Laboratorium ze Spawalnictwa
Grupa:	Nr ćwiczenia		Data		Politechnika Świętokrzyska
21 M	01		05-10-1998
Spawanie Gazowe I Cięcie Termiczne
Wykonał		Ocena		Data		Podpis
Borek Rafał

CHARAKTERYSTYKA I ISTOTA METOD SPAWANIA GAZOWEGO:

Proces spawania acetylenowo-tlenowego jak i w ogólności spawanie płomieniem ga­zowym polega na łączeniu metali za pomocą ciepła otrzymanego przez spalanie gazu palnego w atmosferze gazu-tlenu. Gazem palnym używanym do spawania gazowego jest acetylen.

Proces spawania gazowego może odbywać się z dodawaniem lub bez dodawania spoiwa. Zależnie od kierunku przesuwania palnika i równocześnie spoiwa względem wykona­nej spoiny, rozróżnia się trzy metody spawania: w lewo, w prawo, w gorę. Metoda spawania określają sposób trzymania i prowadzenia palnika oraz materiału dodatkowego względem spawanego metalu podczas trwania procesu spajania.

a) Metoda Spawania W Lewo - stosowana jest najlepiej do spajania blach o grubości do 4mm. Pło­mień palnika zwrócony jest w kierunku posuwu, a koniec drutu elek­trodowego w kierunku przeciwnym. W tej metodzie dysza płomienia palnika może być odchy­lona od pionu względem spawanych blach pod kątem zmieniającym się w zakresie od 45÷60 stopni. W takim położeniu dyszy płomień skierowany jest na materiał rodzimy, który ma być spawany, a dysza palnika znajduje się między topionym końcem spoiwa i odcinkiem wykona­nej spoiny.

b) Metoda Spawania W Prawo - charakteryzuje się tym że płomień zwrócony jest w kierunku prze­ciwnym do kierunku spajania i nachylony do spoiny pod kątem zmieniającym się w granicach 45÷70 stopni. Dziob palnika i drut elektrodowy znajdują się w płaszczyźnie symetrii przechodzącą przez oś spo­iny, przy czym drut elektrodowy zwrócony jest w kierunku posuwu i pochylony względem spoiny pod kątem 45 stopni. Koniec pałeczki spo­iwa jest zanurzony w jeziorku ciekłego metalu i wykonuje drobne ru­chy półkoliste poprzeczne do kierunku posuwu. Spawanie w prawo przeznaczone jest do spawania blach

o grubości powyżej 4 mm.

c) Metoda Spawania W Gorę - spoina układana jest w kierunku pionowym od dołu w gorę. Płomień zwrócony jest w kierunku posuwu pod kątem 60 stopni od powierzchni blachy. Drut elektrodowy zwró­cony w kierunku przeciwnym do kierunku spawania i pochylony pod kątem w granicach 70÷80 stopni do powierzchni złącza. Palniki prowadzi się ruchem prostoliniowym, a drutem elektrodowym wykonuje się niewielkie ruch poprzeczne. Metoda spawania w gorę może być stosowana w dwu odmianach: jako jedno­stronna do łą­czenia blach o grubości 2÷6 mm bez ukosowania i o grubości 7÷10 mm z ukosowaniem oraz jako dwustronna do spawania blach nie ukosowanych o grubości 3÷10 mm i ukosowanych o grubości 12÷20 mm.

OTRZYMYWANIE ACETYLENU

Acetylen otrzymywany jest w drodze reakcji chemicznej karbidu z wodą:

CaC2+2H20=Ca(OH)2+C2H 2+ciepło

Acetylen przechowywany jest w specjalnych butlach stalowych przy ciśnieniu 1,5 MPa wypełnionych masą porowatą, w celu zabezpieczenia gazu przed wzrostem temperatury pod­czas jego sprężania. W wa­runkach gdy nie ma możliwości skorzystania z butli, acetylen otrzy­mywany jest bezpośrednio z wytwor­nicy acetylenowej. Wytwornice są urządzeniami, w których następuje wytworzenie acetylenu z karbidu i wody. W zależności od sposobu dzia­łania karbidu na wodę wytwornice możemy podzielić na:

