Когда была изобретена газовая сварка
Газовая сварка и резка
Газовая сварка основана на использовании для расплавления металла пламени сжигаемых в специальных горелках горючих газов.
Родиной этого способа является Франция. В конце XIX века была создана газовая горелка, работающая на смеси водорода и кислорода. Однако эксплуатировать такие горелки было опасно из-за возможности проникновения пламени в резервуар с водородно-кислородной смесью и ее взрыва.
В последующем, такая горелка была усовершенствована французским химиком Сент-Клер Девилем, разместившим водород и кислород в разные резервуары со смешением этих газов уже в самой горелке. Однако получаемое при этом пламя имело недостаточную температуру (-2200 °С) для сварки.
Развитие промышленного способа газовой сварки стало возможным благодаря двум обстоятельствам: во-первых, открытию метода получения горючего газа ацетилена из карбида кальция, во-вторых, — получению в 1895 г. французским химиком Анри Луи Ле Шателье высокотемпературного пламени при сжигании смеси ацетилена и кислорода.
Позже, в 1901 г., французскими инженерами Эдмоном Фуше и Шарлем Пикаром была сконструирована газосварочная горелка, работающая на ацетилено-кислородной смеси. Предложенная ими конструкция газосварочной горелки практически не изменилась до настоящего времени.
Изобретатели газовой сварки назвали ее автогенной, т.е. «самопроизводящейся». Это не столь удачное название употребляется иногда и в настоящее время.
В начальный период развития газовой сварки на предприятиях Москвы, Санкт-Петербурга, Киева и других городов действовало небольшое число газосварочных постов, в основном в ремонтных железнодорожных мастерских и на некоторых машиностроительных заводах. После создания в 1931 г. Московского автогенного завода, выпускавшего аппаратуру для газовой сварки и резки металлов, применение этого способа соединения деталей значительно расширилось.
Большую роль в развитии газовой сварки, а точнее сказать, газопламенной обработки, сыграл Всесоюзный научно-исследовательский институт автогенной обработки — ВНИИавтоген (впоследствии ВНИИавтогенмаш), который наряду с совершенствованием технологии и оборудования для этого процесса достиг значительных успехов в развитии кислородной резки, нанесении газопламенных покрытий, поверхностной закалки и пр.
Для успешной газовой сварки подавляющего большинства материалов и сплавов температура сварочного пламя должна быть не менее 3000 °С. Из многочисленных горючих газов этому условию удовлетворяет только ацетилен , получаемый в специальных ацетиленовых генераторах, в которых протекает взаимодействие карбида кальция с водой по реакции
Карбид кальция — твердое и тугоплавкое кристаллическое вещество, образуется при сплавлении извести (СаО) с углем (С) в дуговых электрических печах:
Для достижения наивысшей температуры при сгорании ацетилена используется почти чистый кислород (97 — 98 % кислорода), который получают из атмосферного воздуха на специальных установках и поставляют потребителю в стальных баллонах под давлением 15 МПа (150 кг/см 2 ).
В практике газовой сварки нашли широкое промышленное применение сварочные горелки инжекторные или низкого давления. Схема такой горелки показана на рис. 2.19.
По шлангу через ниппель 1 и регулировочный вентиль 2 в инжектор 3 горелки поступает кислород под давлением 0,3 — 0,4 МПа (3 — 4 кг/см 2 ). Струя кислорода, выходя с большой скоростью из узкого канала инжектора, инжектирует (подсасывает) ацетилен, подводимый к горелке по шлангу через ниппель 10 под небольшим давлением — менее 0,05 МПа. В смесительной камере 4 кислород смешивается с ацетиленом, откуда смесь по смесительной трубке 5 движется к наконечнику 6 горелки.
