ALEKSANDER GÓRECKI Technologia ogólna podstawy technologii mechanicznych
Spis treêci 1. Wiadomości wprowadzające do technologii ogólnej.. 9 2. Proste przyrządy i narzędzia pomiarowe oraz sposoby pomiaru.................................. 11 2.l. Cel i dokładność pomiarów warsztatowych..... 11 2.2. Metody pomiarowe...................... 12 2.3. Narzędzia pomiarowe.................... 12 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 19 3. Trasowanie na płaszczyźnie i przestrzenne........ 20 3.1. Wiadomości ogólne...................... 20 3.2. Trasowanie na płaszczyźnie................ 20 3.3. Trasowanie przestrzenne.................. 25 3.4. Zasady bezpiecznej pracy podczas trasowania... 29 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 29 4. Ścinanie, wycinanie i przecinanie metali.......... 30 4.l. Narzędzia do ścinania, przecinania i wycinania.. 30 4.2. Ścinanie.............................. 32 4.3. Przecinanie............................ 32 4.4. Wycinanie............................. 33 4.5. Przecinanie metali piłką................... 33 4.6. Zasady bezpiecznej pracy podczas ścinania, przecinania i wycinania................... 37 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 37 5. Cięcie metali nożycami i na piłach.............. 38 5.1. Cięcie metali nożycami................... 38 5.2. Cięcie metali na piłach................... 41 5.3. Zasady bezpiecznej pracy podczas cięcia nożycami i na piłach............................. 45 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 45 6. Gięcie i prostowanie metali.................... 46 6.1. Wiadomości ogólne...................... 46 6.2. Narzędzia i urządzenia do gięcia i prostowania.. 47 6.3. Prostowanie............................ 52 6.4. Zwijanie sprężyn........................ 53 6.5. Zasady bezpiecznej pracy podczas gięcia i prostowania........................... 55 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 55 www.wsip.pl 3
7. Piłowanie................................. 55 7.1. Wiadomości ogólne...................... 55 7.2. Pilniki................................ 56 7.3. Technika piłowania...................... 60 7.4. Piłowanie mechaniczne................... 64 7.5. Zasady bezpiecznej pracy podczas piłowania... 65 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 66 8. Ręczne wiercenie, pogłębianie, rozwiercanie....... 66 8.1. Wiadomości ogólne...................... 66 8.2. Wiertła............................... 66 8.3. Wiertarki.............................. 67 8.4. Zamocowanie przedmiotu do wiercenia....... 71 8.5. Technika wiercenia...................... 72 8.6. Ostrzenie wierteł........................ 74 8.7. Pogłębianie otworów..................... 74 8.8. Rozwiercanie otworów.................... 75 8.9. Zasady bezpiecznej pracy podczas wiercenia... 77 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 77 9. Gwintowanie ręczne......................... 78 9.1. Wiadomości ogólne...................... 78 9.2. Rodzaje gwintów........................ 78 9.3. Narzędzia do gwintowania ręcznego.......... 80 9.4. Technika nacinania gwintów............... 82 9.5. Sprawdzanie gwintów.................... 85 9.6. Zasady bezpiecznej pracy podczas gwintowania. 86 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 86 10. Nitowanie................................. 87 10.1. Wiadomości ogólne..................... 87 10.2. Nity i ich zastosowanie................... 87 10.3. Sposoby nitowania...................... 88 10.4. Nitowanie-zmechanizowane............... 89 10.5. Zasady bezpiecznej pracy podczas nitowania... 90 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 90 11. Skrobanie metali.......................... 91 11.1. Wiadomości ogólne.................... 91 11.2. Skrobaki............................. 92 11.3. Przyrządy sprawdzające.................. 92 11.4. Technika skrobania...................... 93 11.5. Zasady bezpiecznej pracy podczas skrobania... 97 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 97 12. Własności metali i stopów..................... 97 12.1. Wiadomości ogólne..................... 97 12.2. Własności chemiczne metali i stopów........ 98 12.3. Własności fizyczne metali i stopów.......... 98 12.4. Własności mechaniczne metali i stopów...... 99 12.5. Własności technologiczne metali i stopów..... 101 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 101 4