• wsypowe(wrzutowe),karbid jest wsypywany porcjami lub w sposób ciągły,

• dopływowe, woda dopływa do karbidu,

• wyporowe, woda unosi się lub opada w zależności od ciśnienia acetylenu,

• suche, w wyniku reakcji otrzymujemy wodorotlenek Ca(OH)2 suchy w stanie,

• sproszkowanym,

• wtryskowe, pył karbidowy i woda wtryskiwane są bezpośrednio do reduktora.

Butla do magazynowania acetylenu jest zamknięta zaworem odkręcanym za pomocą kwadratowego klucza .

W celu uzyskania najwyższej temperatury płomienia spalanie gazów odbywa się w atmosferze czy­stego tlenu. Tlen jest przechowywany w stalowych butlach (malowanych na kolor niebieski) przy nadci­śnieniu 15 Mpa. Naładowana butla zawiera ok. 6 m³ gazu w warunkach normalnych. Butla tlenowa za­mknięta jest zaworem mosiężnym. Zawory w urządzeniach tlenowych nie powinny być smarowane tłusz­czami, gdyż w zetknięciu ze sprężonym tlenem tłuszcze spalają się wybuchowo.

Zawór butli acetylenowej. Zawór butli tlenowej.

Palniki

Warunkiem dobrego spalania gazów jest dobre ich wymieszanie z tlenem. Do tego celu służą pal­niki. Zależnie od sposobu działania rozróżniamy palniki wysokiego i niskiego ciśnienia.

Schematy palników wysokiego i niskiego ciśnienia.

Płomień Acetylenowo - Tlenowy. Wynik spawania w głównej mierze zależy od regulacji płomienia.

Płomień acetylenowo - tlenowy. można podzielić na trzy następujące strefy, licząc od wylotu palnika: jądro 1, stożek 2, oraz kitę 3. W jądrze płomienia zacho­dzi częściowa dysocjacja ( rozpad acetylenu na wodór i wę­giel, którego rozżarzone cząstki świecą jaskrawym, ośle­piającym blaskiem). Poczynając od granicy ją­dra w stożku płomienia zaczyna się spalanie wodoru na parę wodną i węgla na tlenek węgla. W tej stre­fie, jak widać na wykresie, panuje najwyższa temperatura. W kicie płomienia następuje spalanie tlenku wę­gla na dwutlenek węgla. W tej części pło­mienia spalanie następuje przy częściowym udziale tlenu pobiera­nego z powietrza. Palący się tlenek nadaje płomie­niowi charakterystyczne niebieskawe zabarwienie.

REDUKTORY

Zadaniem reduktora jest obniżenie ciśnienia gazów pobranych z butli do ciśnienia roboczego i na­stępnie utrzymania go bez zmian przez cały czas pracy urządzenia. Reduktory do tlenu jak i acetylenu są zbudowane jednakowo. Różnią się jedynie sposobem zamocowania ich na zaworze butli. Reduktory do acetylenu przymocowane są do butli za pomocą obejmującego zawór strzemiączka oraz śruby. Pracują one przy nadciśnieniu do 1,5 Mpa. Reduktory tlenu pracują przy nadciśnieniu do15 Mpa. Mocuje się je do butli za pomocą nakrętki nakręconej na gwintowy wylot zaworu.

Schemat reduktora.

