До какой температуры рекомендуется подогревать металл в зоне реза при огневой резке при ниже 15
e-mail:
office@matrixplus.ru tender@matrixplus.ru
icq:
613603564
skype:
matrixplus2012
телефон
+79173107414 +79173107418
г. С аратов
поддержка проекта: разместите на своей странице нашу кнопку! И мы разместим на нашей странице Вашу кнопку или ссылку. Заявку прислать на e-mail
Сварка при низких температурах, металлоконструкции
Получить хорошее качество сварного соединения при низких температурах сложно, поскольку в процессе сварки увеличиваются скорость охлаждения и кристаллизация металла сварочной ванны, что затрудняет выход газов и окислов на поверхность шва и увеличивает содержание в нем водорода, кислорода, азота и неметаллических включений, а это приводит к образованию трещин. Кроме того, повышеный отвод тепла ухудшает проплавление основного металла, что вызывает непровар. Технологические свойства сварочных материалов ухудшаются из-за попадания в них влаги.
Для устранения вредного действия низких температур и обеспечения хорошего качества сварных соединений необходимо соблюдать определенные правила.
Строительные металлоконструкции. К месту монтажа конструкции следует перевозить на железнодорожных платформах, тележках, санях и других приспособлениях, не допускающих повреждения конструкций при транспортировании. Перевозка конструкций волоком и выгрузка вручную сбрасыванием не допускаются.
При температуре окружающего воздуха ниже-15°С кислородную резку кромок деталей из низколегированной стали до С60/45 класса, подлежащих в дальнейшем механической обработке, выполняют с подогревом металла в зоне реза до 100°С.
Электроды. Применяемые электроды (табл. 13) должны соответствовать требованиям государственных стандартов или технических условий, иметь сертификат с указанием завода-изготовителя, типа и марки электрода, их диаметра и результатов испытаний, положения при сварке, номера партии и даты изготовления. Запрещается использовать электроды без заводского сертификата. Выдачу электродов в производство необходимо фиксировать в специальном журнале.
После прокалки электроды должны храниться в сушильных шкафах при 60-80°С или в герметичной таре. Если после прокалки электроды не были помещены в условия, исключающие увлажнение их покрытия, и хранились они во влажной атмосфере более 4 ч, то перед сваркой их следует прокалить повторно. Механическая прочность покрытия электродов фтористо-кальциевого типа несколько снижается при повторной прокалке, поэтому ее необходимо выполнять в следующем режиме, укладывать в печь при температуре 100-150°С, нагревать вместе с печью до 380-420°С, выдерживать при этой температуре в течение 2 ч, охлаждать вместе с печью до 200°С.
ТАБЛИЦА 13 ЭЛЕКТРОДЫ, РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ДЛЯ СВАРКИ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
В кладовых электроды должны храниться при температуре воздуха не ниже 18°С и относительной влажности не более 50%. При хранении прокаленных электродов в сушильных шкафах при температуре 50-80°С срок годности их не ограничивается.
Электроды выдаваемые рабочему для сварки стали класса С60/45, должны иметь температуру не ниже 45°С и должны быть использованы в течение 30 мин. На рабочем месте электроды следует хранить в условиях, исключающих увлажнение (в обогреваемых устройствах, плотно закрывающейся таре).
ТАБЛИЦА 14 ПРЕДЕЛЫ ТЕМПЕРАТУР СВАРКИ СТАЛИ БЕЗ ПОДОГРЕВА, °С
Технология сварки. В табл. 14 приведена минимально допустимая температура, при которой можно вести сварку без предварительного подогрева. При более низких температурах свариваемое изделие предварительно подогревают на ширине 100 мм с каждой стороны соединения при 120-160°С.
Неинтересное на наш взгляд: а1 а2 а3 а4 а5 а6 а7 а8
форсунок в ультразвуковых ваннах и на стендах
Дезинфицирующие средства
широкого применения для дезинфекции на объектах железнодорожного транспорта, пищевой промышленности, ЛПУ, ветеренарного надзора
Моющие средства
для железнодорожного транспорта, сертифицированные ВНИИЖТ- «Фаворит К» и «Фаворит Щ», внутренняя и наружная замывка вагонов.