13. Stopy żelaza z węglem....................... 102 13.1. Wiadomości ogólne..................... 102 13.2. Otrzymywanie surówek żelaza............. 102 13.3. Otrzymywanie stali...................... 105 13.4. Stale i ich podział....................... 109 13.5. Staliwo.............................. 120 13.6. Otrzymywanie żeliwa.................... 121 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 124 14. Metale nieżelazne i ich stopy................... 125 14.1. Miedź i jej stopy....................... 125 14.2. Aluminium i jego stopy.................. 129 14.3. Magnez i jego stopy..................... 132 14.4. Cynk i jego stopy....................... 133 14.5. Cyna i jej stopy........................ 133 14.6. Ołów i jego stopy....................... 134 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 136 15. Korozja metali............................. 136 15.1. Wiadomości wstępne.................... 136 15.2. Rodzaje korozji........................ 137 15.3. Ochrona przed korozją................... 138 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 140 16. Tworzywa sztuczne.......................... 141 16.1. Wiadomości ogólne..................... 141 16.2. Rodzaje i zastosowanie tworzyw sztucznych... 141 16.3. Przetwórstwo tworzyw sztucznych.......... 148 16.4. Materiały lakiernicze.................... 149 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 151 17. Tworzywa ceramiczne, szkło i materiały uszczelniające.............................. 152 17.1. Tworzywa ceramiczne................... 152 17.2. Szkło................................ 153 17.3. Materiały ścierne....................... 154 17.4. Materiały uszczelniające.................. 155 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 157 18. Paliwa i smary............................. 157 18.1. Paliwa............................... 157 18.2. Oleje i smary.......................... 160 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 161 19. Lutowanie................................ 162 19.1. Rodzaje i zastosowanie lutowania........... 162 19.2. Lutowanie lutem miękkim................ 163 19.3. Lutowanie lutem twardym................ 164 19.4. Lutospawanie.......................... 165 19.5. Sprawdzanie połączeń lutowanych.......... 166 19.6. Zasady bezpiecznej pracy podczas lutowania... 166 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 166 www.wsip.pl 5
20. Klejenie metali............................. 167 20.1. Zastosowanie połączeń klejonych........... 167 20.2. Rodzaje klejów......................... 167 20.3. Przygotowanie powierzchni metalu do klejenia. 168 20.4. Proces klejenia......................... 169 20.5. Zasady bezpiecznej pracy podczas klejenia.... 170 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 170 21. Odlewnictwo.............................. 171 21.1. Wiadomości ogólne..................... 171 21.2. Modele odlewnicze, rdzenie i formy......... 171 21.3. Materiały na masy formierskie............. 174 21.4. Przygotowanie materiałów formierskich...... 175 21.5. Formowanie........................... 176 21.6. Oczyszczanie i wykańczanie odlewów........ 179 21.7. Odlewanie w kokilach................... 180 21.8. Specjalne metody odlewania............... 180 21.9. Zasady bezpiecznej pracy w odlewniach...... 181 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 181 22. Obróbka plastyczna......................... 182 22.l. Wiadomości ogólne..................... 182 22.2. Kucie................................ 183 23.3. Tłoczenie............................. 188 22.4. Walcowanie........................... 192 22.5. Zasady bezpiecznej pracy podczas obróbki plastycznej............................ 193 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 194 23. Obróbka cieplna i cieplno-chemiczna............ 194 23.1. Obróbka cieplna........................ 194 23.2. Obróbka cieplno-chemiczna............... 