«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение МИНОБРНАУКИ РОССИИ высшего профессионального образования ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ...»

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

высшего профессионального образования

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ И СЕРВИСА» ТУРИЗМА И СЕРВИСА»

ТУРИЗМА УНИВЕРСИТЕТ

(ФГБОУВПО «РГУТиС») Факультет Сервиса Факультет сервиса Кафедра Сервиса Кафедра сервиса Специальность 100101. 65 «Сервис»

Специализация 100101.12 «Автосервис»

Допустить к защите Заведующий кафедрой сервиса к.т.н., доцент Л.В. Сумзина «_» 2013 г.

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Студента Воронцова Руслана Дмитриевича На тему: «Исследование свойств анаэробных герметиков для адекватной на тему: Использование водородно-кислородной газовой при техническом смеси при замены импортных составов на отечественных техническом сервисе легковых автомобилей сервисе автомобилей VOLVO на ООО «Обухов» г. Москва»

по специальности: 100101.65 «Сервис»

Состав дипломного проекта:

Антон Павлович Пучков Студент Расчетно-пояснительная записка на листах формата А4.

Графическая часть на листах формата А1.

Руководитель дипломного проекта: д.т.н., проф. Башкирцев В.И.

Доктор технических наук, Руководитель _ профессор Владимир Консультанты:

Иванович Башкирцев Безопасность жизнедеятельности: Башкирцев В.И. _ Технико-экономическое обоснование: Башкирцев В.И._ Москва Дипломник «_»2013г 2014 г.

2013 г.

Реферат Расчетно-пояснительная записка дипломной работы представлена на страницах, содержит список используемой литературы из источников.

Графическая часть представлена на 6 листах формата А1.

Целью настоящей дипломного проекта является повышение эффективности предприятий технического сервиса автомобилей и увеличении срока службы узлов и деталей транспортных средств на предприятиях технического сервиса автомобилей.

Электролизно-водные установки, предназначенные для получения водородно-кислородной смеси электролитическим разложением воды нашли применение в различных областях промышленности и бытовых целях. С их помощью можно производить сварку и резку низкоуглеродистых сталей, золота, серебра, латуни, свинца, меди и других металлов. Возможно производить работы по стеклу, керамике, напыление слоя стеклоэмали и других неметаллических покрытий, термическую обработку стоматологических изделий и другие работы требующие высокотемпературный нагрев.

ДП. 03.01.З.08/030 -2014. ПЗ Изм. Лист № докум. Подп. Дата Пучков А.П.. Лит. Лист Листов Разраб.

Руков. Башкирцев РГУТиС, каф. Сервиса Пояснительная записка гр. 02. ССЗ-08- Литвиненко А Утв.

Summary Calculation-explanatory note thesis presented at the 88-page contains a list of used literature of 21 sources.

The graphical part is presented on 6 sheets of A1 format.

The aim of this degree project is to increase the efficiency of enterprises technical service of cars and increase the service life of the units and components of vehicles at the enterprises of technical service of cars.

Water electrolysis installations intended for production of hydrogenoxygen mixture electrolytic decomposition of water found application in various fields of industry and domestic purposes.

With their help it is possible to perform welding and cutting low-carbon steel, gold, silver, brass, lead, copper and other metals. It is possible to produce work on glass, ceramics, plating layer of stekloampul and other non-metallic coating, heat treatment of dental products and other work requiring high temperature heat.

В 2013 году в России было продано на 5% или на 161 342 штуки меньше новых легковых и легких коммерческих автомобилей по сравнению с «Ассоциации Европейского Бизнеса».

По итогам 2013 года, самыми продаваемыми новыми автомобилями в России по-прежнему остаются модели Lada. Всего в прошлом году их было реализовано 456 309 штук, что, впрочем, на 15% меньше, чем в 2012 году. На втором месте по результатам продаж оказалась продукция компании Renault, которой удалось реализовать 210 099 автомобилей (+11% по сравнению с 2012 годом). Третье место по итогам продаж в 2013 году досталось автомобилям Kia (198 018 шт., +6%). В десятку самых продаваемых также вошли автомобили Hyundai, Chevrolet, Volkswagen, Nissan, Ford и Skoda.

Самой популярной моделью среди проданных в 2013 году новых автомобилей стала Lada Granta. Всего было продано 166 947 таких автомобилей, причем по результатам продаж количество проданных «Грант»

выросло на 38%. На втором месте оказался Hyundai Solaris с результатом 991 реализованный автомобиль, а «бронза» досталась Kia Rio, коих в году было продано 89 788 штук. В список самых продаваемых моделей также вошли Renault Duster, Volkswagen Polo, Lada Kalina, Ford Focus, Lada Priora, Lada Largus и Chevrolet Cruze.

Значимые изменения происходят в структуре спроса на определенные типы машин. В 2013 г., как и прежде, самым продаваемым был так называемый С-класс — легковых автомобилей со средними габаритами (Ford Focus, Chevrolet Lacetti, Toyota Corolla, Mitsubishi Lancer, Mazda 3 и др.). По данным AEB, на этот тип автомобилей пришлось 42 % продаж всех иномарок Одним из показателей, характеризующих автомобильный парк страны, является число автомобилей, приходящихся на 1 тыс. жителей. В настоящее время в среднем по России оно составляет 170—180 единиц. Ожидается, что в ближайшие годы насыщенность населения автомобилями будет расти и составит 330 — 350 автомобилей на 1 тыс. человек (для сравнения, в странах Западной Европы на 1 тыс. человек приходится более 420 автомобилей).

Вместе с этим растет доля импортных транспортных средств, меняются возрастные рамки использования автомобилей и происходят другие серьезные изменения в структуре автомобильного парка страны.

Структура нашего рынка легковых автомобилей меняется, причем буквально на глазах. Рынок падает: за 2013 год было продано на 8,8% меньше машин, чем за 2012 год. Но при этом спрос на иномарки российской сборки растет. Если в 2012 году машины отечественных брендов составляли 21,3% всего рынка, то в 2013 году их доля снизилась до 19%. Но объем продаж иномарок российской сборки за тот же период вырос – с 44,1 до То есть возрастающим спросом пользуются именно «российские»

иномарки, которые «откусывают» долю рынка не только у российских брендов, но и у импортированных иномарок. Хотя, что интересно, при этом количество автомобилей «люксовых» брендов, завозимых из-за рубежа, Но мы видим еще одну тенденцию – всё возрастающую экспансию китайского автопрома. В прошлом, 2013 году на территории РФ было продано около 100 тыс. китайских автомобилей, а в этом году можно спрогнозировать, что будет реализовано порядка 170 тыс.

В итоге мы видим достаточно безрадостную картину: история российских брендов, и прежде всего LADA, близка к завершению. Завод через год-полтора, скорее всего, превратится в чисто сборочный, перейдя на иномарки по контракту. Возможно, на какой-нибудь модели и останется шильдик LADA – но состоять она будет из иностранных комплектующих.

– Но это ставит российских поставщиков автокомпонентов в сложную – Не просто в сложную, а в критическую. Проведенные исследования показали, что только 5% российских автокомпонентов соответствуют современным требованиям по качеству. Кроме того, мы пустили в страну очень много иностранных автомобильных брендов. А создавать «на местах»

производство высокотехнологичных компонентов (таких как двигатель, коробка, подвеска) экономически рационально становится лишь при объемах выпуска не менее 250-300 тыс. автомобилей в год. Если объемы сборки ниже, то выгоднее завозить компоненты из-за границы.

1. Аналитический раздел 1.1. Маркетинговые исследования.

предоставляющих авто сервисные услуги, проведения глубокого анализа эффективного использования ресурсов и качественного удовлетворения рациональных управленческих решений в условиях жесткой конкурентной борьбы между предприятиями, предоставляющими авто сервисные услуги.

Таким образом, маркетинг позволяет субъектам экономических эффективными. Например, оптимизация рабочего режима предприятий автосервиса, движения запасов, расходов на рекламу, ассортимента (номенклатуры) услуг и их расширенное предложение, а также решение вопросов прогнозирования потенциальных потребностей и фактических возможностей, в том числе и перспектив роста сети сервисных предприятий, улучшает координацию ресурсов. Поэтому очевидно, что маркетинг необходим на всех этапах функционирования СТОА для решения задач ее повседневной деятельности. Мировой опыт свидетельствует о том, что ведущие зарубежные автомобильные и автосервисные фирмы на изучение рынков выделяют до 15 % прибыли, хорошо понимая, какой экономический С учетом изложенного маркетинг можно определить как комплексную систему действий, принципов, методов и приемов, направленную на эффективную организацию и управление разработкой, производством, сбытом автосервисных услуг с постоянным улучшением качества без ущерба окружающей среде и получение прибыли посредством удовлетворения потребностей конкретных потребителей.

представлена на рис. 1.1.

В целях соответствия международным стандартам система управления любого предприятия, в том числе и предприятий автосервиса, должна строиться с учетом «жизненного цикла», и ведущее место в системе управления должно быть отведено службам маркетинга. В рекомендациях по применению ГОСТ 40.9001 — 88 (ИСО 9001), ГОСТ 40.9002-88 (ИСО 9002) и ГОСТ 40.9003-88 (ИСО 9003) в разделе «Качество в рамках маркетинга»

предусмотрены основные функции, отражающие требования в области маркетинга, описание продукции и услуг, обратную связь с потребителями и систему качества.

