3 (1016817), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Ацетилен - это газ немного легче воздуха с характерным резким запахом. Основным способом получения ацетилена для газопламенной обработки является взаимодействие карбида кальция с водой

СаС₂ + 2Н₂О = С₂Н₂ + Са(ОН)₂.

Молекула ацетилена С₂Н₂ представляет эндотермическое соединение, т. е. соединение, требующее для своего образования затраты тепловой энергии 227,75 кДж/моль. При сгорании ацетилена та теплота, которая пошла на его образование, выделяется и, кроме того, выделяется теплота последующего окисления углерода и водорода, входящих в молекулу ацетилена, кДж/моль:

С2H2=2С + Н₂ + 227,75 кДж/моль:

2C+ О₂=2СО + 472,2 кДж/моль:;

2C+2О2 = 2CО2 + 571 кДж/моль:

H2 + 0,5 О2 = Н2О + 242 кДж/моль:

Поэтому ацетиленокислородное пламя имеет высокую температуру (более 3000 °С).

Ацетилен - опасный газ, так как образует с воздухом взрывчатые смеси (от 2,3 до 82 % ацетилена по объёму).

Ацетилен можно получать на месте сварочных работ в аппаратах, называемых генераторами, или в баллонах, в которых он находится в сжатом состоянии. Баллоны заправляют централизованным путём на ацетиленовых станциях. Газ в баллонах находится над жидким раствором ацетилена в ацетоне под давлением 1,5-1,8 МПа. Баллоны с кислородом окрашены в синий цвет, и штуцер для редуктора у этих баллонов имеет правую резьбу, чтобы его не перепутать с каким-либо другим баллоном. Необходимо оберегать баллоны с кислородом, подающую систему и редуктор от попадания масла, так как это может привести к взрыву.

Ацетиленокислородное пламя (рис. 2.10) состоит из трёх зон: ядра 7, восстановительной (средней) зоны 2 и факела 3. В первой зоне

Р ис. 2.10. строение нормального газового пламени и распределение температуры по его длине

происходит пирогенное разложение ацетилена в присутствии кислорода на углерод и водород; во второй - сгорание углерода в кислороде, поступающем из горелки; в третьей—дальнейшее окисление продуктов реакций горения и разложения (СО и Н₂) кислородом, подсасываемым из окружающей среды. Максимальная температура развивается в средней зоне, в которой и располагают свариваемый металл (см рис. 2.10).

Если объём поступающего в горелку кислорода примерно равен объёму поступающего ацетилена, то суммарное уравнение горения можно записать в виде : С₂Н₂ + О₂ = 2СО + Н₂О.

В этом случае металл не окисляется, а наоборот, окисленный металл может восстанавливаться водородом и оксидом углерода. Такое пламя называют нормальным (рис. 2.11); оно сохраняет восстановительные свойства даже при некотором избытке кислорода.

Если объём кислорода меньше объёма ацетилена, то при сгорании ацетилена останутся свободные атомы углерода, которые будут повышать содержание углерода в поверхностных слоях металла. Этим иногда пользуются, чтобы упрочнить поверхностные слои изделия.

Если пламя содержит избыток кислорода, то оно сильно окисляет металл. Такое пламя, называемое окислительным, и применяют обычно только для подогрева металла.

В настоящее время газовую сварку применяют для соединения стальных деталей и узлов небольшой толщины. Её можно применять для сварки сплавов цветных металлов с использованием флюсов, которые способствуют растворению образующихся оксидов. Сварка ацетиленокислородным пламенем эффективна в ремонтных работах. Однако это — малопроизводительный процесс, требующий высокой квалификации сварщика. В промышленности газовая сварка практически вытеснена другими, более прогрессивными способами.

2.5. СВАРКА В ГОДЫ ВТОРОЙ МИРОВОЙ ВОЙНЫ

Подготовка к войне и сама война дали толчок к развитию сварки как новой, перспективной технологии во многих странах мира.