201 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 202 24. Spawanie i zgrzewanie metali.................. 202 24.1. Charakterystyka procesu i rodzaje spawania... 202 24.2. Materiały i urządzenia do spawania łukowego.. 205 24.3. Organizacja stanowiska pracy spawacza...... 207 24.4. Przygotowanie materiału do spawania........ 208 24.5. Spawanie elektryczne.................... 209 24.6. Spawanie gazowe....................... 210 24.7. Zgrzewanie elektryczne.................. 216 24.8. Bhp podczas spawania i zgrzewania metali.... 217 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 217 25. Dokładne przyrządy pomiarowe i sposoby pomiarów.. 218 25.1. Płytki wzorcowe........................ 218 25.2. Czujniki.............................. 219 25.3. Przyrządy do pomiaru kątów............... 221 25.4. Sprawdziany, ich podział i zastosowanie...... 223 25.5. Mikroskop warsztatowy.................. 224 25.6. Elektroniczne przyrządy pomiarowe......... 226 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 227 6
26. Toczenie.................................. 228 26.1. Wiadomości ogólne.................... 228 26.2. Charakterystyka toczenia................ 229 26.3. Parametry toczenia..................... 229 26.4. Budowa i rodzaje noży tokarskich.......... 231 26.5. Ogólna budowa tokarek................. 235 26.6. Tokarki pociągowe..................... 236 26.7. Mocowanie przedmiotu obrabianego........ 241 26.8. Toczenie zewnętrznych powierzchni walcowych. 244 26.9. Toczenie stożków...................... 246 26.10. Tokarko-kopiarka...................... 247 26.11. Radełkowanie......................... 248 26.12. Bhp podczas toczenia................... 248 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 249 27. Frezowanie i struganie....................... 250 27.1. Rodzaje i sposoby frezowania.............. 250 27.2. Rodzaje frezów........................ 251 27.3. Budowa i klasyfikacja frezarek............. 251 27.4. Mocowanie narzędzi i przedmiotu obrabianego na frezarkach.......................... 256 27.5. Rodzaje, ogólna budowa i zastosowanie strugarek............................. 258 27.6. Rodzaje i mocowanie noży strugarskich...... 259 27.7. Zasady bezpieczeństwa pracy podczas frezowania i strugania......................... 260 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 260 28. Wiercenie i rozwiercanie...................... 261 28.1. Rodzaje wierconych otworów i sposoby ich wykonywania....................... 261 28.2. Rozwiercanie.......................... 262 28.3. Parametry skrawania podczas wiercenia...... 262 28.4. Rodzaje, budowa i obsługa wiertarek........ 263 28.5. Rozwiercanie i pogłębianie otworów......... 265 28.6. Bhp podczas wiercenia i rozwiercania........ 265 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 266 29. Obróbka maszynowa gwintów.................. 266 29.1. Wiadomości ogólne..................... 266 29.2. Wykonywanie gwintów na gwinciarkach, frezarkach i szlifierkach.................. 267 29.3. Nacinanie gwintów na tokarkach............ 270 29.4. Bhp podczas gwintowania maszynowego...... 271 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 272 30. Szlifowanie................................ 272 30.1. Charakterystyka procesu szlifowania......... 272 30.2. Budowa, zasada działania i obsługa szlifierek.. 273 30.3. Technika szlifowania.................... 276 30.4. Budowa, rodzaje i przeznaczenie ściernic..... 278 30.5. Bhp podczas szlifowania.................. 282 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 282 www.wsip.pl 7
31. Obróbka powierzchniowa..................... 283 31.1. Wpływ obróbki powierzchniowej na własności użytkowe warstwy wierzchniej............ 283 31.2. Toczenie i wytaczanie gładkościowe........ 284 31.3. Frezowanie gładkościowe................ 285 31.4. Wiórkowanie uzębień................... 285 31.5. Docieranie........................... 285 31.6. Gładzenie............................ 286 31.7. Dogładzanie.......................... 286 31.8. Polerowanie.......................... 287 31.9. Wygładzanie.......................... 288 31.10. Obróbka powierzchniowa zgniotem......... 289 Dział powtórzeniowy ćwiczenia testowe......... 290 Prawidłowe odpowiedzi ćwiczeń testowych........... 291 Źródła ilustracji............................... 292
