощность, состав и форму сварочного пламе­ни. Сварочные горелки согласно ГОСТ 1077—79 классифици­руются: по способу подачи горючего газа и кислорода в смесительную камеру — инжекторные и безынжекторные; по роду применяемого газа; по назначению — универсаль­ные и специализированные; по числу пламени — однопламенные и многопламенные; по мощности — малой мощнос­ти (расход ацетилена 25—400 дм³/ч), средней мощности (400—2800 дм³/ч), большой мощности (2800—7000 дм⁸/ч); по способу применения — ручные и машинные. Наибольшее применение имеют инжекторные горелки, работающие на смеси ацетилена с кислородом. В инжектор­ных горелках горючий газ подсасывается в смесительную камеру струей кислорода, подаваемого в горелку с боль­шим давлением, чем горючий газ. Этот процесс подсоса называется инжекцией. Схема инжекторной горелки пока­зана на рис. 44.

Рис. 14. Схемы ацетиленовых горелок; а - инжекторные, б — безинжекторные.

 

 

Кислород под давлением поступает в горелку и через присоединительный штуцер 8 и регулировочный вентиль 7 подается к инжектору 6. Выходя с большой скоростью из узкого канала инжекторного конуса, кислород создает зна­чительное разрежение в камере 5 и засасывает горячий газ, поступающий через ацетиленовые каналы горелки в камеру смесителя 5, где и образуется горючая смесь. Затем горючая смесь поступает по наконечнику 3 к мундштуку 4, на выхо­де из которого при сгорании образует сварочное пламя (2 — гайка, 1 — ствол горелки).

Горелки этого типа имеют сменные наконечники с раз­личными диаметрами выходных отверстий инжектора и мундштука, что позволяет регулировать мощность ацети-лено-кислородного пламени.

В безынжекторных горелках горючий газ и кислород подают примерно под одинаковым давлением до 100 кПа. В них отсутствует инжектор, который заменен простым смесительным соплом, ввертываемым в трубку наконечника горелки.

 

Резаки для газовой резки.Резаки служат для смешива­ния горючего газа с кислородом для образования подогре­вающего пламени и подачи к разрезаемому металлу струи режущего кислорода.

Ручные резаки для газовой резки классифицируют по следующим признакам:

по роду горючего газа, на котором они работают,— для ацетилена, газов-заменителей жидких, горючих;

по принципу смешения горючего газа и кислорода — на инжекторные и безынжекторные;

по назначению — универсальные и специальные;

по виду резки — для разделительной, поверхностной, кис­лородно-флюсовой, копьевой.

В настоящее время широкое применение получили уни­версальные инжекторные резаки, позволяющие резать сталь толщиной от 3 до 300мм. Схема резака показана на рис. 45. В резаке конструктивно объединены подогревающая и ре­жущая части. Подогревающая часть аналогична устройству 1 сварочной горелки. Режущая часть состоит из дополнитель­ной трубки 5 для подачи режущего кислорода и вентиля 4 для регулировки подачи. В мундштуке 3 находятся два концентрически расположенных отверстия для выхода по­догревающего пламени / и режущей струи 2. Газы в мунд­штук подают и регулируют с помощью соответствующих вентилей.

Рис 15. Схема газокислородного резака:

Р - режущая часть, П — подогревающая часть.

 

Для газопламенной обработки материалов наряду с универсальными используют специальные горелки и резаки для термической обработки, поверхностной очистки, пайки, сварки термопластов, газопламенной наплавки, резаки для поверхностной, копьевой, кислородно-флюсовой резки, для резки металла больших толщин и др.

Машины для кислородной резки.Для повышения про­изводительности, качества реза и сокращения тяжелого ручного труда используют машинную резку. Машины для кислородной резки разделяют на два основных типа — ста­ционарные и переносные. Стационарные машины делятся:

по конструктивному исполнению — на портальные (П), которые располагаются непосредственно над разрезаемой деталью; портально-консольные (Пк), когда над разрезае­мой деталью располагается только консоль; шарнирные (Ш);

по способу резки — на кислородные (К), кислородно-флюсовые (Кф), плазменно-дуговые (Пл) и газолазерные (Гл);

по способу движения или системе контурного управле­ния — на линейные (Л), для прямолинейной резки, магнитные (М) по стальному копиру для фигурной резки, фотоко­пировальные (Ф) по чертежу для фигурной резки, цифровые программные (Ц) для фигурной резки;

по технологическому назначению — для раскройных работ (Р), для точной прямолинейной и фигурной вырезки деталей (Т), универсальные — для прямолинейной и фи­гурной вырезки деталей (У), для фигурной вырезки малога­баритных деталей (М).

Переносные машины подразделяются: по способу резки — на кислородные (К), плазменно-дуговые (Пл);

по способу движения или системе контурного управле­ния — по разметке (Р), по циркулю (Ц), по направляющим (Н), по гибкому копиру (Г).

Каждая машина состоит из несущей части, резака (од­ного или нескольких), пульта управления и ведущего ме­ханизма. У стационарных машин основным узлом, автома­тизирующим процесс резки, является система копирования. В таких машинах применяют принципы механического, электромагнитного, фотоэлектронного, дистанционно-мас­штабного и программного копирования.

Переносные машины изготовляют в виде самоходной тележки, перемещающейся электродвигателем, пружинным механизмом или газовой турбинкой. Машину устанавливают на разрезаемый лист или трубу и направляют по разметке, циркульному устройству, направляющим или гибкому копиру.

Основным рабочим инструментом машины для кислород­ной резки является машинный газовый резак. Используют следующие основные типы машинных резаков: инжектор­ные, равного давления и внутрисоплового смешения.