Функция маркетинга, играющая ведущую роль в определении требований к качеству, должна определять потребности в услуге; давать точное определение рыночного спроса и области реализации, поскольку это предоставления услуг; давать четкое определение требований потребителя на основе постоянного анализа хозяйственных договоров, контрактов или потребностей рынка; постоянно информировать в рамках предприятия обо всех требованиях, предъявляемых потребителем.

• выполнением наряду с проведением обычных видов обслуживания и • удобством расположения сервисного предприятия (близко от дома или • приемлемого или более низкого уровня цен (что характерно для • приемлемого или более низкого уровня цен (что характерно для • деловыми, приятельскими или родственными отношениями с владельцами автосервисных предприятий, бесплатного • индивидуального подхода, большего внимания к потребностям клиентуры (что характерно для мелких автомастерских, создающих • деловых, приятельских или родственных отношений с владельцами автосервисных предприятий, бесплатного взаимовыгодного обмена выходные дни), удобных часов работы автосервисного предприятия для Рис. 1.1. Конкурентоспособность в сфере автосервисных услуг 1.1.1. Тенденции развития мирового автопрома афтемаркета, здесь по-прежнему растут автопарк и продажи машин.

Автомобиль является источником повышенной опасности, статистика ДТП и их последствия представлены на на рис. 1.2. Стремление автовладельцев сделать свою машину более безопасной могут с выгодой использовать производители соответствующего оборудования, превратив транспортное средство в подобие современного авиалайнера.

Европа остается крупнейшим рынком постгарантийных услуг и товаров, свидетельствуют данные исследовательской организации Frost & Sullivan.

Объем рынка оценивается примерно в 100 млрд евро, а его рост составляет около 2,4% ежегодно. Также автовладельцы все меньше экономят на ремонте и обслуживании авто в отличие от ситуации в 2009-2010 годах.

В организации считают, что рост продаж новых машин на востоке региона подстегнет увеличение автопарка и предоставит новые возможности для развития афтермаркета. Те игроки, которые прочно закрепятся на рынке Европы, смогут использовать этот опыт для выхода в страны с быстрорастущей экономикой, такие как Турция, Китай и Индия.

«В ближайшие годы рост в регионе будет обусловлен увеличением автопарка в Восточной Европе, прежде всего в Польше и России, – отмечает представитель Frost & Sullivan Стивен Спайви. – Срок эксплуатации и обслуживания все время растет, соответственно у ремонтников и сервисов появляется все больше возможностей».

Наиболее востребованными окажутся услуги планового обслуживания, включая «пере-обувку» шин и замену лампочек. По данным организации, спрос на автомобильную электронику, такую как датчики положения и давления, будет расти на 10% в год. Также на фоне увеличения срока эксплуатации транспортных средств востребоваными окажутся услуги по восстановлению различных узлов, например стартеров и генераторов.

При составлении прогноза в Frost & Sullivan опирались на данные по двум ключевым показателям: количество машин на дороге и средний возраст автопарка. Из этой информации следует, что по дорогам Европы колесят примерно 290 млн единиц легковых транспортных средств и легкого коммерческого транспорта, которым будут неоднократно требоваться запасные части и услуги технического обслуживания. Средний возраст таких машин составляет 8,2 года. Причем в Западной Европе средний возраст автомобиля несколько выше по сравнению с Россией и Польшей, где продажи новых машин высоки.

Большая часть «возрастных» транспортных средств приходится на Великобританию, Германию, Францию, Италию и Испанию (166 млн единиц). Тем не менее в данных странах количество старых машин увеличивается всего на 1% в год. Низкие темпы улучшения экономических показателей не способствуют буму покупок новых авто.

Рис.1.3. Все больше премиальных опций становятся доступными для В странах Восточной Европы, наоборот, ситуация с покупкой новых ТС значительно лучше. Так, в организации прогнозируют, что рост российского рынка в 3 раза превзойдет показатели в остальных странах региона. В Польше продажи новых автомобилей впервые за последние три года подскочили на 6,4%. Весь восточноевропейский рынок будет расти на 2,6% в год. Для сравнения, остальная Европа покажет результаты в 2 раза скромнее.

Региональный рынок обладает и собственной спецификой. С одной стороны, здесь наблюдается самое большое разнообразие автомобильных брендов в мире, что представляет определенную трудность для тех производителей оригинальных запчастей, которые стараются иметь в линейке запчасти для всех существующих моделей. С другой – доля брендов значительно отличается от рынка к рынку.

Так, машины Volkswagen составляют 20-21% всех пассажирских авто в Западной Европе, но на востоке их доля значительно меньше – 12-13%.

Продукция Renault-Nissan доминирует в Восточной Европе (28%), но слабо представлена на западе (11%).

Рис. 1.4.Картинка с устройства начинает передаваться в момент включения задней передачи Североамериканские бренды удерживают долю в 15-20% на континенте, но быстрее всего растут продажи китайских компаний.

Разнятся от страны к стране и предпочтения потребителей и каналы дистрибуции. Ожидается, что наиболее привлекательным каналом продаж будет Интернет, а успешнее всего реализовываться будут шины. Сейчас набирает популярность покупка автозапчастей через специализированные площадки, включая Amazon.com, eBay, Rakuten и Oscaro. Через десять лет на таких игроков будет приходиться до 10% всех продаж.

В целом за последние десять лет европейский рынок стал более открытым для игроков со всего мира. На законодательном уровне владельцам машин было гарантировано использование деталей от сторонних производителей без боязни потерять гарантию. Независимые автосервисы получили возможность идентифицировать заводские детали по номерам, а также моделям и маркам транспортных средств. Кроме того, большая открытость стимулировала появление значительного количества сетевых магазинов, специализирующихся на продаже запчастей, приобрести которые раньше можно было только у дилеров.

Рис. 1.5. Производителей обязали устанавливать датчики давления в Не остались в стороне и производители различных устройств, делающих вождение автомобиля более безопасным. Так, на рынке присутствуют различные камеры заднего вида. Они не только помогают не задевать ограждения на парковке, но зачастую и спасают жизнь. Эти камеры крепятся у заднего номера транспортного средства. Картинка с устройства начинает передаваться в момент включения задней передачи. Причем линейка имеющихся продуктов достаточно широка. Это может быть как простенький набор, предусматривающий установку своими руками, так и целые устанавливаемые профессионалами системы, которые выводят изображение на экран навигатора, приборную панель или на сенсорный дисплей от изготовителя автомобиля.

Почувствовать себя владельцем премиального авто может и обладатель бюджетного автомобиля. Система предупреждения позволяет оповестить водителя, чье внимание притуплено долгой дорогой, о смене полосы движения или, если водитель просто отвлекся, о небезопасном изменении траектории движения. Система представляет собой камеру, которая обычно крепится позади зеркала заднего вида. С ее помощью осуществляется мониторинг пространства перед транспортным средством. Камера способна распознавать дорожную разметку, и в случае отклонения курса система просигнализирует об этом с помощью звука и света. Таким образом у водителя появится достаточно времени, чтобы среагировать на ситуацию.

Интересно, что такие системы давно устанавливаются на фуры и коммерческий транспорт. В последнее время производители активно продвигают их и среди владельцев легковых машин.

Получили распространение и системы, позволяющие осуществлять контроль за «слепыми» зонами. Такое оборудование сигнализирует водителю в случае, когда другой автомобиль находится в опасной близости, но не попадает в поле зрения человека. Небольшие камеры устанавливаются на боковые зеркала транспортного средства. Они осуществляют мониторинг пространства вокруг автомобиля. При возникновении опасности специальные диоды начинают мигать красным светом. Раньше некоторые подобные системы доставляли немало проблем водителям в пробке. В отличие от заводского оборудования их нельзя было отключить. Теперь же сторонние производители предлагают продукты, которые имеют функцию активации/деактивации.

Самыми доступными продуктами на сегодняшний день стали системы контроля давления в шинах (TPMS) и парктроники. В США, к примеру, устройства мониторинга давления получили широкое распространение после того, как власти обязали производителей оснащать подобными решениями все новые транспортные средства. Установленные в колесе датчики предупреждают владельца ТС в случае, если давление в шинах падает ниже определенного порога. Большинство продуктов могут передавать данные без помощи проводов на специальный приемник в салоне. В зависимости от цены изделия датчики способны как просто предупредить о приспущенной шине, так и замерить и вывести данные о каждом из колес.

Примером того, насколько быстро системы безопасности становятся популярными, могут послужить парктроники. Помощники для парковки есть практически у каждого дилера. Их можно установить в салоне или же с легкостью купить в магазине и обратиться в проверенный автосервис за В ближайшем будущем можно ожидать широкого распространения оборудование остаются высокими. Беглый поиск по Интернету показал, что стоимость комплекта с установкой в России составляет около 75 тыс. руб. В то же время одна из американских компаний предлагает похожую систему стоимостью 40-60 тыс. руб. в зависимости от комплектации.

Оборудование можно установить на транспортное средство не старше 2000 года выпуска. В комплект входит радар, устанавливаемый за решеткой радиатора. Он сканирует пространство впереди автомобиля на расстоянии около 140 м. За одну секунду система успевает «прощупать» пространство перед машиной 20 раз. При возникновении опасности загорятся специальные индикаторы и раздастся звуковой сигнал.