очистки инжекторов в ультразвуковой ванне с помощью средства «Фаворит Ультра Red «
Кислотные очистители
для ультразвуковой ванны в широком ассортименте для чистки изделий из металла
Автошампуни Фаворит для
ручной профессиональной мойки в широком ассортименте серии Фаворит
Автошампуни
для бесконтактной мойки, активные пены, предназначенные для автомоек в широком ассортименте
Моющие средства
Размещение статей Как и чем отмыть борта у катера и яхты Купить автошампуни Купить жидкий силикон Купить химию для мойки вагонов
При кислородной резке стали на лобовой поверхности реза развивается высокая температура, превышающая на 200. 500 °С температуру плавления стали. Выделившаяся при резке теплота распространяется по детали и нагревает прилегающие к резу слои металла, создавая зону термического влияния (ЗТВ). Термическое воздействие на металл характеризуется очень быстрым нагревом поверхности реза и прилегающих к нему слоев металла до температуры, близкой к температуре плавления, высокой скоростью охлаждения и замедлением ее по мере снижения температуры (рис. 1.3).
Чем ближе расстояние от поверхности реза до слоев металла, тем до более высоких температур они разогреваются и с большей скоростью охлаждаются. Установлено, что максимальная скорость охлаждения при резке стали толщиной 10. 50 мм достигает 1 000. 2 000 °С/с. Такие скорости охлаждения приводят к образованию закалочных структур на поверхности реза даже при относительно низком содержании углерода в разрезаемой стали.
Рис. 1.3. Термический цикл кислородной разделительной резки низкоуглеродистой стали толщиной 20 мм в точках, расположенных на различном расстоянии от поверхности реза: 1 — 0,6 мм; 2 — 2 мм; 3 — 6 мм; 4 — 10 мм; T — температура; t — время
Ширина ЗТВ изменяется от максимума у верхней кромки до минимума в средней части реза. У нижней кромки она опять возрастает за счет тепловыделения от шлаков, перемещающихся от верхней к нижней части реза.
При кислородной резке стали на кромке реза происходит изменение химического состава металла. Оно вызвано тем, что в жидком расплаве происходит окисление элементов с большим сродством к кислороду. К таким элементам относятся марганец, кремний, хром. Они в первую очередь окисляются в жидком расплаве, вследствие чего их содержание на кромке реза снижается. Никель, молибден и медь, обладающие меньшим сродством к кислороду, чем железо, окисляются в расплаве в меньшей степени. Их содержание на кромке реза возрастает.
Иным закономерностям подчиняется поведение углерода на кромке реза. При резке холодного металла углерод не выгорает на кромке, вследствие чего его содержание на кромке значительно повышается. При резке металла, подогретого до температуры 950 °С, содержание углерода на кромке реза снижается по сравнению с исходным количеством.
Протяженность ЗТВ зависит от толщины разрезаемого металла, его состава, режимов резки (скорость резки, расход режущего кислорода и горючего газа) и составляет 2. 55 мм для стали толщиной 20. 1 000 мм (рис. 1.4). В ЗТВ выявляются три характерных участка: участок оплавленного металла с измененным химическим составом и температурой нагрева выше температуры плавления стали; участок перегрева, нагретый до температур, превышающих температуру фазового превращения; участок неполной перекристаллизации. Участок с измененным химическим составом при резке металла средней толщины не превышает 0,2 мм.
Рис. 1.4. Зависимость ширины зоны термического влияния от толщины металла S: 1 — нижняя кромка; 2 — верхняя кромка
Образование закалочных структур на кромке реза приводит к повышению ее твердости. Низкая пластичность металла кромки в сочетании с внутренними напряжениями, вызываемыми воздействием источника теплоты, могут привести к появлению трещин, а в ряде случаев к разрушению изделия.
Одним из способов устранения трещин при резке является предварительный подогрев заготовок, который снижает скорость охлаждения металла кромки и обеспечивает получение более пластичных структурных составляющих. Стали, содержащие 16. 30% хрома и до 0,3% углерода, при нагреве до температуры свыше 950 °С приобретают крупнозернистое строение и повышенную хрупкость, которые не устраняются последующей термической обработкой, поэтому их резку рекомендуется выполнять на возможно максимальных скоростях с охлаждением кромки реза воздухом или водой.
Книга: Оборудование грузоподъемное. Общие технические требования
Навигация: Начало Оглавление | Другие книги | Отзывы:
3.4. Дополнительные требования к сварке при отрицательных температурах
Сварку при отрицательной температуре (без подогрева) следует выполнять теми же электродами и сварочной проволокой, что и при положительной температуре.
