Газовая (газокислородная) сварка

При газовой сварке кроме металла, подлежащие сварке, подлежащие сварке,

нагреваются до расплавления теплом экзотермической реакции, протекающей в

пламени газовой горелки между горючим газом (как правило, ацетиленом) и

кислородом (рисунок прилагается). Ацетилен (C₂H₂)

получают из карбида кальция при взаимодействии его с водой:

CaC₂ + 2H₂O = C₂H₂ + Ca (OH) ₂

Ацетилен сжигается в смеси с кислородом посредством специальной горелки.

Процесс подготовки ацителено-кислородной смеси к горению и самого горения

можно разделить на три стадии :

1-ая стадия : подготовка горючего к сгоранию (распад углерода)

C₂H₂ 2C + H₂ +226 000 кДж/моль

2-ая стадия : образование CO и H₂ (окисление углерода)

C₂H₂ + O2 2C + H₂ + O₂ = 2CO + H₂ + 2472 200 кДж/моль.

3-я стадия : окончательное окисление оксида углерода и водорода :

2CO + O₂ CO₂ +571 000 кДж/моль ;

H₂ + 0,5O₂ H₂O + 142 000 кДж/моль.

Строение пламени при горении ацетилена в смеси с кислородом характеризуется

наличием трёх зон : ядра (1), средней зоны (2) и факела (3). Наивысшая

температура (2730-2230 ⁰С) имеет место в районе второй зоны.

Поэтому при сварке горелку располагют так, чтобы ядро пламени касалось

поверхности сварочной ванны.

Газовая горелка применяется как при изготовлении изделий из тонколистовой

стали, так и при сварке чугуна (при ремонтных работах) и некоторых цветных

металлов и сплавов на их основе.

Термитная сварка

Осуществляется за счёт тепловой энергии, выделяемой при обменной реакции

компонентов термита – смеси оксидов железа (~ 80 %) и измельчённого

алюминия (~ 20 %) :

Схема процесса термитной сварки

3Fe₃O₄ + 8AI = 4AL₂O₃ + 9Fe +Q₁

Fe₂O₃ + 2AI + AI₂O₃ + 2Fe +Q₂

Где Q₁ ~= 3344 кДж/кг. Термит загружается в специальный тигель,

сообщающийся с формой, облегающей свариваемый стык (рельсов, стальных приводов,

гребных валов судов и других изделий ), и поджигается за счёт магниевого или

электрического запала. В результате горения подогретый металл затекает в стык

(рисунок а) и б). ), а образовавшийся шлак выпускают в специальный сосуд –

приставку.

Кроме варианта термитной сварки плавлением, в некоторых случаях используют

вариант сварки давлением, отличающийся тем, что разогретые и оплавленные

шлаком кромки соединяемых деталей сдавливают специальным приспособлением.

Механическая сварка (сварка трением).

Основана на использовании для нагрева соединяемых деталей превращения

механической энергии трения в кинетическую.

Способ применяется для соединения стержневых деталей, труб небольшого

диаметра и других подобных изделий. Сварка выполняется на специальных

машинах, в зажимах которых закрепляют свариваемые детали. Одна из деталей

остаётся неподвижной, а другая приводится во вращение и торцом с определённым

усилием прижимается к торцу неподвижной детали(см. рисунок)

Частота вращения детали составляет 500-1500 мин^-1 . Вследствие трения

торцы деталей быстро разогреваются и через относительно короткое времч

происходит их оплавление, автоматически выключается фрикционная муфта,

прекращая вращение шпинделя; затем производится осевая осадка деталей.

Способ весьма экономичен и обладает высоким К.П.Д. Потребляемая мощность

составляет 15-20 Вт/мм², а затраты электроэнергии в 7-10 раз меньше,

чем при контактной стыковой сварке.

Способ позволяет сваривать не только однородные, но и разнородные

металлы(например, алюминий с медью, алюминий со сталью, медь со сталью и

т.д.). Особенно эффективна сварка заготовок металорежущего инструмента:

свёрл, метчиков, резцов и другого инструмента из углеродистой и быстрорежущей

стали.