Более продвинутая система от той же компании вдобавок следит и за тем, чтобы водитель двигался в своей полосе. Разметку «блюдет» камера, расположенная позади зеркала заднего вида.

Как видно, автовладельцам есть из чего выбирать. А с учетом того, что машины и системы становятся все более сложными в техническом плане, значительная часть собственников транспортных средств не рискнет устанавливать дорогостоящее оборудование самостоятельно и отправится за помощью в проверенные автосервисы.

Изм. Лист № докум. Подп. Дата 2. Научно-исследовательский раздел 2.1. Исследование способов и устройств газопламенной обработки металлов с использованием водородно-кислородного пламени 2.1.1. Анализ устройств электролизеров перспективных источников горючего газа являются, получившие довольно электролита получают водородно-кислородную смесь или раздельно водород и кислород под давлением до 0,15 МПа. Использование таких установок позволяет в значительной мере сократить потребление дефицитного карбида кальция и многомиллионного парка ацетиленовых и кислородных баллонов, требующих для своего обслуживания значительных ресурсов.

Электролизно-водные установки, предназначенные для получения водородно-кислородной смеси электролитическим разложением воды нашли применение в различных областях промышленности и бытовых целях. С их помощью можно производить сварку и резку низкоуглеродистых сталей, золота, серебра, латуни, свинца, меди и других металлов. Возможно производить работы по стеклу, керамике, напыление слоя стеклоэмали и высокотемпературный нагрев.

Электролизно-водные установки делятся на две группы. Первая группа – это в результате электролиза получается смесь кислорода и водорода – гремучий газ. Вторая группа – водород и кислород разделяются внутри электролизёра и подаются к горелке по отдельным каналам.

Научно-исследовательские работы по замене баллонного ацетилена на газопламенной обработке материалов, активно ведутся последние два десятилетия. В результате д.т.н. проф. Корж В.Н. в своей работе доказал возможность использования и регулирования характера пламени от окислительного, нейтрального до науглераживающего путем добавления в водородно-кислородную газовую смесь углеводородных соединений (бензин, спирт, ацетон и др.).

Цель его работы состояла в изыскании способа регулирования состава горючей газовой смеси, полученной при помощи электролизно-водного В зависимости от соотношения объема кислорода к общему объему горючей смеси в водородно-кислородной смеси процесс её горения принято делить на нормальный, окислительный и наводораживающий.

Одним из наиболее простых способов обогащения является продувание гремучего газа через слой жидких углеводородов. Выбор соединений, используемых для насыщения гремучего газа, производится с учётом степени насыщения газа их парами, повышения теплотворной способности газовой смеси и минимального вредного воздействия на человека.

Степень концентрации паров углеводородов в водородно-кислородной смеси можно рассматривать как отношение количества газа к объему, т.е. как плотность. Чем ниже температура кипения углеводородного соединения и выше парциальное давление его паров при температуре эксплуатации барботёра, тем выше степень насыщения гремучего газа. Среди широко требованиям отвечают спирты, ацетон, бензин и керосин.

Известный способ предусматривает пропускание гремучего газа через бак с органической жидкостью, так называемый, барботер. Одним из недостатков известного способа является то, что при использовании в качестве органической жидкости бензина, нефтяных растворителей и других температурами кипения, в начальный период испаряются легкокипящие компоненты, а потом испарение прекращается. Так, обычный автомобильный бензин - это смесь фракций с температурами кипения от 35° до 195°С. В результате при работе на бензине барботирующее устройство сначала прекращается, хотя использовано меньше половины объема бензина.

Устранить этот недостаток нагревом органической жидкости принципиально возможно, но практически не удается, так как необходимо нагревать весь объем жидкости до температур, близких к температуре кипения наименее летучих компонентов, а это небезопасно. Другим недостатком известного способа является нестабильность процесса обогащения гремучего газа.

Третьим недостатком является загрязнение органической жидкости щелочью, пары которой всегда есть в водородно-кислородной смеси, полученной электролизом.

Эта задача решается за счет того, что в способе насыщения гремучего газа парами органической жидкости, жидкость в газовый тракт подают с капельным расходом. Жидкость диспергируют на капли и подают в тракт посредством инжекции гремучим газом. Жидкость можно подавать под действием собственного веса или под давлением. Капли жидкости могут быть поданы на нагретую до 60 - 400°С поверхность.

В устройстве, изображенном на рисунке 2.1, тракт подачи гремучего газа, поступающего от электролизно-водного генератора, выполнен в виде двух трубопроводов. По трубопроводу 1 в горелку 2 подают чистый гремучий газ. По трубопроводу 3 гремучий газ подают в инжекторное устройство 4. Скорость газа в канале инжекторного устройства 4 гораздо больше, чем в трубопроводе 3, поэтому органическая жидкость из емкости засасывается по трубке 6 в инжекторное устройство 4. Инжекторное устройство 4 с помощью вентиля 7 отрегулировано так, что жидкость диспергирует и подается в тракт по каплям. При дальнейшем пролете по тракту капли испаряются. Обогащенный парами органической жидкости гремучий газ по трубопроводу 8 поступает в сварочную горелку 2.

Вентилями 9 на горелке 2 регулируют величину и соотношение газовых потоков по трубопроводам 1 и 8 изменяя мощность и окислительные свойства факела пламени. Трубка 10 уравнивает давление в трубопроводе 3 и емкости 5 с органической жидкостью.

Рисунок 2.1 – Схема устройства для обогащения гремучего газа парами углеводородов инжекцией При другом способе обогащения тракт гремучего газа проходит через емкость в горелку. Органическая жидкость из емкости под собственным весом по каплям стекает на предварительно нагретую до 60 - 400°С поверхность, испаряется и гремучий газ уносит образующиеся пары в горелку. Нижний порог температурного диапазона обусловлен температурой кипения легкоиспаряющихся фракций органической жидкости. При нагреве выше 400°С гремучий газ может самовоспламениться. При отсутствии в устройствах уравнительных трубок жидкость из емкости в газовый тракт необходимо подавать под давлением.

При данном способе обогащения гремучего газа парами органической жидкости исключается ее пофракционное испарение, используется весь ее объем. Процесс обогащения стабилен и концентрацию паров органической жидкости в гремучем газе можно регулировать в широких пределах, вплоть до соответствующей насыщению при данной температуре газа в тракте. При применении нагрева для ускорения испарения нагревают не весь объем жидкости, а только капли, то есть нагрев гремучего газа минимален.

Органическая жидкость в емкости не загрязняется щелочью.

В настоящее время существует много различных конструкций установки являются (рисунок 2.2): электролизер с системой охлаждения 1, пеноотстойник 2, водяной затвор 3, смеситель 4, источник питания 5,а также система ограничения максимального давления. Принцип действия генератора заключается в следующем. На крайние пластины газогенератора 1 от источника тока 5 подается регулируемое напряжение постоянного тока от В результате прохождения тока через щелочной раствор электролита происходит электролиз воды и выделение газовой смеси, которая состоит из водорода и кислорода в объемном соотношении 2 : 1. Для электродов из стали марки 12Х18Н10Т оптимальными с точки зрения выхода по току едкого калия при температуре 60…650С.

Смесь газов через коллектор попадает в пеноотстойник 2, откуда электролит стекает обратно в газогенератор 1, а смесь газов поступает в водяной затвор 3 и смеситель 4, далее в горелку через отдельные штуцера.

углеродосодержащей жидкости и увлекает её пары, что позволяет снизить окисляющее действие пламени.

Рисунок 2.2 – Схема устройства электролизно-водного генератора Температура пламени может достигать 28000С. Получаемая при электролизе воды газовая смесь сжигается в горелке.

Проф. Корж В.Н. предложил устройство для газопламенной обработки следующим образом (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 – Схема устройства для газопламенной обработки При включении электролизёра 1, выбранный им гремучий газ поступает через водяной затвор 5, газоосушитель 6 на газораспределитель 7.

С выходов газораспределителя 7 газ поступает в испарители 9, заполненные легкоиспаряющимися углеводородными соединениями, например бензином, спиртом, ацетоном. Выделяющееся при работе электролизера 1 тепло через теплообменники передается на испарители 9 и ускоряет процессы испарения углеводородов. Здесь теплообменники играют роль термоэлементов и не потребляют энергии. Проходя через испарители 9, гремучий газ насыщается парами соответствующих углеводородных соединений и поступает через предохранительные клапаны 12 на входные отверстия регулируемого газосмесителя 10. Туда же по трубопроводу 11 поступает чистый гремучий газ с газораспределителя 7. Нужные концентрации паров углеводородов в гремучем газе, поступающем с выхода газосмесителя 10 на горелку 13, поступающих на входные отверстия регулируемого газосмесителя 10. Этот газосмеситель может быть выполнен, например, в виде вентилей с общим коллектором. Отрицательный эффект, вызванный конденсацией паров углеводородов на элементах конструкций предохранительных клапанов, здесь устраняется за счет соответствующей регуляции газосмесителя 10.

Если необходимо сжигать чистую водородно-кислородную смесь, то регулируют газосмеситель 10 таким образом, чтобы его входные отверстия, сообщающиеся через клапаны 12 с испарителями 9, оказались перекрытыми, а входное отверстие, сообщающееся через клапан 12 с трубопроводом 11, открыто.