6 Gi cie i prostowanie metali 6.1. WiadomoÊci ogólne Gięcie i prostowanie należą do operacji obróbki plastycznej, podczas których, dzięki działaniu odpowiednich sił, nadaje się przedmiotowi żądany kształt bez skrawania materiału. Podczas gięcia grubość materiału nie ulega zasadniczym zmianom. Gięcie i prostowanie można wykonać na zimno lub gorąco. Gięcie na gorąco stosuje się do materiałów grubszych, gdyż metale i ich stopy po podgrzaniu wykazują większą plastyczność i wówczas do gięcia jest potrzebna mniejsza siła. Gięcie na zimno, w przypadku dużych odkształceń oraz wykonywania bardziej odpowiedzialnych części, należy zakończyć wyżarzaniem rekrystalizującym (p. rozdz. 23.1) w celu usunięcia naprężeń i skutków zgniotu, powstałych podczas gięcia. Gięcie i prostowanie można wykonywać ręcznie lub maszynowo z użyciem pras lub walców. Podczas gięcia materiał zostaje odkształcony w miejscu zginania (rys. 6-1). Warstwy zewnętrzne materiału są w czasie gięcia rozciągane, a po zakończeniu gięcia wydłużane na pewnym odcinku. Warstwy wewnętrzne materiału są w czasie gięcia ściskane, a po zakończeniu gięcia skrócone na pewnym odcinku. Warstwy środkowe leżące na linii obojętnej, przechodzącej przez środek grubości materiału, nie ulegają rozciąganiu ani ściskaniu. Zatem ze względu na wynikającą z odkształceń plastycznych zmianę wymiarów materiału do wykonywania przedmiotu konieczna jest znajomość długości materiału wyjściowego. Długość materiału wyjściowego musi być równa długości linii obojętnej w wygiętym przedmiocie (rys. 6-2). 46 Rys. 6-1. Proces gięcia: a) płaskownik przed gięciem, b) płaskownik po gięciu 1 warstwa obojętna, 2 warstwa rozciągana, 3 warstwa ściskana, s szerokość płaskownika, g wysokość płaskownika
Rys. 6-2. Ustalenie materiału wyjściowego podczas gięcia pierścienia Rys. 6-3. Szkice do określenia długości materiału wyjściowego Długość L materiału wyjściowego do wykonania przedmiotu przedstawionego na rys. 6-3a określa się następująco: π R L = a + b + c + 2 2 W przypadku gięcia bez zaokrąglenia po stronie wklęsłej lub z zaokrągleniem mniejszym niż 0,3 grubości zginanego płaskownika długość części wygiętej przyjmuje się równą 0,5 grubości zginanego płaskownika. Długość L materiału wyjściowego do wykonania przedmiotu bez zaokrągleń po stronie wewnętrznej (rys. 6-3b) określa się więc następująco: g L = a + b + c + 2 2 6.2. Narz dzia i urzàdzenia do gi cia i prostowania Gięcia i prostowania ręcznego dokonuje się przede wszystkim za pomocą różnego rodzaju młotków na kowadłach, płytkach żeliwnych oraz w szczękach imadeł. Do gięcia metali nieżelaznych oraz cienkich blach używa się młotków miedzianych, ołowianych, a czasem drewnianych lub z twardej gumy. W celu ułatwienia zginania pod kątem 90 szczęki imadeł wyposaża się w nakładki w kształcie kątowników. Nakładki te zapobiegają również powstawaniu śladów nacisku szczęk na powierzchni giętego materiału. Do gięcia w imadłach są stosowane różnego rodzaju podkładki ułatwiające proces gięcia. Zaokrąglenia kształtuje się na wałkach o odpowiednio dobranych średnicach. www.wsip.pl 47
Do gięcia większej liczby przedmiotów są stosowane przyrządy zwane wyginakami, które są mocowane na prasach. Na rys. 6-4 przedstawiono prasę dźwigniową ręczną z zamocowanym wyginakiem. Prasy dźwigniowe stołowe o nacisku do 10 kn nadają się do gięcia cienkiej blachy. Znacznie większy nacisk do 200 kn dają prasy śrubowe ręczne (rys. 6-5). W prasie takiej do stołu 1 są przymocowane dwie prowadnice słupowe 2, po których porusza się suwak 3. W górnej belce prasy jest osadzona nakrętka 4, w którą wkręca się śrubę 5, połączoną obrotowo z suwakiem. Rys. 6-4. Prasa dźwigniowa ręczna 1 korpus, 2 podstawa, 3 dźwignia, 4 mimośród, 5 suwak, 6 wyginak Rys. 6-5. Prasa śrubowa ręczna Gwint śruby jest prostokątny o dużym skoku. Śruba u góry jest zakończona belką z ciężarkami 6, które spełniają zadanie koła zamachowego. Po wprowadzeniu belki z ciężarkami w ruch obrotowy za pomocą dźwigni 7 obracająca się śruba przesuwa suwak w dół. Oprócz wyginaka na prasach można mocować płyty do prostowania blach, wykrojniki i inne przyrządy. W produkcji masowej do gięcia części są stosowane prasy o napędzie mechanicznym, najczęściej prasy mimośrodowe. Znajdują zastosowanie także prasy hydrauliczne. Gi cie p askowników Płaskowniki najczęściej gnie się w szczękach imadła. Na rys. 6-6 przedstawiono wykonywanie zetownika i skobla prostokątnego przez gięcie w imadle, a na rys. 6-7 gięcie skobla półokrągłego. Gięcia grubych płaskowników oraz prętów dokonuje się, przeważnie po ich uprzednim nagrzaniu, najczęściej na prasach śrubowych. 48