Автоматическую сварку металлоконструкций из углеродистой и низколегированной стали при температуре воздуха не ниже ¾20 °С разрешается вести по той же технологической документации, что и при положительной температуре при обеспечении требуемого качества шва.
Температура воздуха, °С
Листовые объемные и сплошные стенчатые
Листовые объемные и сплошные стенчатые
До 16 (включительно)
Примечание. Ручную и полуавтоматическую сварку при температуре выше —20 °С, но ниже указанной в таблице, следует производить с подогревом стали до 100—150 °С, в зоне выполнения сварки на ширину не менее 100 мм с каждой стороны. Подогрев производится также в случаях, указанных в пп. 3.4.2—3.4.5.
При более низкой температуре автоматическая сварка может производиться только по специально разработанной технологической документации, предусматривающей увеличение тепловложения и снижение скорости охлаждения, а также обеспечивающей получение качественных сварных швов.
3.4.2. При температуре окружающего воздуха ниже —5 °С все швы, выполняемые всеми видами сварки, заваривают от начала до конца без перерыва в последовательности, предусмотренной технологическим процессом сварки.
Перерыв допускается лишь при необходимости смены электрода или электродной проволоки и зачистки шва в месте возобновления процессов, как указано в п. 3.3.13.
Прекращать сварку до выполнения проектного размера шва и оставлять незаваренными отдельные участки шва не допускается. В случае вынужденного прекращения сварки (из-за отсутствия тока, выхода из строя аппаратуры и т.п.) процесс следует возобновлять только после подогрева металла в соответствии с технологией сварки, разработанной для данной металлоконструкции.
3.4.3. К сварке стыковых швов предъявляются следующие требования:
техника дуговой сварки многослойных, односторонних и двусторонних симметричных и несимметричных швов при толщине металла до 16 мм отличается от техники сварки при нормальной температуре. При толщине металла более 16 мм и температуре окружающего воздуха ниже —15 °С сварка первых двух слоев ведется с сопутствующим подогревом до 180—200 °С;
при несимметричных швах и толщине металла до 35 мм в первую очередь заваривать основную часть шва. При сварке соединений с подваркой последнюю рекомендуется вести после сварки основного шва. Если эти требования невыполнимы, то необходимо осторожно проводить кантовку элемента:
при сварке металла толщиной 36—60 мм обязательной является кантовка для наложения подварочного слоя с противоположной стороны после сварки первых 4—5 слоев. Заварка шва полностью с одной стороны недопустима;
сварку листов объемных металлоконструкций из стали толщиной более 20 мм следует вести каскадом или горкой, двусторонней сваркой секциями и другими равноценными методами;
зачистку корня шва, если она предусматривается технологическим процессом, следует производить путем вырубки или шлифовки.
Вырубка металла зубилом может выполняться только после его подогрева до 100-150 °С.
3.4.4. К сварке тавровых и угловых швов предъявляются следующие требования:
если сечение шва равно или больше значений, приведенных в табл. 11, а коэффициент формы провара более 1,3 (рис. 10), то сварка однослойных и многослойных швов без разделки кромок для всех марок сталей производится без подогрева основного металла;
если сечение шва менее рекомендуемого табл. 11 и коэффициент формы провара менее 1,3 и его нельзя изменить, то при сварке для всех марок сталей при температуре воздуха —15 °С и ниже необходим подогрев металла до температуры 200-220 °С;
сварка многослойных швов с разделкой кромок производится при соблюдении условий, принятых для многослойных стыковых швов.
3.4.5. Дефектные участки шва следует заваривать только после подогрева металла до температуры 180-200 °С.
3.4.6. К рабочему месту сварочные материалы следует подавать непосредственно перед сваркой в количестве, необходимом на период непрерывной работы сварщика. Электродную проволоку рекомендуется подавать на рабочее место непосредственно перед заправкой в аппарат.
У рабочего места сварочные материалы необходимо хранить в условиях, исключающих увлажнение (в плотно закрывающейся таре или обогреваемых устройствах).
Ко второй группе огневой резки относятся способы, основанные на химической реакции сжигания металла. Для этой цели обычно применяется технически чистый кислород, сжигающий металл и переводящий его в окислы, которые и удаляются из полости реза. К этой группе относится наиболее важный в настоящее время способ кислородной резки.