Дополнительно проф. Корж В. Н. предлагает над электролизно-водным термоэлементом, в котором происходит испарение мелкодисперсных капель и разрушение пены [13]. При этом исключается попадание влаги в элементы устройства. Сокращаются холостой ход генератора при его приработке до прекращения пенообразования и время простоев при преждевременной перезарядке или замене испарителей, водяного затвора и т. д.

При включении электролизно-водного генератора 1 помимо водороднокислородной смеси образуется паро-водо-эмульсионная смесь с мелкодисперсными частицами жидкого электролита и пены. Эта смесь поступает через отверстия в перегородке 2 в камеру и попадает на разогретую поверхность электрического термоэлемента 4, температура нагрева которой регулируется изменением тока, подаваемого от источника питания, и находится в пределах, достаточных для испарения капель электролита и оболочек пены (порядка 100°С), но не выше температуры воспламенения водородно-кислородной смеси. Попадая на поверхность поверхность оболочки пены разрушается, что предотвращает попадание частиц электролита в остальные элементы устройства и водороднокислородная смесь, проходя через водяной затвор 5 и газоосушитель 6, попадает в газораспределитель 7, где, разделяясь минимум на два потока, один из которых по дополнительному трубопроводу 11, минуя испарители 9, попадает в регулируемый газосмеситель 10 через предохранительный клапан 12, а остальные, проходя через испарители 9, насыщаются парами углеводородных соединений и через, предохранительные клапаны 12 также попадают в регулируемый газосмеситель 10. Полученная в газосмесителе горючая смесь требуемого состава сжигается в наконечнике газопламенной горелки 13. Тепло, выделяемое при сжигании газовой смеси в сварочной горелке, используется для газопламенной обработки металлов.

Для повышение взрывобезопасности и снижение металлоемкости электролизер с теплообменником размещают в резервуаре с охлаждающей В данном устройстве тепло от электролита передается кипящей воде это наиболее эффективный вид теплообмена, требующий в сотни раз меньше площадей теплообмена, чем при передаче тепла окружающему воздуха (рис.

Устройство содержит фильтр-прессный электролизер 1, к которому подключен источник питания 2. Электролизер 1 через теплообменник связан с блоком формирования газовой смеси 4. Блок формирования газовой смеси содержит циклонный сепаратор 5, который через конденсатор 6, сухой затвор 7 и пламепреградитель 8 соединен с горелкой 9. К теплообменнику через обратный клапан 10 подсоединен питатель 11.

Рисунок 2.4 – Схема устройства, в котором электролизер с теплообменником помещены в резервуар с охлаждающей жидкостью В системе трубопровода размещен электрический датчик давления 12, подключенный к источнику питания 2. Электролизер 1 и теплоообменник установлены внутри диэлектрического герметичного резервуара 13, заполненного водой. Конденсатор 14 через паропровод соединен с верхней частью резервуара 13, а выход конденсатора 14 подсоединен к питателю 11.

Электролизер 1 содержит корпус цилиндрической формы (силовая труба) с фланцами, на которые крепятся крышки.

электролизере 1 газ проходит через отверстия в выходном коллекторе и по нему вместе с увлекаемым некоторым количеством горячего электролита поступает в теплообменник 3, из которого - в циклонный сепаратор 5 блока формирования газовой смеси, где газ освобождается от пены и далее поступает в конденсатор 6, где газ охлаждается и освобождается от водяного пара. Затем через сухой затвор 7 и пламепреградитель 8 в горелку 9. Датчик 12 отключает источник питания 2 при достижении установленного давления в газовой магистрали.

Вода, залитая в резервуар 13, охлаждает снаружи электролизер 1 и теплообменник 3, которые изнутри нагреваются горячим электролитом. При этом вода нагревается до кипения, образующийся пар проходит через конденсатор 14, превращается в дистиллированную воду, поступающую в питатель. Излишек пара сбрасывается в атмосферу.

Электролит, охлажденный в теплообменнике 3, поступает обратно в электролизер через трубопровод и входной коллектор.

Во время работы обратный клапан 10 закрыт внутренним давлением.

Дозаправка происходит во время остановок, когда давление внутри аппарата падает, клапан 10 открывается и дистиллированная вода стекает из питателя 11 в теплообменник 3.

Цилиндрическая форма корпуса электролизера и круглая форма электрода позволяет минимизировать размеры всех конструктивных узлов взрывобезопасности.

Введение наружного теплообменника позволяет уменьшить толщину и размеры электродов.

Наличие герметичного резервуара с водой и размещение в ней нагревающих блоков устройства позволяет обеспечить автономность работы устройства по дистиллированной воде и попутно также уменьшить металлоемкость конструкции.

Существует конструкция электролизера установленным с наклоном под острым углом к горизонтали[15].

Установка электролизера таким образом, что его общие газовые и электролитный каналы наклонены под острым углом к горизонтали (например ~450)позволяет увеличить скорость циркуляции электролита через электролизер и обеспечить более равномерное распределение электролита по ячейкам электролизера, что в свою очередь приводит к выравниванию температуры по длине пакета электролизера, и, соответственно, к повышению ресурса его работы.

Указанный эффект достигается за счет:

газожидкостных смесей из ячеек электролизера и на входе электролита в ячейки электролизера), значительно различающихся по плотности и температуре, из-за высокого газонаполнения выходящего из электролизера электролита и его нагрева в ячейках при электролизе, в то время как возвращаемый в электролизер электролит отделен от газовых включений в разделителях газожидкостных смесей и охлажден его холодильником.

2. Отсутствия в предлагаемом контуре циркуляции электролита горизонтально расположенных общих газовых и электролитного каналов электролизера, являющихся существенной частью электролитного контура установки, определяющей в значительной степени скорость циркуляции электролита и положение электролизных ячеек в части гидравлики по отношению к общим штуцерам электролизера для электролита и газов.

Кроме того, наклонное положение общих каналов электролизера, и, соответственно, (самого электролизера, по отношению к (горизонтали, позволяет значительно сократить производственную площадь, необходимую для монтажа электролизной установки, например, в 1,5-2 раза при монтаже в одном помещении нескольких электролизеров.

На рисунке 2.5 изображены схема и аппараты предлагаемой электролизной установки. Установка состоит из электролизера 1, наклоненного под острым углом 2 к горизонтали вместе с общими газовыми каналами и штуцерами 2 и 3 и общим электролитным каналом и его штуцером 4, разделительной колонки 5 с холодильником 6, разделительной колонки 7 с поплавковым регулятором давления 8 и холодильником 9, и регулятора давления 10. Авторы [16] утверждают, что электролизер необходимо устанавливать под углом к горизонтали не более 150. Угол наклона корпуса к горизонтали тем больше, чем длиннее корпус электролизера. Увеличение угла наклона более 150 заметно замедляет всплывание пузырьков газа в электролите и, как следствие, приводит к росту напряжения на ячейке.

Использование предлагаемого решения по сравнению с прототипом позволяет значительно повысить надежность устройства и регулировать пламя горелки от окислительного до восстановительного.

Существует установка [17] для производства рабочей смеси из водорода и кислорода (рисунок 2.6)которая содержит электролитический отсек 1 для разложения воды на рабочую смесь из водорода и кислорода, устройство теплоотвода 2, антидетонационные устройства 3 и 4, бак охлаждения 5, бак горючей смеси 6 а также электрический пульт управления.

Устройство охлаждения 2 содержит спиральную трубку 7, с внешней стороны трубки расположен вентилятор 8 а также насос 9, для подачи воды из электролитического отсека по трубке 7.

Рисунок.2. 5 – Схема электролизной установки расположенной Электролитический отсек 1 содержит две противолежащие части, термопереключатель 10, с обратной стороны содержит трубку уровня воды 11, которая связана с первым антидетонационным устройством 3, а также в передней части с устройством управления водомерной рейкой, которая находится с наружной стороны.

Бак горючей смеси в верхней части электролитического отсека содержит впускные трубы, а также измерительный прибор давления 15, причем датчик поддерживает в установке давление от электролитического отсека и измеряет в баке горючей смеси 6 аккумулируемых рабочих смесей из водорода и кислорода и управляет механизмом управления давления 12.

Бак охлаждения 5 в нижней поверхности с выводом выпускного отверстия бака горючей смеси содержит соединенные впускные трубы а также вспомогательную трубку 13, через которую в бак охлаждения поступает газообразное вещество.

Второе антидетонационное устройство 4 в нижней части подключено к баку охлаждения 5 с помощью труб, а также содержит выпускное отверстие, которое связано с установкой поддержания давления, с сварочной горелкой 14, причем установка поддержания давления соединена с датчиком давления Рисунок 2.6 – Схема установки для газопламенной обработки посредством электролиза воды с применением лазера [18]. Техническим результатом изобретения являются ионизация и проводимость воды лазерным излучением. Устройство для электролиза воды, реализующее способ электролиза воды, с применением источника светового излучения, выполнено в виде двух сосудов, соединенных между собой, наполненных водой, в каждом из сосудов размещено по одному электроду, при этом в двух сосудах используется дистиллированная вода, в качестве электродов используются пластины, проводящие ток, зеркала для многократного прохождения лазерного излучения, а в качестве источника светового излучения - лазер.