Rys. 6-6. Gięcie w imadle płaskowników w celu otrzymania zetownika i skobla prostokątnego: a) rysunek zetownika, b) zaginanie ramienia m, c) zaginanie ramienia n, d) rysunek skobla prostokątnego, e) zaginanie ramienia h, f) zaginanie ramienia k za pomocą klocka A, g) odginanie końcówek ramion h i k za pomocą klocka B Rys. 6-7. Wykonywanie w imadle skobla półokrągłego z małymi promieniami: a) rysunek skobla, b), c), d) gięcie skobla bez stworzenia pomocniczego, e), f ) gięcie za pomocą sworznia pomocniczego Gi cie blach Blachy cienkie gnie się w szczękach imadła ręcznie bez żadnych środków pomocniczych. W przypadku gięcia blach znacznej szerokości lub długości należy je mocować w dwóch kątownikach osadzonych w imadle (rys. 6-8). W przypadku gięcia blach pod kątem ostrym i z małymi promieniami gięcia należy zwrócić www.wsip.pl 49
Rys. 6-8. Zamocowanie blachy w imadle za pomocą dwóch kątowników Rys. 6-9. Gięcie blachy: a) gięcie niewłaściwe wzdłuż włókien, b) gięcie prawidłowe prostopadłe, c) gięcie w dwóch prostopadłych kierunkach ukośnie do włókien Rys. 6-10. Zwijanie blachy: a) i b) ręczne, c) za pomocą walców uwagę na kierunek włókien w blasze, powstałych podczas jej walcowania. Linia gięcia nie powinna być zgodna z kierunkiem tych włókien, gdyż blacha może pęknąć na krawędzi gięcia (rys. 6-9a). Podczas gięcia w dwóch kierunkach włókna powinny przebiegać ukośnie. Gięcie także występuje zawsze podczas wykonywania skrzynek. Gięcie blach można wykonać również maszynowo na krawędziarkach. Podczas wykonywania zbiorników i innych przedmiotów z blachy o kształcie cylindrycznym zachodzi konieczność zwijania blachy. Czynność tę można wykonać ręcznie lub maszynowo (rys. 6-10). Wygniatanie blach Operację tę wykonuje się w celu usztywnienia blachy lub jej ozdobienia. Wygniatanie można wykonywać ręcznie lub pod prasą z zastosowaniem tłoczników, zwanych wygniatakami. Ręczne wygniatanie stosuje się tylko do blach cienkich (do 0,5 mm) i wykonuje się je na wzorniku. 50
24.5. Spawanie elektryczne Jak już powiedziano, łuk elektryczny jest źródłem ciepła, które wykorzystuje się do spawania. Temperatura łuku jest bardzo wysoka i często sięga kilku tysięcy stopni Celsjusza. Spawanie można wykonywać elektrodą topliwą lub elektrodą nietopliwą elektrodą wolframową. Przy spawaniu elektrodą topliwą jest ona jednocześnie spoiwem i ulega stopieniu podczas spawania. Spawając elektrodą nietopliwą, wytwarza się łuk elektryczny między przedmiotem spawanym a elektrodą wolframową, która nie ulega stopieniu. Spoiwo w postaci pręta (drutu) topi się w tym łuku, wytwarzając spoinę. Spawacz trzyma w jednej ręce elektrodę wolframową w uchwycie, a w drugiej drut lub pręt. Metoda ta jest bardzo rzadko stosowana. Na rys. 24-6 przedstawiono stanowisko spawania łukowego. Przewód dodatni 1 jest doprowadzony i przyłączony zaciskiem 2 do metalowego stołu, na którym kładzie się spawany przedmiot 3. Przewód minusowy 4, zakończony uchwytem, trzyma spawacz. W uchwycie jest zamocowana elektroda 5, a rękojeść 6 dobrze izolowana. Tarcza 7 chroni oczy pracownika przed blaskiem łuku. Położenie elektrody i ruchy wykonywane elektrodą w czasie spawania są zależne od rodzaju spoiny, rodzaju elektrody, grubości łączonych blach i rodzaju złącza. Spawanie powinno się odbywać w pozycji podolnej, czyli poziomo, Rys. 24-6. Stanowisko spawania łukowego gdyż jest to pozycja najdogodniejsza i najbardziej ekonomiczna. Spoiny wykonane w innych pozycjach mogą mieć gorsze własności mechaniczne i dlatego należy spawać poziomo, a inne pozycje stosować tylko w montażu, gdy pozycja podolna nie jest możliwa. Na rys. 24-7 przedstawiono