Полуавтоматы для дуговой сварки и их основные узлы

Сварочные горелки

Сварочная горелка служит основным инструментом при ручной газовой сварке. В горелке смешивают в нужных количествах кислород и ацетилен. Образующаяся горючая смесь вытекает из канала мундштука горелки с заданной скоростью и, сгорая, дает устойчивое сварочное пламя, которым расплавляют основной и присадочный металл в месте сварки. Горелка служит также для регулирования тепловой мощности пламени путем изменения расхода горючего газа и кислорода. По способу подачи кислорода, горючего газа и конструкции узла их смешения применяют два типа горелок: инжекторные и безынжекторные (рис. 94). В инжекторной горелке смесительная камера начинается небольшим участком цилиндрической формы, плавно переходящим в более удлиненный конусный участок. Инжекторные горелки работают на ацетилене низкого и среднего давлений. Подачи ацетилена в смесительную часть инжекторной горелки осуществляется за счет подсоса его струей кислорода выходящего с большой скоростью из отверстия сопла называемого инжектором. Процесс подсоса газа более низкого давления струей газа подводимого под более высоким давлением, называется инжекцией.

Рис. 94. Устройство узла смешения газов в горелках: а -

инжекторной; б - безынжекторной; 1 - кислородный канал; 2 -

ацетиленовый канал; 3 - сопло инжектора; 4 - смесительная камера; 5 - трубка горючей смеси

Схема узла или камеры смешения инжекторной горелки показана на рис. 94, а. Кислород под давлением поступает по каналу (1) в сопло инжектора (3). При истечении кислорода с большой скоростью из сопла создается разряжение в канале (2), по которому подсасывается ацетилен. Кислород и ацетилен поступают в смесительную камеру (4), имеющую конически расширяющийся канал (диффузор), где смешиваются и образуют горючую смесь, которая по трубке (5) идет в мундштук горелки, образуя на выходе из него при сгорании сварочное пламя. Схема узла смешения безинжекторной горелки изображена на рис. 94, б. В этой горелке кислород по каналу (1) и горючий газ (ацетилен) по каналу (2) поступают под одинаковым давлением в цилиндрический канал смесителя (4), соединяются в нем в горючую смесь, которая по трубке (5) направляется в мундштук горелки, образуя на выходе пламя. Для нормальной работы инжекторной горелки давление поступающего в нее кислорода должно быть 0,2—0,4 МПа (2— 4 кгс/см2), а ацетилена - от 0,001 до 0,01 МПа (0,01—0,1 кгс/см2). Для создания необходимого разрежения в горелке существенное значение имеет расстояние между концом сопла инжектора и входом в смесительную камеру. При увеличении этого расстояния до инжекторного предела подсос возрастает, а при уменьшении - снижается. Устойчивое горение пламени при нормальном составе смеси для ацетилено-кислородных горелок и мундштуков обеспечивается при скорости истечения смеси из сопла мундштука в пределах 50—170 м/с (для мундштуков с диаметром выходного канала 0,6—3,5 мм). При этом избыточное давление смеси в трубке перед мундштуком должно быть в пределах 0,003—0,027 МПа (0,03—0,27 кгс/см2). При скорости истечения смеси 20—40 м/с возникают хлопки и обратные удары пламени, а при скорости до 140- 240 м/с возможен отрыв пламени от мундштука горелки. Инжекторные горелки могут работать при среднем давлении ацетилена до 0,15 МПа (1,5 кгс/см2). Однако при работе от ацетиленового баллона инжекторной горелкой давление ацетилена перед ней должно поддерживаться в пределах 0,02—0,05 МПа (0,2—0,5 кгс/см2), что снижает возможность возникновения хлопков и обратных ударов пламени. Для лучшего отвода тепла мундштуки изготавливают из высокотеплопроводных материалов - меди марки МЗ или хромистой бронзы Бр. ХО,5. К этим материалам в меньшей степени прилипают брызги расплавленного металла. Мундштуки горелок малой мощности, имеющие водяное охлаждение, изготавливают из свинцовистой латуни ЛС59-1.

Для устойчивого горения и правильной формы пламени требуется тщательная обработка поверхности выходного канала мундштука. Заусенцы, вмятины и другие повреждения могут вызывать отрыв пламени, хлопок или обратный удар. Снаружи мундштуки полируют до зеркального блеска для предупреждения налипания брызг металла. Инжекторное устройство горелки обеспечивает некоторый «запас ацетилена», т. е. увеличение его расхода при полном открытии ацетиленового вентиля горелки по сравнению с паспортным расходом газа для данного номера мундштука. Горелки обеспечивают запас ацетилена до 15 %, а резаки - до 10 % от максимального расхода газа. На производстве применяют различные горелки, отличающиеся конструктивным исполнением, мощностью и назначением. Наибольшее распространение имеют сварочные универсальные горелки средней мощности, а для ремонтных кузовных работ - малой мощности. Горелки снабжают набором сменных наконечников различных размеров, различающихся расходом газов и предназначенных для сварки металла различной толщины. Номер наконечника выбирается в соответствии с толщиной свариваемого металла и требуемым удельным расходом ацетилена в дм3/ч на 1 мм толщины. В табл. 58—62 приведены технические характеристики наиболее распространенных горелок малой и средней мощности.