В изобретении основной технический результат заключается в ионизации и проводимости воды лазерным излучением. Используют эксимерные лазеры, например аргон-фторовый, ксенон-фторовый, ксенонЛист хлоровый, который был использован в эксперименте для достижения технического результата К.П.Д. лазера 1-2%.

Существуют установки с раздельным получением кислорода и водорода отличаются тем, что эти газы по отдельным газопроводам подаются к газовой горелке. При работе такие аппараты обеспечивают не только экологическую чистоту, но и гарантируют безопасность сварщику, т.к.

отсутствует опасность обратного удара. Существуют различные конструкции установок для раздельного получения водорода и кислорода.

электролизер, сообщенные с электролизером водородный и кислородный газожидкостные сепараторы, средства для поддержания давления водорода и кислорода, питающую емкость, сообщенную с электролизером жидкостными линиями, источник питания и линии вывода водорода и кислорода из устройства[19].

Устройство (рисунок 2.7) для газовой сварки и пайки может быть использовано вместо ацетиленовой газосварки с применением стандартных горелок и шлангов [20]. Электролизер 1 выполнен из двух отсеков:

водородного и кислородного, соединенных между собой в нижней части. В одном отсеке расположены электроды катода для получения водорода, а в другом - электроды анода для получения кислорода. Водородный отсек электролизера 1, бак 2 сбора конденсата водорода, бак-гидрозатвор Кислородный отсек электролизера 1, бак 8 сбора конденсата кислорода, бакгидрозатвор 9 кислорода соединены между собой последовательно трубопроводами. Баки сбора конденсата водорода 2 и кислорода 8 имеют датчики давления 14 и 15, которые соединены электрически с тиристорным регулятором напряжения 18, который в свою очередь соединен с трансформатор 16. Такая конструкция электролизера позволяет регулировать состав газовой смеси при производстве сварочных работ.

Для снижение температуры процесса[21], что позволяет уменьшить энергопотребление, повысить надежность и ресурс работы, устройство может трубопроводе питания электролизера и трубопроводах, соединяющих электролизер с сепараторами;

циркуляционным насосом, установленным на трубопроводе питания электролизера;

датчиком уровня, установленным на водородном газожидкостном сепараторе, и электромагнитным клапаном, установленным на трубопроводе, соединяющем сепараторы между собой, и электрически связанным с датчиком уровня.

Рисунок 2.7 – Конструкция устройства для газопламенной обработки с раздельным получением водорода и кислорода трубопроводе вывода водорода датчика давления, электрически связанного с источником тока, обеспечивает плавное управление током, протекающим через электролизер, который в этом случае всегда точно соответствует отбираемому потребителем количеству газа, что обеспечивает минимально необходимое энергопотребление в устройстве. Отсутствие при этом резких включений и выключении повышает надежность работы устройства. Это особенно важно при использовании устройства в качестве сварочного аппарата, когда потребность в газах напрямую связана с толщиной и конфигурацией свариваемых изделий и может изменяться в широких пределах (в 100 и более раз).

сепаратора в кислородный через электромагнитный клапан, установленный на трубопроводе, сообщающем указанные сепараторы, и срабатывающий по сигналам датчиков уровней в водородном сепараторе, также способствует снижению рабочей температуры процесса, поскольку вода с более высокой температурой (за счет большей поляризации анодов) в анодном контуре будет периодически разбавляться водой с менее высокой температурой из водородного сепаратора.

Устройство работает следующим образом (рисунок 2.8).

Вода поступает в электролизер 1 из кислородного газожидкостного сепаратора 2 по трубопроводу 4 питания электролизера с установленным на нем циркуляционным насосом (не показан). Под действием постоянного тока, приложенного к электролизеру 1 от источника 12 тока, вода подвергается разложению с получением кислорода и водорода, отводимых из электролизера по трубопроводам 5 и 6 соответственно в кислородный 2 и водородный 3 газожидкостные сепараторы. По трубопроводу 8 вывода водорода из сепаратора 3 водород, пройдя датчик 9 давления, связанный электрически с источником 12 тока, через регулировочный вентиль направляются потребителю.

Если в процессе электролиза уровень воды в водородном сепараторе возрастает выше допустимого предела, то по сигналу датчика 13 уровня открывается электромагнитный клапан 14.

Если в процессе электролиза воды уровень воды в сепараторе 2 падает ниже допустимого предела, то по сигналу датчика 13 уровня установка отключается.

Подача водорода потребителю осуществляется через регулировочный вентиль 15. Закрытие вентиля 15 приводит к увеличению давления водорода между вентилем 15 и датчиком 9 давления, при этом по сигналу датчика давления ток источника 12 тока будет плавно уменьшаться пропорционально увеличению давления, соответственно уменьшится подача водорода потребителю. Уменьшение величины тока электролиза влечет за собой тепловыделение, а значит, и рабочая температура электролизера снизятся, естественно снизится и его энергопотребление.

Закрытие вентиля 16 приведет к росту давления кислорода в сепараторе 2. При превышении допустимой величины давления кислорода сработает предохранительный клапан 10, часть кислорода будет сброшена в атмосферу, давление в сепараторе понизится до допустимой величины. Таким образом, в сепараторе путем открытия-закрытия клапана 10 будет поддерживаться практически постоянная величина давления кислорода независимо от степени открытия вентиля 16.

Циркуляционный насос, установленный на трубопроводе 4 питания, повышает надежность работы устройства, обеспечивая бесперебойную подачу питающей воды в электролизер 1 из газожидкостного сепаратора 2.

Выполнение электродов в электролизере с внешними размерами, большими размеров уплотнительных элементов, т.е. выступающими за пределы электролизера, обеспечивает выравнивание температуры процесса по электролизеру и равномерный отвод тепла от его поверхности, что повышает надежность и ресурс работы электролизера и устройства в целом.

Рисунок 2.8 – Схема устройства для электролиза воды снабдить герметичным корпусом[22], заполненным рабочей жидкостью, в котором установлены электролизер, емкости для водорода и кислорода, а также клапаны аварийного сброса давления, энергетически работающие на разности давлений внутри корпуса и окружающей среды.

Помещение электролизера вместе с емкостями для хранения газов, аварийных клапанов сброса давления и датчика баланса давления газов в рабочую жидкость позволяет использовать бескорпусный электролизер для получения газов высокого давления, емкостей для хранения газов без требований к давлению и тем самым позволяет обеспечить безопасность 2.1.2. Сварка деталей из низкоуглеродистой стали водородно-кислородным С появлением новых электронно-водных генераторов, производительностью 1,5 м3 водородно-кислородной смеси в 1 час, стало возможным газопламенной сварки низкоуглеродистых сталей [26].

Для получения газовой смеси используют генератор типа ГВК-1,5.

С помощью специального устройства в гремучий газ добавляют пары неэтилированного бензина. Характер горения смеси нормальный.

Окислительный или наводороживающий (науглероживающий) — оценивают визуально и регулируют уменьшением или увеличением количества добавляемых паров бензина.

Требуемый для сварки расход горючей смеси рассчитывают по известной формуле определения мощности пламени:

где Vг.г. — мощность пламени, то есть расход горючего газа за 1 час;

K — удельный коэффициент мощности пламени;

В нашем случае, однако, вместо Vг.г. определяем суммарный расход горючей смеси (гремучий газ + бензин) Vг.с., а через коэффициент K выражен удельный расход горючей смеси на 1 мм свариваемого металла.

Проведенные исследования показали, что для низкоуглеродистых сталей K=250…300 л/ч на 1 мм толщины металла.

Расход газовой смеси регулировали путем изменения тока электролиза в генераторе. Расход горючей смеси (а не горючего газа, как при ацетиленокислородной сварке) зависела также от номера наконечника сварочной При водородно-кислородной сварке деталей из низкоуглеродистой стали применение в качестве присадочного материала проволок Св-08 и СвА не позволяет получать качественные сварные соединения. В этом случае рекомендуется применять присадочные проволоки Св-08Г2С, Св-08ГС, СвГС и Св-10ГСМ. Повышенное содержание в указанных проволоках кремния и марганца обеспечивает раскисление металла сварочной ванны.

Сваривали образцы из стали Ст3кп и стали 20, толщиной 2 мм (средней для рекомендуемого диапазона толщины металла, свариваемого водородноЛист кислородной сваркой). Сварка производилась горелкой ГС-3 без инжектора с наконечником №3.

Образцы сваривали без разделки кромок, нормальным пламенем, левым способом, угол наклона мундштука составлял около 20. Применялась присадочная проволока Св-08Г2С диаметром 2 мм. Расход газовой смеси составлял 540…600 л/ч. При сварке деталей следили за тем, чтобы сначала оплавлялись кромки основного металла, а затем присадочный металл, во избежание непроваров.

Сварочные соединения испытывали в соответствии с ГОСТ 6996-66 на статическое растяжение (образцы типа XIII) и изгиб (образцы типа XXVIII).

Испытания на статическое растяжение показали, что образцы разрущаются по основному металлу ( в=410…430 МПа). Угол загиба образцов составил Полученные результаты свидетельствуют о том, что водороднокислородную смесь рационально применять при сварке стальных деталей толщиной до 3…5 мм. При этом требования к подготовке деталей под сварку — обработке кромок, сборке и прихватке деталей, — а также выбор диаметра присадочной проволоки не отличается от общих требований технологии газовой сварки.