pochylenie elektrody i rodzaje ruchów bocznych, wykonywanych elektrodą podczas spawania oraz sposób układania spoin wielowarstwowych. Elektroda powinna być pochylona pod kątem α. Dla elektrod nieotulonych i cienkich kąt α wynosi 10 30, a dla elektrod średnio i grubo otulonych 20 50. Podczas spawania koniec elektrody można prowadzić ściegiem prostym (rys. 24-7a) lub zakosowym (rys. 24-7b). Przy spawaniu blach o grubości powyżej 20 mm należy koniecznie stosować ścieg zakosowy, dający mniejsze odkształcenia. Istnieje zasada: układać możliwie płaskie ściegi unikając ostrych wgłębień, w których gromadzi się trudny do usunięcia żużel. Dobór grubości elektrody ma również duży wpływ na jakość wykonywanej spoiny. W spoinach w kształcie X i V pierwsze ściegi wykonuje się cieńszą elekwww.wsip.pl 209
Rys. 24-7. Technika spawania: a) prowadzenie elektrody ściegiem prostym, b) prowadzenie elektrody ściegiem zakosowym, c) rodzaje ściegów trodą, a w miarę przechodzenia do szerszej części spoiny należy stosować elektrody coraz grubsze. Łuk elektryczny zajarza się przez dotknięcie elektrodą przedmiotu spawanego ruchem przypominającym zapalenie zapałki. W czasie spawania trzeba utrzymać prawidłową długość łuku, tj. taką, która nie przekracza grubości elektrody. Zbyt długi łuk powoduje dostanie się do spoiny tlenu i azotu, zmniejsza głębokość wtopienia, daje duży rozprysk metalu. 24.6. Spawanie gazowe Materia y do spawania gazowego Do spawania gazowego są stosowane: tlen, acetylen, wodór, gaz koksowniczy i gaz świetlny, propan i butan, gaz ziemny metan, argon, azot i inne. Z karbidu (CaC 2 ) wytwarza się acetylen. 210
Do spawania gazowego stosuje się spoiwa w postaci stalowych drutów i prętów o różnym składzie chemicznym, zależnym od materiałów spawanych elementów. Druty są dostarczane w kręgach, a pręty w wiązkach długości l m. Do spawania stali konstrukcyjnej niestopowej najczęściej jest używany drut stalowy o małej zawartości węgla. Do spawania części stalowych o wymaganej twardości stosuje się drut o zawartości 0,6 1,7% węgla i 0,7 1,7% manganu. Do spawania żeliwa używa się prętów żeliwnych o zawartości 3 4% węgla z dodatkiem krzemu i manganu. Do spawania aluminium lub stopów aluminium są stosowane spoiwa w postaci drutów lub prętów z prawie czystego aluminium lub ze stopów aluminium z magnezem, manganem, krzemem, chromem i tytanem. Topniki do spawania gazowego stosuje się w nielicznych przypadkach przy spawaniu stali wysokostopowych nierdzewnych i kwaso- oraz żaroodpornych. Działanie topnika w tych przypadkach polega na rozpuszczeniu w topniku trudno topliwych tlenków chromu (Cr 2 O 3 ), których temperatura topnienia wynosi 2050 C. Podstawowymi składnikami tych topników są: boraks, sól, kwarcyt, fluoryt, kreda, żelazokrzem. Do lutospawania żeliwa stosuje się topniki produkcji krajowej Uni-Lut lub Ms-Gaz. Urzàdzenia do spawania gazowego Najczęściej stosowane w spawalnictwie gazy sprężone (tlen i acetylen) są przechowywane w odpowiednich butlach (rys. 24-8). Butla tlenowa (rys. 24-8a) składa się z korpusu 1 (cylindra), szyjki, na którą jest wciągnięty na gorąco pierścień 2 (zewnętrznie gwintowany), kołpaka ochronnego 3 oraz stopy 4. Stopa umożliwia ustawienie butli w pozycji pionowej. W kraju produkuje się butle tlenowe o pojemności 0,5 50 l. Pojemność najbardziej rozpowszechnionych butli do transportu tlenu wynosi 40 1. Ciśnienie robocze butli wynosi 15 MPa przy 15 C. Butle tlenowe maluje się niebieską farbą olejną i oznacza czarnym napisem Tlen O 2. Butle acetylenowe (rys. 24-8b), ciągnione bez szwu ze stali, są produkowane najczęściej o pojemności 40 1. Dopuszczalne ciśnienie robocze w butlach wynosi 1,5 MPa. Wnętrze butli acetylenowej wypełnia masa porowata 5, której zadaniem jest zapobieganie rozprzestrzenianiu się acetonu (produktu rozpadu acetylenu) pod wpływem np. wstrząsów. Aceton rozpuszcza Rys. 24-8. Butle: a) tlenowa, b) acetylenowa www.wsip.pl 211