В довоенные годы в Германии в сварке увидели средство обойти ограничения водоизмещения боевых кораблей, установленные Версальским договором. Не превышая разрешенных 10000т, конструкторы сумели разместить на крейсерах мощное вооружение благодаря тому, что масса сварного корпуса стала на 15 % меньше массы клёпаного. Возросли темпы строительства кораблей. Корпуса линкоров, подводных лодок стали изготавливать с помощью ручной дуговой сварки. Бронированные плиты бортов, палуб, башен и рубок сваривали хромоникельмолибденовыми электродами.

Массовое производство самолётов-снарядов «Фау-1» (рис. 2.12) стало возможным благодаря применению сварки, с помощью которой изготавливались шарообразные баллоны для сжатого воздуха, необходимого для работы двигателя.

Толчком к развитию сварных конструкций в Великобритании послужило известие о строительстве военного флота в Германии, в том числе подводных лодок. Тогда, чтобы ускорить производство, сварку стали применять для изготовления ответственных узлов корпуса кораблей. К началу войны Великобритания уже располагала цельносварными кораблями.

С началом войны стало ясно, что техника в этой войне должна сыграть решающую роль. Повсеместно вырос спрос на сварку. Компании, занимающиеся сваркой, лаборатории вузов и секции сварочных обществ начали переключаться на решение проблем, которые возникали в связи с освоением и увеличением выпуска вооружений. Работы велись по двум направлениям: совершенствование известных технологий сварки и поиск новых. Цель первого направления -ускорение производства и повышение качества вооружения из броневой стали, а второго - разработка новых способов сварки.

Рис. 2.12. Конструкция «летающей бомбы» «Фау-1»

Одним из основных видов вооружения во Второй мировой войне были танки. С точки зрения технолога-изготовителя танк - сложное инженерное сооружение, состоящее из корпуса и башни (рис. 2.13). Корпус танка собирают из катаных броневых плит толщиной от 45 до 120 мм. Эти плиты необходимо соединить в прочную конструкцию. Поэтому инженеру-сварщику приходится рассматривать танк как сооружение, изготавливаемое не только путём получения угловых и стыковых соединений в различных пространственных положениях, но и как сооружение, изготавливаемое из трудно-свариваемого материала.

Рис. 2.13. Танк- сложная сварная конструкция

В суровых условиях войны требовались десятки тысяч танков. Препятствием к увеличению их выпуска стали бронекорпуса, которые необходимо было сваривать. Чтобы выполнить эту работу ручной дуговой сваркой, нужны были сотни, тысячи высококвалифицированных сварщиков. Но даже в мирное время опытных сварщиков не хватало, так как подготовить в кратчайший срок необходимое количество специалистов невозможно. Из создавшегося положения был только один выход - автоматизация процесса сварки.

В это трудное время академик Е. О. Патон начал разработку технологии автоматической сварки брони под флюсом. И эта задача была успешно решена: выбраны сварочные материалы, разработан флюс, созданы сварочное оборудование и технология сварки.

Производительность автоматической сварки не шла ни в какое сравнение с производительностью других методов. Например, на приварке подкрылка к борту двумя швами длиной более 5 м квалифицированный сварщик работал около 20 ч. Автоматом неквалифицированный рабочий после 5-10 дней обучения мог сварить этот шов за 2 ч. Сектор 1 пог.м башни вместо пятичасовой сварки вручную автомат сваривал за 49 мин.

За выдающиеся достижения, ускоряющие производство танков и металлоконструкций, Е. О. Патону присвоено звание Героя Социалистического Труда, десять сотрудников института награждены орденами и медалями.

Для внедрения скоростной автоматической сварки под флюсом большую работу выполнил отдел сварки Центрального научно-исследовательского института технологии машиностроения (ЦНИИТмаш). Разработанный здесь флюс ОСЦ-45 хорошо зарекомендовал себя при сварке малоуглеродистых сталей, из которых изготавливали боеприпасы (бомбы, снаряды и т. п.). Здесь же была спроектирована и изготовлена установка для контактной сварки рельсов в условиях работы с подвижной платформы. С помощью этой установки, размещённой на рельсосварочном поезде, сварено за один 1942 г. более 30000 стыков.

Г. С. Шпагин разработал пистолет-пулемёт (ППШ); в нем широко применялись штампосварные конструкции, что значительно упрощало производство стрелкового оружия.