1) Водородно-кислородное пламя, образующееся при сжигании гремучего газа в смеси с парами углеводородных соединений (бензина), может быть использовано для газовой сварки деталей из низкоуглеродистых сталей. При этом можно обеспечить прочность сварного соединения на уровне основного металла;

2) При сварке низкоуглеродистых сталей водородно-кислородным пламенем в качестве присадочного материала рекомендуется применять присадочные проволоки Св-08Г2С, Св-08ГС, Св-10ГС, Св-10ГСМ. Удельный расход горючей газовой смеси должен составлять 250…300 л/ч на 1 мм свариваемого металла.

2.1.3. Газокислородная резка металла с использованием водорода Применение водородно-кислородного пламени, получаемого при сжигании горючей смеси, которая вырабатывается электролизно-водными генераторами (ЭВГ), для газокислородной резки металлов имеет ряд особенностей[26].

Однако из них отличие состоит в том, что на резак подается готовая горючая смесь от ЭВГ с постоянным отношением объемов кислорода и водорода ( 0=(Vо2/Vн2)=0,5). Пламя при этом носит окислительный характер, что не требует добавления кислорода из баллонов в горючую В процессе резки кислород из баллонов подается только в канал режущего газа. При этом отпадает необходимость регулирования характера горения подогревающего пламени при открытом вентиле режущего кислорода. Все это позволяет снизить расход кислорода, подаваемого из баллона, при резке металла толщиной 3…550 мм от 10 до 30%.

Схема газопитания кислородного резака определяется количеством штуцеров для подвода газа (рисунок 2.15).

Рисунок 2.15 – Схема газопитания резаков: а – двухштуцерного;

подогревающего пламени); в – трехштуцерного (с регулированием характера горения подогревающего пламени) Газопитание двухштуцерного резака осуществляется без регулирования характера горения пламени (рисунок 2.15,а) и предусматривает подачу горючей смеси от ЭВГ в штуцер горючего газа, а кислорода из баллона — в подогревающий канал резака, регулируют вентилем горючего газа и изменением производительности ЭВГ. Вентиль подогревающего кислорода в процессе резки остается закрытым (открывают его только при гашении подогревающего пламени).

Газопитание трехштуцерного резака типа РМ-3, имеющего раздельные штуцеры режущего и подогревающего кислорода и штуцер горючего газа, подогревающего пламени (рисунок 2.15, б), так и с его регулированием (рисунок 2.15, в).

При нерегулируемом характере горения подогревающего пламени в используемый только для гашения подогревающего пламени, а в штуцер горючего газа — водородно-кислородная смесь из ЭВГ.

Регулировать характер горения подогревающего пламени можно с помощью устройства для регулирования характера горения сварочного пламени путем разделения потока гремучего газа, подаваемого из ЭВГ, минимум на две части, одна из которых остается чистой, а другая насыщается парами углеводородных соединений. При этом в штуцер горючего газа резака подается гремучий газ, обогащенный парами углеводородных соединений, а в штуцер подогревающего кислорода — чистый гремучий газ из ЭВГ. С помощью вентилей горючего газа и подогревающего кислорода можно отрегулировать характер горения подогревающего пламени — от окислительного до нормального, или науглероживающе-наводороживаюего. В этом случае для уменьшения вероятности появления обратного удара при гашении подогревающего пламени сначала надо перекрыть вентиль, через который подается чистый гремучий газ (кислородный вентиль), а затем вентиль, через который поступает обогащенный парами углеводородных соединений гремучий газ (ацетиленовый вентиль).

Для газокислородной резки металлов с использованием водороднокислородного подогревающего пламени можно применять стандартные ацетилено-кислородные резаки. В связи с тем, что скорость распространения водородно-кислородного пламени равна 1,2 по сравнению с ацетиленокислородным, количество газа, вырабатываемого ЭВГ, должно быть не ниже расхода ацетилено-кислородной смеси через те же поперечные сечения канала (между наружным и внутренним мундштуками резака), по которому подают подогревающую газовую смесь.

подогревающего пламени при резке стальных деталей толщиной 3…50 мм находится в пределах 1…1,55 м3/ч. такое количество горючей смеси обеспечивает электролизно-водный генератор типа ГВК-1,5, разработанный ИЭС им. Е.О. Патона.

использованием генератора ГВК-1,5, подтвердили возможность применения водородно-кислородного пламени в качестве подогревающего.

Резку металла осуществляли на установке АСШ-70. использовали резак типа РМ-3, схема питания которого показана на рисунке 4.13, в. Для резки низкоуглеродистой стали толщиной до 40 мм применяли сопло №1 с гильзой №1. В примененном нами резаке поперечное сечение канала, по которому поступала подогреваемая газовая смесь, было больше по сравнению со стандартным — внутренний диаметр канала 4,4 мм, наружный — 4,9 мм (у стандартного — 4,5 и 4,8 соответственно). Расход водородно-кислородной горючей смеси составлял 1,1…1,3 м3/ч при давлении 0,01…0,04 МПа.

Расстояние между соплом и поверхностью металла 3…5 мм. Следует отметить, что при использовании водородно-кислородной подогревающей смеси скорость резки низкоуглеродистой стали толщиной до 40 мм не ниже скорости ацетилено-кислородной резки.

подогревающего пламени без регулирования характера его горения увеличивается примерно вдвое время подогрева металла до температуры воспламенения. Для сокращения этого времени необходимо вводить в зону нагрева стальную проволоку диаметром 4…8 мм.

При резке с регулированием характера горения подогревающего пламени даже незначительное добавление в гремучий газ паров бензина (при сохранении окислительного характера горения пламени) значительно сокращает время подогрева металла до температуры воспламенения. Так, при резке стали толщиной 30…35 мм указанное время составляет 15…20 с. (что соответствует времени подогрева при ацетилено-кислородной резке).

Таким образом, для газопламенной резки стальных деталей толщиной до 50 мм можно использовать водородно-кислородное подогревающее пламя, получаемое при сжигании горючей смеси, которая вырабатывается ЭВГ. При этом уменьшается количество потребляемого кислорода из баллонов, без снижения производительности резки.

2.1.4. Регулирование характера горения горючей газовой смеси добавкой жидких углеводородных соединений Использование при сварке и пайке металлов горючей газовой смеси, полученной с помощью электролизно-водного генератора, имеет ряд необходимость в дефицитном карбиде кальция, дорогостоящих баллонах и ацетиленовых генераторах[26].

Недостатком водородно-кислородных генераторов является то, что они не позволяют регулировать соотношение получаемых объемов водорода и кислорода. Процесс сгорания полученной смеси из-за подсоса кислорода воздуха имеет окислительный характер.

В зависимости от соотношения 0=(Vо2/Vгор) в водороднокислородной смеси процесс горения принято делить на нормальный, окислительный и наводороживающий.

генераторов, имеет 0=0,5, пламя в средней своей зоне носит окислительный характер. Нейтрализовать действие кислорода на сварочную ванну и добиться нормального или наводороживающего (науглероживающего) протекания процесса можно путем обогащения гремучего газа парми жидких углеводородных соединений.

продувание гремучего газа через слой жидких углеводородов. Выбор соединений, используемых для насыщения гремучего газа, производится с учетом степени насыщения газа их парами, повышения теплотворной способности газовой смеси и минимального вредного воздействия на организм человека.

3. Технологический раздел 3.1. Пайка как технологический процесс Пайка в современном производстве и ремонте техники на ряду со сварной является одним из наиболее распространенных способов по получения неразъемных соединений. [26]. Одно из важнейших достоинств пайки – образование паяного шва при температуре ниже температуры плавления соединяемых металлов.

Из этого следует, что процесс пайки можно производить в условиях общего нагрева изделия и позволяет:

– процесс механизировать и автоматизировать;

получать паяные соединения в малодоступных и скрытых местах производить пайку тонкостенных изделий без деформаций;

получать соединения металлов с металлами, а также металлы с неметаллами;

пайка позволяет получать соединения практически без внутренних быстро разъединять паяные изделия при температуре ниже температуры плавления паяемых материалов;

производить ремонт пайкой в стационарных и полевых условиях;

применять различные источники нагрева паяемого соединения;

сохранять точную форму, размеры и химический состав деталей;

сохранять структуру и механические свойства металла, обеспечить простоту и легкость последующей обработки;

обеспечить низкую себестоимость восстановления деталей;

обеспечить изготовление сложных по конфигурации узлов конструкций, состоящих из множества элементов за один производственный цикл (нагрев);

обеспечить снижение металлоемкости и повышение коэффициента использования материалов;

получать равнопрочные с основным металлом соединения по своей надежности, превышающие в ряде случаев надежность сварных соединений, за счет варьирования размеров соединяемых поверхностей (величины Переход от понимания процессов образования соединения при пайке к управлению качеством паяемых соединений возможен лишь при учете быстро возрастающей информации в области теории, технологии и техники пайки, что требует системного подхода и переработки такой информации для проектирования технологии и технологических процессов. [26] 3.2. Основные понятия о процессе пайки Согласно современным представлениям процесс образования паяных соединений протекает в две стадии: возникновение и развитие физического контакта и образование химической связи между атомами контактирующих поверхностей вследствие квантомеханического взаимодействия их электронных оболочек.[18] При пайке возникновение физического контакта и возбуждение химической связи между атомами на поверхностях достигается на стадии смачивания жидким припоем поверхности паяемого металла. Прочность соединения зависит от типа действующих на контактной поверхности межатомных сил. При слабом взаимодействии, например при физической адсорбции, смачивание приводит к получению относительно малопрочных соединений. Если твердый и жидкий металлы способны к химическому взаимодействию, то смачивание обеспечивает образование прочной связи.