Таблица 58

Таблица 59

Таблица 61

Универсальные ацетилено-кислородные горелки

Горелки однопламенные универсальные для ацетилено­кислородной сварки, пайки и подогрева изготавливаются в соответствии с существующими нормативными документами, которыми

предусматривается четыре типа горелок: Г1 - горелки микромощности, безинжекторные; Г2 - горелки малой мощности, инжекторные; Г3 - горелки средней мощности, инжекторные; Г4 - горелки большой мощности, инжекторные. Горелка малой мощности Г2 поставляется с наконечниками № 0; 1; 2; 3; 4. В комплект горелок средней мощности Г3 входит ствол и семь наконечников, присоединяемых к стволу горелки накидной гайкой. Горелка малой мощности предназначена для сварки тонких металлов и работает с рукавом диаметром 6 мм. Сварщику приходится, как правило, работать с горелками разной мощности, поэтому необходимо предусмотреть разъем шланга для перехода с горелки малой мощности на горелку средней мощности. Рукава имеют внутренний диаметр под штуцер горелки 6 и 9 мм. При смене горелок производится смена шлангов, для этого применяют переходники - ниппели 6 и 9 мм. Для пропан-бутан-кислородной смеси выпускают горелки типов ГЗУ-3 и ГЗМ-4. Первая предназначена для сварки стали 0,5—7 мм, вторая - для подогрева металла. Для газопламенной очистки поверхности металла от ржавчины, старой краски и т. д. выпускаются ацетилено-кислородные горелки ГАО-2. Ширина поверхности, обрабатываемой горелкой за один проход, составляет 100 мм. На производстве широко применяют горелки различных типов: ацетиленовые «Искра — бМ», ацетиленовые Г-3 «Донмет», пропановые «Искра-6ВП», ГВ «Термика-10» и др. Исправная, правильно собранная и отрегулированная горелка должна давать нормальное устойчивое сварочное пламя. Если горение неровное, пламя отрывается от мундштука, гаснет или дает обратные удары и хлопки, следует тщательно отрегулировать вентилями подачу кислорода и ацетилена. Если после регулировки неполадки не устраняются, то причиной их являются неисправности в самой горелке: неплотности в соединениях, повреждение выходного канала мундштука или инжектора, неправильная установка деталей горелки при сборке, засорение каналов, износ деталей и т. д. Перед началом работы проверяют исправность горелки. Для проверки инжектора на кислородный ниппель надевают шланг, а в корпус горелки вставляют наконечник, накидную гайку которого плавно затягивают ключом. Установив давление кислорода в соответствии с номером наконечника, пускают в горелку кислород, открывая кислородный вентиль. В ацетиленовом ниппеле горелки должно образоваться разрежение, которое легко обнаружить, приложив к отверстию ниппеля палец, который должен присасываться. Если подсос есть, горелка исправна. При отсутствии подсоса следует проверить: достаточно ли плотно прижимается инжектор к седлу корпуса горелки. При обнаружении неплотности следует сместить инжектор до упора его в седло при вставленном в ствол наконечнике; не засорены ли каналы мундштука, смесительной камеры и ацетиленовой трубки. При засорении необходимо прочистить каналы тонкой медной проволокой и продуть. После проверки горелки следует подсоединить оба шланга, закрепить их на ниппелях хомутиками и зажечь горючую смесь. Если при зажигании смеси горелка дает хлопок или при полном открытии ацетиленового вентиля в пламени не появляется избытка ацетилена (черная копоть), необходимо проверить, хорошо ли затянута накидная гайка наконечника, достаточно ли давление кислорода и нет ли препятствий поступлению ацетилена в горелку (вода в шланге, перегиб шланга, придавливание шланга деталями, перекручивание шланга и т. д.). При прекращении работы горелки, а также при частых хлопках или обратных ударах необходимо закрыть сначала ацетиленовый вентиль, затем - кислородный. Иногда частые хлопки и обратные удары вызываются перегревом мундштука после продолжительной работы. В этом случае необходимо погасить пламя горелки в упомянутом порядке и охладить мундштук горелки в подручном сосуде с водой. Инжекторная горелка нормально и безотказно работает, если соотношения диаметров каналов инжектора, смесительной камеры и мундштука выбраны правильно. Если мундштук обгорел, с забоинами и отверстие его сильно разработано, следует конец мундштука аккуратно опилить мелким напильником, слегка зачеканить или осадить ударами молотка, а затем прокалибровать сверлом соответствующего диаметра (см. табл. 60). Поверхность мундштука необходимо заполировать. Пропуски газа через сальники вентилей горелки устраняются заменой набивки сальников или подтягиванием гаек сальников.