Кислородная резка применяется преимущественно для сталей; резка других металлов встречает затруднения и требует значительного усложнения процесса.
Перспективной является фторная резка металлов, находящаяся пока ещё в стадии лабораторных исследований. Фтор является более универсальным средством резки металлов, чем кислород, так как энергично реагирует почти со всеми металлами и интенсивно их сжигает. Практическое применение фтора пока задерживается его высокой стоимостью и ядовитостью.
Для осуществления процесса кислородной резки металл нужно подогревать, что в большинстве случаев может быть осуществлено газовым пламенем или дуговым разрядом. Соответственно с этим различают газокислородную резку, когда подогрев производится газовым пламенем, и электрокислородную, когда подогрев производится дуговым разрядом. Режущим средством в обоих случаях является струя технически чистого кислорода. Наибольшее практическое применение в настоящее время имеет газокислородная резка.
Кислородную резку можно назвать химическим способом резки, а резку газовым или дуговым пламенем без применения кислорода — тепловым способом. Следует заметить, что граница между химическим и тепловым способами огневой резки металлов не является вполне чёткой. При тепловом способе обычно происходят частичное окисление и сжигание металла кислородом воздуха, и вытекающий из полости реза металл всегда содержит значительное количество окислов.
В то же время при химическом способе, например при газокислородной резке, несомненно имеет место и чисто тепловое воздействие на металл и его расплавление. Шлак, вытекающий из полости реза, наряду с окислами металла, всегда содержит и некоторое количество неокисленного металла. Классификация способов огневой резки металлов показана на фиг. 216.
Газоплавильная резка
Сварочная газовая горелка в крайнем случае может быть использована не только для сварки, но и для резки металла, путём выплавления его из полости реза. Этот способ может быть применён для резки легкоплавких металлов, например свинца; могут быть также разрезаны и более тугоплавкие металлы небольшой толщины, например стали, В этом случае для ускорения процесса резки пламя может быть отрегулировано на значительный избыток кислорода, который, с одной стороны, повышает температуру пламени, с другой, усиливает окисление и сжигание металла; таким образом, к тепловому действию пламени присоединяется и химическое воздействие избытка кислорода на металл. Способ применяется весьма редко, при отсутствии возможности произвести резку лучшими средствами.
Дуговая резка
Дугой можно производить не только сварку, но и резку металла, выплавляя его из полости реза и предоставляя возможность свободного вытекания. Резка может быть произведена как угольным, так и металлическим электродом. Резка угольным электродом на постоянном токе даёт лучшие результаты. Применяется нормальная или прямая полярность, т. е. на электрод даётся минус, а на основной металл плюс. Электроды лучше применять графитные, так как для заданной силы тока они дают возможность пользоваться электродами меньшего диаметра и, таким образом, снижать ширину реза; кроме того, графитные электроды медленнее обгорают при работе и расход их получается значительно меньшим по сравнению с расходом электродов из аморфного угля. Основное внимание при резке угольной дугой нужно обратить на возможность быстрого, свободного и удобного вытекания расплавленного металла из полости реза.
Резка может производиться и на переменном токе, но качество реза при этом получается хуже и производительность для той же силы тока — ниже. Резка угольной дугой может быть целесообразна, например, для чугуна и цветных металлов, так как эти металлы не поддаются обычной кислородной резке. Дуговая резка может быть иногда целесообразна и для стали, например при разборке старых конструкций из материала толщиной не свыше 20—30 мм, когда не требуется особой чистоты реза и стоимость процесса должна быть минимальной. Угольной дугой можно резать металл, сильно загрязнённый, покрытый ржавчиной, краской и т. п. без всякой подготовки, в то время как для кислородной резки требуется предварительная очистка поверхности металла вдоль линии реза. К резке угольной дугой приходится прибегать также при отсутствии кислорода на месте работ или особой его дефицитности. При резке металлическим стальным электродом для стержня электрода пригодна любая, даже непригодная для сварки, проволока малоуглеродистой стали; загрязнения металла проволоки не имеют особого значения.
Выполнение процесса резки металлическим электродом показано на фиг. 218. В этом случае, как и при резке угольным электродом, основное внимание необходимо уделять удобству удаления расплавленного металла из полости реза. Резка металлическим электродом
даёт рез меньшей ширины и с более чистыми краями по сравнению с резкой угольным электродом.