acetylen. W jednym litrze acetonu pod ciśnieniem 0,1 MPa rozpuszcza się 23 litry acetylenu. W miarę wzrostu ciśnienia wzrasta proporcjonalnie ilość pochłoniętego acetylenu. Butle acetylenowe są malowane białą farbą olejną z czerwonym napisem Acetylen C 2 H 2. Pobieranie gazu z butli wymaga zastosowania tzw. reduktorów, których zadaniem jest obniżenie ciśnienia wylotowego gazu przez cały czas pracy, mimo że ciśnienie w butli maleje w miarę jej opróżniania. Na rys. 24-9 przedstawiono schemat reduktora i jego działanie. Grzybek zaworu redukcyjnego 1 pod naciskiem górnej sprężyny 2 zamyka dopływ gazu z butli. Manometr 3 wskazuje ciśnienie gazu w butli. W celu otwarcia zaworu 1 trzeba podnieść przeponę 4 przez pokręcenie śrubą 5, która za pośrednictwem popychacza 6 powoduje podniesienie się grzybka zaworu 1. Otwarcie zaworu sprawia, że gaz przedostaje się z butli do komory A, w której się rozpręża. Manometr 7 wskazuje ciśnienie gazu po rozprężeniu. Z komory A gaz przedostaje się przewodem do palnika. Obecnie każdy reduktor ma wmontowany zawór bezpieczeństwa 8, który wypuszcza nadmiar gazu z komory roboczej w razie nadmiernego wzrostu ciśnienia. Reduktory do tlenu i acetylenu różnią się Rys. 24-9. Schemat jednostanowiskowego reduktora butylowego tylko sposobem ich mocowania na zaworze butli. Palniki Służą one do spalania gazów dobrze wymieszanych z tlenem. Rozróżnia się palniki wysokiego ciśnienia oraz palniki niskiego ciśnienia (rys. 24-10). W palnikach wysokiego ciśnienia doprowadzenie gazów odbywa się prawie pod jednakowym ciśnieniem, wynoszącym 0,01 0,1 MPa. Palnik niskiego ciśnienia jest palnikiem smoczkowym, w którym podczas przepływu gazu (tlenu) o wyższym ciśnieniu przez środkową dyszę następuje zasysanie gazu palnego ze zbiornika o niskim ciśnieniu. Palnik nie może być zanieczyszczony olejem ani smarem. Aby zapalić palnik, trzeba najpierw otworzyć zawór do tlenu, a następnie do acetylenu. W przypadku zatkania się wylotu dzioba palnika w czasie pracy trzeba natychmiast zamknąć najpierw zawór acetylenu, a następnie tlenu. Poprawne wyregulowanie płomienia ma istotne znaczenie dla przebiegu i wyników spawania. Płomień acetylenowo-tlenowy można podzielić na trzy strefy: jądro, stożek oraz kitę. Na rys. 24-11a przedstawiono trzy rodzaje płomieni: redukujący, nawęglający i utleniający. Spawacz powinien tak regulować płomień, aby spawanie odbywało się płomieniem redukującym, tj. takim, w którym w najgorętszej strefie środkowej nie ma swobodnego węgla ani tlenu. Regulację płomienia rozpoczyna 212
Rys. 24-10. Palniki: a) acetylenowo-tlenowy na niskie ciśnienie, b) palnik na wysokie ciśnienie, c) komplet palników niskiego ciśnienia typu Normus-bis produkcji krajowej Rys. 24-11. Płomień acetylenowo- -tlenowy: a) rodzaje płomieni acetylenowo-tlenowych, b) podział na strefy płomienia acetylenowo-tlenowego się od regulacji dopływu acetylenu. Trzeba dodać, że płomień chroni spoinę przed dostępem powietrza. Dokładne wyregulowanie płomienia redukującego (normalnego) jest łatwe i polega na uzyskaniu ostrego zarysu jądra. W czasie spawania przedmiot powinien się znajdować w odległości 2 5 mm od jądra, co jest uzależnione od wielkości palnika. Wytwornice acetylenowe Wytwornicami acetylenu nazywa się urządzenia do wytwarzania acetylenu w wyniku działania wody na karbid. Wytwornice dzieli się na: niskiego i wysokiego ciśnienia przenośne i stałe, a ze względu na konstrukcję na: wsypowe, dopływowe i wyporowe. Każda wytwornica acetylenu składa się z: reaktora, w którym następuje reakcja między karbidem a wodą, pojemnika na karbid, oczyszczacza, bezpiecznika wodnego, manometru i zaworu bezpieczeństwa. Na rys. 24-12 pokazano wytwornicę TAS-01, w której kosz 1, wypełniony karbidem, jest zawieszony na otwieranej pokrywie. Karbid, stykając się okresowo z wodą, wydziela acetylen. www.wsip.pl 213
Rys. 24-12. Wytwornica acetylenowa wysokiego ciśnienia: a) widok, b) schemat Wytwornicę uruchamia się przez przesunięcie do dołu rączki 2, służącej do opuszczania kosza z karbidem. Wytwarzany acetylen zbiera się w górnej części reaktora 3, a woda jest wytłaczana do zbiornika wyporowego 4. Gdy po zużyciu acetylenu ciśnienie gazu obniży się, wówczas poziom wody w reaktorze 3 podniesie się i produkcja acetylenu rozpocznie się na nowo. Gdy ciśnienie gazu wzrośnie powyżej 0,15 MPa, zaczyna działać bezpiecznik 5. Technika spawania acetylenowego Przedmioty przeznaczone do spawania należy oczyścić z rdzy, farby i tłuszczów oraz innych zanieczyszczeń. Ważną czynnością poprzedzającą spawanie jest prawidłowe wyregulowanie płomienia acetylenowo-tlenowego, a następnie wybranie odpowiedniej pozycji spawania (rys. 24-13). Najlepszą spoinę można wykonać w pozycji podolnej. 214 Rys. 24-13. Pozycje spawania: a) podolna, b) naboczna, c) naścienna, d) okapowa, e) pułapowa, f) pionowa