3.3. Классификация способов пайки Современные способы пайки в соответствии с ГОСТ 17349—79 принято классифицировать по следующим признакам: удалению окисной пленки, кристаллизации паяного шва, получению припоя, заполнению зазора припоем, источнику нагрева, наличию давления на паяемые детали, одновременности выполнения паяных соединений. Классификация способов пайки представлена на рисунке 3.2. [3] колпаковые, элеваторные печи и др.

Границы применения. Размеры: толщина деталей 1 – 10 мм.

Материал: углеродистые, низколегированные и высоколегированные стали, медь и твердые сплавы.

Область использования: массовое производство однотипных деталей, автомобилестроение, полупроводниковая и электронная промышленность, холодильников и др. изделий.

Металлы, склонные к азотированию, не следует паять в азотноводородной среде.

Применяются печи непрерывного действия, колпаковые элеваторные, муфельные, безмуфельные и др.

Границы, применения. Размеры: толщина деталей 1 – 10 мм.

Материал: высоколегированные стали, тугоплавкие металлы (титан, тантал, молибден, ниобий и их сплавы), медь,. никель; металлы и сплавы с керамикой, стеклом и графитом.

электроника, приборостроение.

Степень механизации: от средней до высокой.

Параметры пайки: вакуум от 1,33 до 0,01 Па, для нержавеющих сталей 1,33 Па; для сплавов, содержащих титан и алюминий, 0,01 Па. Мощность нагрева 20—500 кВт, продолжительность пайки 3 – 30 мин.

Тип соединения: см. ГОСТ 19249 – 73; ширина зазора 0,05 – 0,2 мм.

Припои: медные, никелевые, серебряные.

Внимание! Не рекомендуется применять припои, содержащие металлы с высокой упругостью паров (цинк, кадмий, магний, бериллий, марганец, Техника пайки. При пайке в вакууме необходима тщательная подготовка поверхности деталей. Сборку паяемых элементов производят в установки деталей в печь ее нагревают и одновременно откачивают воздух.

Скорость нагрева выбирают такой, чтобы исключить растворение паяемого металла. Температура детали на выходе из печи 100 – 200 °С.

Пайка в вакуумных печах применяется для изготовления новых деталей, в ремонтном производстве этот способ не всегда применим в связи с полным нагревом ремонтируемого объекта.

3.3.3. Индукционная пайка Используются высокочастотные установки с ламповым и машинным преобразователями, специальные индукционные установки.

Границы применения. Размеры: при средних частотах (1 – 10 кГц) возможна пайка стали толщиной 5 – 15 мм и меди толщиной 4 – 12 мм; при высоких частотах (0,1—5 МГц) выполняется пайка стали толщиной 0,1 мм и меди толщиной 0,3— 3 мм.

алюминий и другие металлы.

Область использования, массовое производство деталей простой металлообрабатывающая и электротехническая промышленность, изготовление медицинского оборудования и др.

Пайку осуществляют с применением флюсов, защитной атмосферы и При восстановлении радиаторов этот способ не целесообразен из-за дороговизны оборудования.

3.3.4. Пайка электросопротивлением Используются машины для контактной сварки, контактные клещи, сварочные трансформаторы и специальные установки.

Границы применения. Размеры: детали толщиной 1— 20 мм.

Материал: углеродистая сталь, медь, бронза и различные сочетания Область использования: серийное и массовое производство; пайка твердосплавного инструмента, ленточных пил, наконечников проводов, обмоток возбуждения электродвигателей, деталей приборов и электронной Пайка электросопротивлением целесообразна в серийном и в массовом производстве, в ремонтном – мелкосерийном производстве данный способ экономически не выгодно.

3.3.5. Пайка погружением в расплавленные припои Применяются стационарные установки, автоматы роторного типа, комплексно-механизированные линии, установки с электромагнитными нагнетателями припоя.

Границы применения. Размеры: преимущественно мелкие и средние Материал: углеродистые стали, твердые сплавы, медь, латунь, Область использования: массовое производство печатного монтажа, узлов электрооборудования, консервной тары, теплообменников, режущего и бурового твердосплавного инструмента.

Данный способ экономически выгоден, только в массовом серийном производстве.

3.3.6. Пайка погружением в расплавленные соли Применяются печи — ванны тигельные, электродные однофазные с циркуляцией соли, прямоугольные электродные и электродные трехфазные.

Границы применения. Размеры: преимущественно мелкие и средние Материал: углеродистые и конструкционные стали, жаропрочные сплавы, медь, никель, алюминий и их сплавы.

металлорежущего инструмента, корпусов радиоэлектронной аппаратуры из алюминиевых сплавов, медных и алюминиевых теплообменных аппаратов и После пайки и охлаждения до 200—250 °С детали промывают в горячей воде до полного удаления остатков соли и сушат в потоке воздуха или в печи Соли перед загрузкой в печь или ванну должны быть обезвожены, так как в присутствии влаги некоторые компоненты, например, теряют флюсующие свойства.

Данный способ трудоемкий и достаточно дорогостоящий.

периодического действия.

Границы применения. Размеры: толщина деталей 0,2— 2 мм.

Материал: сталь, никель, медь, латунь, цинк и др.

Область использования: ручная и механизированная пайка печатного монтажа, электротехнических изделий, многожильных проводов и ремонт бытовой радио- и электроаппаратуры.

Пайку микропроводов выполняют с помощью микропаяльников типа МЭП мощностью 4—30 Вт. Для печатного монтажа используют паяльники мощностью 25—60 Вт, а для пайки объемного монтажа 50—120 Вт.

Внимание! Во время пайки необходим контроль за температурой паяльника во избежание его перегрева.

Пайка нагретыми штампами, блоками и нагревательными матами Нагрев в специальных штампах удобен при пайке крупногабаритных толстостенных изделий со сложной криволинейной наружной формой, с большой поверхностью спая. Внутренняя поверхность штампов по форме и размерам соответствует наружной форме паяемых деталей.

Нагрев в штампе обеспечивает равномерный прижим паяемых деталей.

Область использования: соединения двух половин самолетных лопастей в их продольном сечении.

Область использования: пайка сильфонного узла в среде водорода, однотипных деталей, в губках электроконтактной сварочной машины.

Нагревательные маты (электрообогревательные «одеяла») удобно использовать для пайки крупногабаритных изделий с плоской внешней формой вместо блоков.

Маты состоят из изолированных друг от друга нихромовых или инконелевых лент. Изоляцией служит мягкая стеклоткань из каолиновых тонкостенном вакуумируемом контейнере. Пневматический прижим паяемых деталей осуществляется с помощью плоского сварного «мешка» из стальной фольги, укрепляемого в контейнере между паяемым изделием и стенкой контейнера. При пайке «мешок» надувают под небольшим давлением В ремонтном производстве перечисленные способы пайки применять не целесообразно, так как их применяют пайки крупногабаритных изделий с большой поверхностью спая.

3.3.9. Пайка с нагревом газовым теплоносителем Область применения: при низкотемпературной пайке печатных плат, В качестве газа используют воздух, аргон, сухой водяной пар и др.

При пайке печатных плат от магистрали повышенного давления газ через нагревательное устройство и сопла рабочих головок попадает к местам пайки на плате, где предварительно располагают припой и флюс.

Термический цикл пайки регулируется по температуре газа и скорости перемещения платы и рабочей головки.

Для пайки медно-латунных радиаторов припоем ПОССу 30–2 в атмосфере сухого водяного пара и продуктов разложения хлористого аммония, состоящая из корпуса шахтного типа с расположением внутри него вертикально-замкнутого транспортирующего конвейера с кассетами, на газогенератором и вентилятором расположен узел ввода активных добавок.

При низкотемпературной пайке или лужении дефектных мест кузовов автомобилей на них после очистки наносят пасту, размягчаемую в потоке горячего воздуха в течение 15–20 с, растирая ее деревянным шпателем и придавая слою пасты требуемую форму. При этом предотвращаются смонтированных на кузове.

Мелкие повреждения радиаторов данным способом восстанавливать 3.3.10. Экзотермическая пайка экзотермической пайке нагрев, а иногда и образование припоя осуществляется в результате экзотермической реакции или агрегатного превращения специальных твердых, жидких или газообразных веществ.

Места пайки могут быть нагреты теплотой, выделяемой в результате экзотермической реакции, протекающей между компонентами специальной экзотермической смеси, состоящей из оксида и металла. Эту смесь в зависимости от состава можно использовать только для нагрева или, если продуктами этой реакции является припой, также и для получения припоя.

Экзотермические смеси применяют для дополнительного локального нагрева изделия и готового припоя по месту пайки, если металл конструкции не должен быть нагрет выше некоторой температуры и в таблице 3. приведены примеры некоторых экзотермических смесей, применяемых для нагрева. Смесь может быть внесена при сборке в виде таблеток, пластинок или нанесена на паяемую поверхность как краска.