1 - manometr

2 - górna sprężyna

3 - grzybek

4 - manometr

5 - przewód

6 - przepona

7 - dolna sprężyna

8 - śruba regula­cyjna

PRZYKŁADOWE PARAMETRY SPAWANIA GAZOWEGO:

METODA GRUBOŚĆ BLACHY SPAWANIA		WYDAJNOŚĆ PALNIKA	ŚREDNICA DRUTU ELEKTROD WEGO	CZAS SPAW- ANIA	ZUZYCIE MATERIAŁOW
							ACETYLEN		TLEN
							Z WYT.	Z BUTLI	SPAWANIE PALNIKIEM
								KARBI	AC.R	N.CISN	W.CISN
	S[mm]	M[L/h]	a[mm]	t[min]	K[g]	B[g]	T[l]	T W [l]
W lewo bez spoiwa	0,8 - 2	100s	------	3s	20 s^2	6 s^2	6 s^2	5,5 s^2
W lewo z oddawaniem spoiwa	1- 6	100 s	0,5 s+1	5 s	33 s^2	10 s^2	10 s^2	9,2 s^2

URZĄDZENIE ZABEZPIECZAJĄCE PRZED POWROTEM PŁOMIENIA

GAZOWEGO:

Masa Porowata - jest nasycona acetonem. Zabezpiecza ona jednocześnie butlę przed wybuchem na wskutek rozpadu acetylenu spowodowanego czynnikami zewnętrznymi np. min. powroty płomienia do palnika.

Wszystkie wytwornice acetylenu przeznaczone do celów spawalniczych muszą być wy­posażone w bezpieczniki wodne. Bezpiecznik wodny spełnia bardzo ważne zadanie - bowiem zapobiega przed cofnię­ciem się płomienia lub mieszanki acetylenowo -tlenowej do wytwornicy. Najczęściej przyczyną cofania się płomienia jest zanieczyszczenie dzioba palnika lub jego nadmierne nagrzewanie się. Bezpieczniki wodne dzielimy na:

• bezpieczniki niskiego,

• średniego ciśnienia,

• wysokiego ciśnienia.

Bezpieczniki Wodne Wysokiego Ciśnienia - zbudowane są z rur stalo­wych ciągnionych. Przed rozpoczęciem pracy bezpiecznik zostaje napełniony wodą do po­ziomu zaworu kontrolnego. Acetylen z wytwornicy przepływa przewodem, przez zawór zwrotny do dolnej części bezpiecznika, następnie przez przegrodę sitową, gdzie ulega rozbi­ciu na drobne pęcherzyki, po czym przedostaje się przez warstwę wody do górnej części zbiornika, skąd przez przegrody uniemożliwiające porywanie wody acetylen prze­pływa do palnika.

W przypadku cofnięcia się płomienia, ciśnienie gazu w bezpieczniku wzrasta, przez co zamyka się za­wór zwrotny uniemożliwiając tym samym dalszy przepływ acetylenu. Kominek zaopa­trzony w górnej czę­ści rozeta ma za zadanie osłabić pierwsze uderzenie gazów w przypadku powrotu płomienia lub mieszanki. Spaliny z bezpiecznika uchodzą następnie przez zawór od­prowadzający gaz do palnika i stąd przedostaje się w atmosferę.

WARUNKI CIĘCIA TERMICZNEGO METALI.

Aby przeciąć tlenem dany metal, muszą być spełnione następujące warunki:

• nagrzać metal do temperatury jego zapłonu,

• na nagrzane miejsce skierować strumień tlenu,

• przesuwać palnik ze stałą prędkością wzdłuż linii cięcia,

• zachować stałą odległość jądra płomienia acetylenowo - tlenowego od powierzchni przecina­nej bla­chy.

PRZYKŁADOWE PARAMETRY.

Grubość ciętej blachy	Nr łuski	Nr dyszy	Ciśnienie acetylenu w Pa	Ciśnienie tlenu PN -MPa	Żużycie acetylenu w m^3/h	Żużycie tlenu w m^3/h	Prędkość cięcia w m/h	Odległość czoła dyszy od powierzchnii w mm
3 - 15	-----	1	490 - 29420	0,15 - 0,3	0,3 - 0,65	1,5 - 2,5	36 - 18	3
15 - 40	1	2	490 - 29420	0,15 - 0,45	0,45 - 0,80	3,0 - 5,0	24 - 15	5

1

1

Płomień acetylenowo -tlenowy

---