При выходе из канала наконечника смесь поджигается, Зуя сварочное пламя сложной структуры. Нормальное чное пламя имеет три характерных зоны; первая зона 7 Со средней температурой 1500 °С, где происходит распад ацетилена (С2Н2 = 2С + Н?>, вторая зона 8, где ацетилен взаимодействует с кислородом, поступающим из горелки (по реакции С2Н2 + О2 = 2СО + Н2). В результате температура пламени возрастает до 3100 °С, причем продукты сгорания обладают восстановительными свойствами. Наконец, в третьей зоне — факел пламени 9 — идет процесс сгорания водорода и окисления СО (по реакции СО + Н2 + 3/2 О2 = = 2СО2 + НаО) за счет кислорода атмосферного воздуха. Температура факела — около 1200 °С. Обычно газосварщик работает на второй зоне пламени (восстановительной), имея возможность следить за характером пламени, корректировать состав смеси ацетиленовым вентилем горелки.
Рис. 2.19. Конструктивная схема инжекторной горелки и строение сварочного пламени.
Газовую сварку можно выполнять в любом пространственном положении, однако, в отличие от дуговой сварки, нагрев металла пламенем замедленный, «мягкий». Для формирования шва используется присадочный пруток.
К несомненным достоинствам газовой сварки относятся:
простота образования высокотемпературного пламени и легкость его регулирования;
универсальность способа, позволяющая использовать его везде, в том числе и в полевых условиях.
К числу существенных недостатков газовой сварки можно отнести следующие:
низкая производительность процесса;
значительный разогрев металла вблизи шва, создающий большую зону термического влияния с крупным зерном, что снижает прочностные свойства сварных соединений.
Одновременно с развитием газовой сварки совершенствовались и способы кислородной резки металла. При кислородной резке металл нагревается в начальной точке газокислородным пламенем до температуры воспламенения, а затем сгорает в струе кислорода, в результате образуется сквозной разрез.
Таким образом, резка осуществляется за счет сгорания металла в струе кислорода. Образующиеся при этом продукты сгорания – окислы, удаляются кинетическим действием – струи режущего кислорода.
Процесс кислородной резки схематически показан на рис. 2.20.
Для успешного осуществления кислородной резки необходимо, чтобы температура воспламенения металла в кислороде была ниже температуры его плавления. Этому условию удовлетворяют многие марки сталей. Так, например, температура воспламенения низкоуглеродистой стали равна 1150 °С, а температура плавления — 1540 °С. Второе важное условие кислородной резки — температура плавления металла должна быть выше температуры плавления образуемых в процессе резки окислов, иначе тугоплавкие окислы препятствуют контакту металла с кислородом. Это условие не удовлетворяется при резке алюминия, магния и их сплавов, а также в сталях с большим содержанием хрома и никеля (нержавеющие стали), Так, например, температура плавления алюминия составляет всего 660 °С, а его окислов () — 2050 °С.
Все материалы с ограниченной разрезаемостью или неразрезаемые приходится разрезать с использованием порошково-кислородной (флюсокислородной) резки, заключающейся в том, что вместе с кислородной струей в зону реза подаются порошки, химически взаимодействующие с окислами соответствующих металлов или механически воздействующие на окисную пленку.
Рис. 2.20. Схема процесса кислородной резки:
1 – разрешаемый металл; 2 — струя кислорода: 3 — подогревающие пламя; 4 — мундштук горючей смеси; 5 – мундштук кислорода; К — горючая смесь для подогревающего пламени; 7 — поверхность реза с окислами; 8 – шлаки, выносимые струей кислорода; 9 — изотерма подогретого металла; V — вектор резки.
Однако более эффективно для резки таких металлов использовать высокотемпературную дуговую плазму, температура факела которой может достигать 15 — 25 тыс. °С, или газолазерную резку.
В связи с большим объемом разделительной резки металлов важное значение приобретает механизация и автоматизация процесса резки. В последнее время в промышленности используются высокопроизводительные координатные машины для кислородной резки консольного или портального типа, управляемые по специальным программам с помощью ЭВМ. Они позволяют производить вырезку деталей любой конфигурации с высокой точностью и производительностью.
История газовой сварки
ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ
«ОДЕССКИЙ ЦЕНТР ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО
ОБРАЗОВАНИЯ»
ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ ЗАНЯТОСТИ
ПИСЬМЕННАЯ ЭКЗАМЕНАЦИОННАЯ РАБОТА
На тему: Технология сваривания – прихватка фланца к трубе. (С помощью ручной дуговой и газовой сварки).