В годы войны сварочные процессы стали широко применяться и при изготовлении авиационной техники: подмоторных рам боевых самолётов, сварных алюминиевых баков и т. п.

С честью выполнили сварщики Ленинграда важное задание Государственного Комитета Обороны по скоростному строительству барж для «дороги жизни» — было изготовлено 14 сварных барж общим водоизмещением 12000т.

В годы войны возникла насущная необходимость в подводной сварке и резке металлов при ремонте кораблей, мостов, при аварийных и спасательных работах. В декабре 1942 г. сформирован специальный поезд для подводной резки, состоящий из электростанции, водолазных станций, сварочных агрегатов, подъёмных и плавательных средств и др.

Характерно, что в годы войны впервые сварка стала применяться практически без ограничений. Так, в 1944 г. спроектированы цельносварные доменные печи, башни и мачты высотой 180-200 м и другие ответственные сооружения.

Война открыла широкую дорогу сварке в энергетику. В каждом котельном агрегате тепловой электростанции довоенной постройки имелось по три-четыре барабана- огромные цилиндрические емкости со сферическими днищами. Для изготовления этой сложной и ответственной конструкции требовалось специальное мощное кузнечно-штамповочное оборудование, причём на любые виды сварки или подварки был наложен строжайший запрет- взрыв котла грозил разрушением всей электростанции.

Во время войны при отступлении войск электростанции выводились из строя взрывом сферической части барабана. Замена барабана для запуска электростанции означала сборку нового котельного агрегата. В 1943 г. после освобождения оккупированных территорий было принято рискованное по тем временам решение - отремонтировать барабаны сваркой. Предлагалось: вырезать повреждённые участки; из одного барабана делать заплатки; вваривать заплатки в остальные три барабана. Ручной дуговой сваркой покрытыми электродами с предварительным подогревом свариваемого материала были восстановлены барабаны, которые выдержали гидравлическое давление, в два раза превышающее рабочее. Такого применения сварочной дуги не знала мировая практика. Электростанции построены в кратчайший срок.

В начальный период войны Америка сохраняла нейтралитет. В её портах интернировано большое количество немецких торговых судов. Но как только она вступила в войну, на всех немецких судах почти одновременно прогрохотали взрывы. Оказалось, что команды этих судов заранее подготовили взрывы, чтобы не дать американцам возможности использовать немецкий флот против немцев.

Экспертная комиссия, обследовав суда, пришла к выводу, что для восстановления их потребуется не менее двух-трёх лет. И тогда морское министерство предложило для ремонта судов применить электродуговую сварку. Через полгода все немецкие корабли под флагом США вышли в море.

С 1940 по 1942 г. объём сварочного производства в США возрос в три раза, в основном в результате применения ручной дуговой сварки электродами с качественными покрытиями и автоматической сварки голой проволокой под флюсом.

В США - стране, значительно удалённой от фронтов, большое внимание уделялось строительству морского транспорта. Была разработана программа, по которой тоннаж флота к 1946 г. предполагалось увеличить более чем в 2,5 раза. Не последняя роль в ускорении строительства отводилась сварке, преимущественно электродуговой, почти полностью заменившей клёпку. Только за 1942 г. благодаря замене клёпаной конструкции и технологии клёпки на сварную конструкцию и сварку судов было сэкономлено 500000 т стали. Цикл постройки сократился до 50 дней. На верфи «Ричмонд Ярд» (Калифорния) поставлен рекорд сборки и сварки корпуса - 4 дня.

Для сокращения времени и уменьшения стоимости изготовления, снижения остаточных напряжений и деформаций разработали схему «расчленения» корпуса на секции (рис. 2.14). Каждую секцию сваривали из отдельных листов и элементов набора, что позволяло изготавливать судно на поточной линии одновременно на нескольких участках в цехе. Для сварки листов обшивки, толщина которых достигала 20 мм, применяли дуговую автоматическую сварку под слоем флюса; для уменьшения деформаций - многослойную обратно-ступенчатую сварку.

Сварку применяли и в строительстве американских подводных лодок. В судостроении США впервые применен способ резки металлов угольной дугой со сжатым воздухом - «Арк эйр»,

Характеристики

Список файлов лекций