Rys. 24-14. Kierunki spawania gazowego: a) w lewo, b) w prawo, c) w górę Stosuje się trzy kierunki spawania gazowego: w lewo, w prawo i w górę (rys. 24-14). W każdym przypadku palnik trzyma się w prawej ręce, a drut do spawania w lewej. Podczas spawania w lewo palnik przesuwa się z prawej strony do lewej bez ruchów poprzecznych. Płomień osłania stopiony metal i podgrzewa brzegi blach przed ich stopieniem. Metoda ta nadaje się do spawania blach cienkich o grubości do 4 mm. Blachy grubsze spawa się metodą w prawo, natomiast metoda spawania w górę jest stosowana przede wszystkim do takich przedmiotów, które można ustawić pionowo. Ci cie termiczne Cięciem termicznym nazywa się sposób cięcia materiałów, głównie metali i ich stopów, polegający na miejscowym utlenieniu lub wytopieniu w odpowiednio wysokiej temperaturze. Zależnie od źródła ciepła rozróżnia się cięcia: gazowe, łukowe, gazowo-łukowe. Cięcie gazowe (cięcie tlenowe) polega na miejscowym spalaniu materiału w strumieniu czystego tlenu przy miejscowym ogrzaniu metalu do temperatury spalania. Cięcie to odbywa się za pomocą palnika, który przypomina palnik do spawania, lecz jest wyposażony w dodatkową dyszę tlenową. Jeżeli spawacz zwiększy dopływ tlenu do płomienia palnika, to płomień taki będzie spalał nagrzewany metal, wypalając w nim wąską szczelinę. Cięcie samym tlenem stosuje się do stali konstrukcyjnych niestopowych i niskostopowych, natomiast żeliwo, stale austenityczne oraz metale nieżelazne można przecinać tym sposobem przez wprowadzenie do strumienia tlenu topników, np. proszku żelaza. Cięcie łukowe elektrodą węglową lub metalową polega na wytapianiu szczeliny w pełnym metalu ciepłem łuku elektrycznego. Cięcie gazowo-łukowe polega na podgrzaniu metalu ciepłem łuku elektrycznego i jednoczesnym miejscowym spalaniu metalu w strumieniu czystego tlenu. Obecnie można ciąć termicznie wszystkie metale i stopy stosowane w przemyśle, a nawet beton i kamień. Grubość przecinanego metalu może wynosić do 3 m. W zależności od stosowanych urządzeń rozróżnia się cięcie termiczne ręczne i maszynowe. Cięcie może być wykonywane w sposób zautomatyzowany za pomocą mechanizmów prowadzących palniki wg określonych linii. www.wsip.pl 215
24.7. Zgrzewanie elektryczne Zgrzewanie elektryczne dzieli się na: doczołowe, punktowe, liniowe i garbowe. Źródłem ciepła w zgrzewaniu elektrycznym oporowym jest prąd elektryczny, który w miejscu największego oporu powoduje przyrost ciepła. Miejsce styku dwóch metali wykazuje tak duży opór dla przepływającego prądu, że przy dostatecznym natężeniu prądu nagrzewa się ono do wysokiej temperatury, a materiał staje się plastyczny. Po wywarciu nacisku stykające się ze sobą części łączą się bez trudu. Do zgrzewania stosuje się prąd o stosunkowo niskim napięciu, lecz o dużym natężeniu dochodzącym do kilku tysięcy amperów. Zgrzewanie punktowe stosuje się do łączenia cienkich blach. Łączone brzegi blachy zaciska się dwiema elektrodami dociskowymi 1 w kształcie kłów (rys. 24-15), które zapewniają jednocześnie docisk łączonych części i przepływ prądu przez złącze. Złącze powstaje w jednym punkcie wskutek uplastycznienia metalu pod wpływem ciepła. Zgrzewanie liniowe jest stosowane tam, gdzie zależy nam na szczelności szwu. Wykonuje się je za pomocą specjalnych zgrzewarek liniowych, w których elektrody mają kształt krążków (rys. 24-16). Krążki, z których górny jest napędzany silnikiem, obracają się i przesuwają łączone blachy między sobą. Zgrzewanie garbowe wymaga uprzedniego przygotowania części zgrzewanych. W tym celu w jednej z blach wytłacza się garby w kształcie stożka (rys. 24-17). Rys. 24-15. Schemat zgrzewania punktowego Rys. 24-16. Schemat zgrzewania liniowego Rys. 24-17. Przykłady zastosowania zgrzewania garbowego 216