Слушателя группы _________15-15_____________________
ФИО __________________Лепского Якова __________
Преподаватель ______Кривда В. С.___________
1.1История возникновения сварки
1.2Сварка в Украине.
2.1Инструкция по технике безопасности во время выполнения сварочных работ;
3.1Ручное дуговое сваривание. Газовое сваривание.
Первая часть
Вводная
Кузнечная сварка и пайка были ведущими процессами сварочной техники вплоть до конца ХIХ в., когда начался совершенно новый, современный период развития сварки. Несоизмеримо выросло производство металла и всевозможных изделий из него, многократно – потребность в сварочных работах, которую не могли уже удовлетворить существовавшие способы сварки. Началось стремительное развитие сварочной техники – за десятилетие она совершенствовалась больше, чек за столетие предшествующего периода. Быстро развивались и новые источники нагрева, легко расплавлявшие железо: электрический ток и газокислородное пламя.
Особо нужно отметить открытие электрического дугового разряда, на использовании которого основана электрическая дуговая сварка – важнейший вид сварки настоящего времени. Видная роль в создании этого способа принадлежит ученым и инженерам нашей страны. Само явление дугового разряда открыл и исследовал в 1802 году русский физик и электротехник, впоследствии академик Василий Владимирович Петров.
В 1802 г. русский академик В.В. Петров обратил внимание на то, что при пропускании электрического тока через два стержня из угля или металла между их концами возникает ослепительно горящая дуга (электрический разряд), имеющая очень высокую температуру. Он изучил и описал это явление, а также указал на возможность использования тепла электрической дуги для расплавления металлов и тем заложил основы дуговой сварки металлов.
Н.Н. Бенардос в 1882 г. изобрел способ дуговой сварки с применением угольного электрода. В последующие годы им были разработаны способы сверки дугой, горящей между двумя или несколькими электродами; сварки в атмосфере защитного газа; контактной точечной электросварки с помощью клещей; создан ряд конструкций сварочных автоматов. Н.Н. Бенардосом запатентовано в России и за границей большое количество различных изобретении в области сварочного оборудования и процессов сварки.
Автором метода дуговой сварки, плавящимся металлическим электродом, наиболее распространенного в настоящее время, является Н.Г. 
Славянов, разработавший его в 1888 г.
Н.Г. Славянов не только изобрел дуговую сварку металлическим электродом, описал ее в своих статьях, книгах и запатентовал в различных странах мира, но и сам широко внедрял ее в практику. С помощью обученного им коллектива рабочих-сварщиков Н.Г. Славянов дуговой сваркой исправлял брак литья и восстанавливал детали паровых машин и различного крупного оборудования. Н.Г. Славянов создал первый сварочный генератор и автоматический регулятор длины сварочной дуги, разработал флюсы для повышения качества наплавленного металла при сварке. Созданные Н.Н. Бенардосом и Н.Г. Славяновым способы сварки явились основой современных методов электрической сварки металлов.
Внедрение сварки в производство проходило очень интенсивно, так в России с 1890 по 1892 года было по их технологии отремонтировано с высоким качеством 1631 изделие, общим весом свыше 17 тыс. пудов, это в основном чугунные и бронзовые детали. Они даже разработали проект ремонта российского памятника литейного производства «Царь-колокола», но работа не была разрешена, и мы сейчас можем любоваться на российские нетленные символы: колокол, который не звонил, и на пушку, которая не стреляла.
Сварка в Украине
Известный мостостроитель академик Патон Евгений Оскарович, предвидя огромное будущее электросварки в мостостроении и в других отраслях хозяйства, резко сменил поле своей научной деятельности и в 1929 году
организовал сначала лабораторию, а позднее первый в мире институт электросварки (г. Киев). Им было разработано и предложено много новых и
эффективных технологических процессов электросварки. В годы войны в короткий срок под его руководством были разработаны технология и автоматические стенды для сварки под слоем флюса башен и корпусов танков, самоходных орудий, авиабомб.