К преимуществам резки металлическим электродом относится также возможность успешного выполнения работы на переменном токе с питанием дуги от нормальных сварочных трансформаторов, обладающих высоким к. п. д. и широко распространённых на производстве. Недостатком является довольно значительный расход электродов, быстро возрастающий с увеличением толщины разрезаемого металла. Резка металлической дугой обычно ведётся стальным электродом диаметром 5—6 мм при силе тока 300—400 а.
Резка металлическим электродом довольно широко применяется на производстве как вспомогательное средство при отсутствии кислорода на месте работ или при нежелании иметь специальное оборудование и специалиста газорезчика при общем незначительном объёме работ по резке.
Резка металлическим электродом производится от нормальных сварочных трансформаторов электросварщиком и может быть выполнена теми же электродами, которые применяются и для сварки. Таким образом, небольшие работы по резке электросварщик производит, не прибегая к специальному оборудованию или материалам. Металлическим электродом, например, прожигаются дыры для крепительных болтов при сборочных работах, перерезается фасонный материал, уголки, швеллеры, двутавры и т. п., вырезаются отверстия в листах и т. д. По производительности дуговая резка может конкурировать с кислородной резкой малых толщин металла (примерно до 10—15 мм). С дальнейшим увеличением толщины металла производительность дуговой резки быстро падает и начинает сильно отставать от производительности кислородной резки. Поэтому дуговая резка стали значительных толщин (свыше 15—20 мм), как правило, нецелесообразна. Существенным недостатком дуговой резки, по сравнению с газокислородной, является увеличенная ширина реза и меньшая чистота поверхности его кромок.
Дисковая резка
Известно, что быстро вращающийся диск, со значительной окружной скоростью на наружной грани обладает особыми режущими свойствами. Например, диск из плотной чертёжной бумаги перерезает карандаш без повреждения кромки бумажного диска. Диск из мягкой малоуглеродистой стали или меди свободно перерезает твёрдую высокоуглеродистую сталь. На этом явлении основано действие фрикционных пил, широко распространённых в нашей промышленности. Пила представляет собой быстро вращающийся тонкий диск обычно из малоуглеродистой стали. Диск легко перерезает фасонный материал, трубы, листы и т. п. и даёт чистый рез с гладкими кромками, как бы отполированными трением диска. Давно возникла естественная мысль повысить производительность фрикционного диска созданием мощного электрического разряда между кромкой диска и разрезаемым металлом, Схема подобного устройства показана на фиг. 219.
Стальной диск, обычно диаметром около 1 м, толщиной около 3 мм, снабжённый зубчатой насечкой по окружности, вращается быстроходным электромотором с таким расчётом, чтобы получить скорость на окружности диска около 100—120 м/сек.
На валу диска посажены контактные кольца; через эти кольца и неподвижные щётки диск присоединён к одному полюсу низковольтной обмотки трансформатора, дающего ток в несколько тысяч ампер. Другой конец обмотки трансформатора соединён с разрезаемым металлом,
При вращении между краем диска и основным металлом возникает мощный электрический разряд, промежуточный между искровым и дуговым. Тепло, выделяемое разрядом, размягчает основной металл, в то же время металл диска мало нагревается разрядом ввиду того, что каждая точка окружности диска находится в зоне действия разряда очень короткое время, а остальное время данная точка диска проходит в окружающем холодном воздухе и успевает охладиться. Таким образом, разряд, размягчая основной металл, почти не действует на металл диска. В результате, основной металл размягчается и диск выбрасывает его из полости реза в виде искр и мелких брызг. Проведённые эксперименты показали возможность получить скорость резки, например, листовой стали толщиной 20 мм до 70-—100 м/час. Дисковые машины, ввиду их громоздкости и необходимой значительной мощности, пока не получили заметного распространения в нашей промышленности. Выдвигалась идея ускорения обработки металла резанием путём создания мощного электрического разряда между режущим инструментом и основным металлом, причём для режущего инструмента одной из подходящих форм является быстро вращающийся диск, аналогичный диску рассмотренной дисковой пилы. Этот способ обработки металлов находится ещё в стадии предварительных лабораторных опытов.
более 1,3 (рис. 10), то сварка однослойных и многослойных швов без разделки кромок для всех марок сталей производится без подогрева основного металла;