В настоящее время широкое развитие получили такие новые способы сварки как: порошковыми материалами, плазменная, контактная и электрошлаковая, сварка под водой и в космосе и др., многие, из которых были разработаны в Институте электросварки имени Е.О. Патона, который в последние годы возглавлял сын основателя института – академик Борис Евгеньевич Патон.
Кроме головного, в этой отрасли, института сварки имени Е.О. Патона, вопросами сварки успешно занимаются многие учебные институты (УПИ, ЧИМЭСХ, ЛГАУ и др.), институты объединения «Ремдеталь».
Наибольшее развитие наука о сварке и техника применяемых в настоящее время передовых методов сварки подучила в нашей стране благодаря трудам многих ученых, инженеров и рабочих-новаторов сварочного производства. Ими создано большое количество типов сварочного оборудования, марок электродов, разработаны новые прогрессивные сварочные процессы, в том числе высокомеханизированные и автоматизированные, освоена техника сварки многих металлов и сплавов, глубоко и всесторонне разработана теория сварочных процессов. В последние годы сварка повсеместно вытеснила способ неразъемного соединения деталей с помощью заклепок.
Сейчас сварка является основным способом соединения деталей при изготовлении металлоконструкций. Широко применяется сварка в комплексе с литьем, штамповкой и специальным прокатом отдельных элементов заготовок изделий, почти полностью вытеснив сложные и дорогие цельнолитые и цельноштампованные заготовки.
История газовой сварки
Газовая сварка возникла после разработки промышленного способа производства карбида кальция (1893—1895 гг.). Из последнего легко получается горючий газ
— ацетилен, который имеет преимущественное применение при газовой сварке из-за своей температуры сгорания в кислороде, которая составляет 3150 °C. Первые газовые горелки для сварки появились в 1900—1902 гг. Промышленное применение ацетилено – кислородная сварка получила в 1906 г., когда появились достаточно надежные конструкции ацетиленовых генера
торов и инжекторные сварочные горелки.
Газовая сварка и кислородная резка металлов нашли широкое
применение в машиностроении, металлургической промышленности и строительстве, как при изготовлении новых изделий, так и при ремонте.
Пламя газовой горелки используется также для наплавки твердых сплавов, пайки, закалки и для других работ.
Важное промышленное значение имеет кислородная резка, дающая возможность резать металлы различной толщины не только по прямой линии, но и по любому контуру. В ряде производств кислородная резка является одним из основных элементов технологического процесса изготовления металлических изделий.
Вторая часть
Теоретическая
К работам допускаются лица старше 18 лет, которые прошли медкомиссию, вводный и первичный инструктаж; обязаны выполнять правила внутреннего распорядка, соблюдать технологическую дисциплину, бережно относиться к инструменту, устройствам, материалу, спецодежде и другим средствам индивидуальной защиты. Содержать в чистоте рабочее место, работать исправными инструментами, знать принцип действия и правила технической эксплуатации механизмов и устройств, которые используются. Уведомлять мастера о выявлении неисправности.
Получил задание: Технология сварки – прихватка фланца к трубе (при помощи ручной дуговой и газовой сварки). Данная деталь будет служить соединителем для труб.
Для выполнения поставленной задачи буду использовать:
Средства индивидуальной защиты (далее СИЗ)
Костюм сварщика брезентовый состоит из куртки и брюк.
Куртка выполнена с центральной потайной бортовой застежкой на пуговицах, с отложным воротником с хлопчатобумажной накладкой. Рукава втачные, двухшовные с отверстиями для воздухообмена. Отверстия для воздухообмена расположены и на кокетке на спинке. Карманы на боковых швах. Брюки:
с двумя накладными карманами впереди, с притачным поясом.
Материал: брезент с огнеупорной пропиткой плотностью 520 г/м 2 или 550 г/м 2 .
Краги сварочные 
Краги сварщика представляют собой удлиненные перчатки с раструбами, пошитые из спилка. Слово краги означает большие отвороты на перчатках (или сапогах). Основное назначение краг – защитить руки сварщика от теплового воздействия источника сварочного нагрева, будь то электрическая дуга, плазма, газовая горелка и др. Кроме этого при сварочных процессах мы имеем дело с образованием большого количества искр. При нарушении технологии сварки возможны выплески жидкого металла. Неосторожные движения сварщика могут привести к прикосновению к разогретым деталям или оснастке. Сварочная дуга – это мощный источник ультрафиолетового излучения, от которого также необходимо защищать кожу.
Отсюда вытекают необходимые требования к средствам индивидуальной защиты рук при сварочных процессах. Сварочные краги должны обладать достаточно высокой прочностью при максимальных теплозащитных и огнестойких свойствах.
Маску сварщика Днипро-М WH-350AD хамелион
– тип электроснабжения: батарейки / солнечные батареи;
– светофильтр (в см): 11*0.9*0.09;
– затемнение (светлый режим): 4DIN;
– затемнение (темный режим): 9DIN – 13DIN;
– время переключения в темный/ светлый режим: 1/15000 с / 0.1-1.0;
– защита от излучения: инфракрасная, ультрафиолетовая;
– масса: 430 грамм.
Страна производства: Украина.
Средства для очистки шва от шлака:
Щётка гребешок для снятия ржавчин Данная модель щетки имеет пластмассовую рукоятку с небольшим отверстием для подвески (то есть удобного хранения). Основное предназначение этой щетки – это обработка различных металлических поверхностей, а также снятие ржавчины, налета, старой краски и так далее.
История возникновения газовой сварки
Еще в 1895 году ученый из Франции Ле Шателье проводил опыты, в которых изучал особенности горения газов горючего типа во взаимодействии с кислородом. В этом же году ученый получил пламя температурой до трех тысяч градусов. Для получения пламени он применял сжигание ацетилена с кислородом.
Уже в 1903 году была сконструирована самая первая в мире газовая горелка. Сконструировали ее тоже французские ученые Фуше и Пикар. Принципиальна конструкция их газовой горелки, используется в современном оборудовании, почти не изменившись.
Уже в 1906 году началось промышленное применение газовой сварки на основе ацетилена с кислородом. К этому времени были созданы генераторы ацетилена пригодные для промышленного применения. В то время газовая сварка стала активно использоваться при изготовлении оборудования и трубопроводов.
В России использование газосварки началось в 1905 года. Впервые она была представлена на базе Московского технического училища. Затем промышленники быстро оценили эту технологию по достоинству. Оборудование для сварки было не больших размеров и не значительной себестоимости. Благодаря этому в России быстро началось внедрение газосварки. Хотя на тот момент мощности по производству оборудования, а также кислорода с карбидом кальция были не велики, что в значительной степени тормозило быстрое распространение газосварочной технологии. Поэтому в начале двадцатого века газосварка в России применялась в основном в ремонтных работах, и использовались при этом импортные материалы и оборудование.
Дальнейшее распространение газовой сварки произошло одновременно с первой мировой войной. В этот период времени в Петрограде появилась школа на базе института. В этой школе проводилось обучение по автогенной сварке, и паяльному делу.
Затем уже после революции в СССР газосварка стала ключевой технологией по созданию сварочных соединений. Оборудование для газосварки начали выпускать в СССР с 1927 года. Газовой сваркой соединялись множество ответственных конструкций такие как нефтепроводы и т.д.
С 1931 года было организовано акционерное общество под названием ВАТ. Это акционерное общество развернуло строительство нескольких заводов для производства газосварочного оборудования.
Уже в 1934 году оборудование для газосварки за рубежом не закупалось, а производилось на отечественных предприятиях.
В это время начинает широко развиваться электросварка, и газовая отходит на второй план. Но широко применяется газовая резка металла. В то время еще не было продажи газовых баллонов, а карбид производился не в достаточных количествах. Поэтому в качестве сырья для резки использовали жидкие заменители такие как бензин и керосин.
Дальнейшее развитие технология газосварки получила в СССР во время второй мировой войны и в годы после нее. В это время было построено несколько новых заводов по производству газосварочного оборудования.
Источники:
http://studbooks.net/2555817/tovarovedenie/gazovaya_svarka_rezka
http://megaobuchalka.ru/7/40618.html
http://www.svarca.ru/svarkastatya_istoriya_vozniknoveniya_gazovoy_svarki_693.html