Недостаток этого способа – сильное коробление паяемого металла при малой его толщине после нагрева теплотой экзотермической реакции.

При пайке с использованием газообразной экзотермической смеси внутри герметичного контейнера помещают собранное изделие и подают смесь горючего газа и кислорода. Содержание горючего газа должно в 3– производительность труда возрастает в 10–15 раз, улучшается качество паяного шва, не нужны специальные флюсы или защитные атмосферы.

3.3.11. Электролитная пайка погруженного в электролит при прохождении через него электрического Основная причина интенсивного нагрева катода при прохождении постоянного тока через электролит – высокое электрическое сопротивление оболочки из газов и паров, образующейся вокруг катода.

Область использования: для закалки стальных деталей и пайки контактов магнето.

При прохождении постоянного тока через водный электролит, в металлическая ванна, наполненная электролитом), наблюдаются три стадии На первой стадии катод нагревается очень слабо, но при этом происходит электролиз водного раствора с выделением водорода на катоде.

Ионы водорода и пары воды, образующие «рубашку» вокруг катода,– среда, в которой происходят явления, определяющие возможность нагрева катода до требуемой температуры.

способствует местному разобщению электролита и электрода, в результате чего образуются своеобразные жидкие мостики–места соприкосновения электролита с поверхностью катода. При прохождении через эти мостики тока большой плотности происходит нагрев, вскипание электролита и образование паровой фазы. Слой ионов водорода и паров воды оказывает дополнительное электрическое сопротивление; температура катода растет:

электрический режим в этой стадии процесса – неустановившийся, колеблющийся (вторая стадия процесса).

неравномерно, особенно при сложной форме детали, при наличии на ней острых кромок и выступающих частей, на которых плотность тока еще выше, чем в других местах. Нагрев металлов в электролите сопровождается электроэрозионными процессами.

Пайка в электролите имеет преимущество перед другими способами пайки: допускает соединение разнородных металлов, оксиды которых способны восстанавливаться в среде водорода. Большая скорость нагрева при автоматизации процесса может обеспечить большую производительность труда при высоком качестве паяных соединений.

Пайка в электролите легко механизируется, осуществляется без флюса, обеспечивает высокое качество соединения и производительность процесса в предварительной очистки паяемых деталей от масла и пыли (окалину необходимо удалять).

Близкая по производительности к электролитной индукционная пайка требует оборудования более высокой стоимости и сложного по эксплуатации и вредна по излучению. Поэтому электролитная пайка имеет преимущества для деталей из углеродистой стали простой формы и без острых выступов в местах сопряжения.

Пайку мелких деталей стержневого типа в электролите проводят на установке мощностью 10 кВт при напряжении 380 В и массе 400 кг.

3.3.12. Конденсационная пайка Одним из способов пайки по источнику нагрева для очень теплочувствительных миниатюрных приборов электроники является конденсационная пайка, при которой нагрев деталей происходит в результате выделения скрытой теплоты конденсации.

Специальной жидкостью с такими свойствами является химическое вещество перфтотриамиламин (флюоринерт FС-70). Температура кипения и конденсации этой жидкости ~ 215 °С, и поэтому в ее парах (рабочий пар) возможна пайка припоем 55–80 % Sn и Рb – остальное, а также припоями Нагрев паяемых деталей происходит быстро, без изменения их размеров и формы. Простые мелкие детали нагреваются за 10–15 с, а массивные (до Размер зоны пайки с рабочим паром по высоте фиксируется расположением охлаждающего змеевика, конденсирующего пар на заданном Для снижения потерь рабочего пара FС-70 в результате диффузии или конвекции над зоной пайки располагают пар другого инертного вещества – трихлоротрифлуоретана (R 113) с температурой плавления 88 °С и более низкой плотностью, чем рабочий пар. В зоне пайки содержание воздуха настолько мало, что окисление паяемого материала не происходит. Однако при необходимости возможна пайка с достаточно легкоплавким паяльным флюсом. В слой рабочего пара могут диффундировать незначительные количества пара верхнего слоя.

Верхний слой вещества R 113 необходим не только для фиксации рабочей зоны пайки, но также для регулирования ее температуры и защиты от потерь дорогостоящей жидкости FС-70.

При конденсационном (парофазном) нагреве припой и флюс при сборке размещают на паяемом материале. При погружении паяемого металла в паровую подушку над кипящей жидкостью пар конденсируется на поверхности холодного паяемого металла, благодаря чему припой быстро и равномерно нагревается до температуры пайки.

В настоящее время изготовлены полностью автоматизированные установки, пригодные для встраивания в конвейер.

Конденсационная пайка нашла применение для пайки печатных плат, штепсельных разъемов, токопроводников, видеотерминальных узлов, ускорителей электронов в медицинских аппаратах для облучения раковых опухолей. Пайка таких соединений паяльником ухудшает их свойства.

3.3.13. Пайка световым лучом Нагрев сфокусированным световым лучом обладает важными для пайки особенностями: бесконтактностью подвода энергии к паяемому металлу, поэтому источник теплоты и нагреваемую деталь можно располагать на значительном расстоянии; возможностью нагрева металлов независимо от их электрических и магнитных свойств и легкостью его регулирования и управления: проведением процесса через прозрачные контейнеры в контролируемой атмосфере и в вакууме, а при достаточном расстоянии между источником и деталью – на воздухе с флюсом. При таком нагреве осуществим визуальный контроль процесса пайки.

В качестве источника лучистой энергии используют мощные дуговые ксеноновые лампы ДСКР3000, ДСКР5000 и ДСКР20000 и менее мощные кварцевые лампы (йодные или галогенидные) КД220-1000, КД212-1000.

Оптическая система концентратора состоит из эллиптического зеркала и отражателя, контротражателя и конденсатора. Применяют точечные или щелевые излучатели. Диаметр пятна нагрева 4–15 мм.

При бесфлюсовой пайке может быть применена общая защита от окисления в потоке инертного, активного газов или в вакууме, а также местная защита – в потоке инертного газа, поступающего к месту нагрева через кольцевое сопло.

Перед пайкой в камере припой вводят предварительно в зазор или укладывают у зазора; возможна механическая подача припоя.

При флюсовой пайке с нагревом фокусированным световым лучом необходимо удаление нагреваемого объекта от отражателя примерно на 250– 200 мм, так как пары припоя могут повредить оптическую систему установки. При пайке с местным нагревом деталей с разной толщиной стенки сначала нагревают деталь большей массы.

3.3.14. Пайка инфракрасными лучами Пайка инфракрасными лучами предложена впервые в 60-х годах и успешно используется в промышленности. В качестве источника излучения нашли применение галогенокварцевые лампы.

10-3 – 0,8 м используют для локального нагрева при пайке, но чаще всего для общего нагрева. Применяют йодные лампы накаливания, наполненные аргоном под давлением 798 Па и парами иода (1–2 мг).

Для концентрированного нагрева небольших участков используют малогабаритные лампы типа КИМ (масса лампы 3,5 г), работающие в любом пространственном положении. Эти лампы наполнены ксеноном под остаточным давлением 0,86 МПа с йодным наполнителем (0,1–0,2 мг).

Для наиболее полного использования мощности ламп применяют водоохлаждаемые рефлекторы из коррозионной стали, рабочая поверхность которых покрыта серебром или чистым алюминием.

При этом необходимо учитывать неблагоприятные воздействия паров легкоиспаряющихся компонентов припоев и флюсов, вследствие чего ресурс ламп может сокращаться из-за помутнения зеркала рефлекторов и кварцевых колб ламп (при нагреве выше 1000 °С). По этой же причине недопустимо на поверхность рефлектора стекание излишков жидкого флюса, который необходимо для этого строго дозировать.

Для высокотемпературной пайки (ниже 1000 °С) тонкостенных изделий относительно простой формы используют специальные установки с набором кварцевых ламп, например, типа УПТ. Нагрев паяемого изделия в тонкостенном стальном контейнере возможен одновременно с одной или нескольких сторон.

3.3.15. Пайка электронным лучом Процесс нагрева электронным лучом основан на использовании кинетической энергии электронов, быстро движущихся в глубоком вакууме. Сжатый в магнитных и электростатических фокусирующих линзах поток электронов перемещается с большой скоростью от катода к аноду в сильном электрическом поле.

Кинетическая энергия соударения электронов с поверхностью детали анода превращается в тепловую, что приводит к ее нагреву.

Существенные недостатки способа – сложность установок из-за наличия вакуума и управляющих устройств высокой точности, их высокая стоимость, а также низкая производительность процесса пайки. Таким коррозионно-стойкой стали никелевыми или Cu–Ni–Mn припоем ВПр-2.

автоматическом режиме.

Сканирующим электронным лучом осуществлена, например, пайка стальных теплообменников с трубной доской, при которой нагревается лишь трубная доска и концы вертикально расположенных трубок и поэтому предотвращается перетекание припо 13402200900 мм. Мощность установки 30 кВт. При пайке электронный луч через отверстие в аноде 3.3.16. Пайка лазером применяемых для технологических целей, диапазон длины волн составляет обычно 0,4–10,6 мкм.

обладающих высокой чувствительностью к перегреву. Важнейшие его преимущества – локальный концентрированный нагрев и точное дозирование тепловой энергии.

При лазерной пайке происходит локальный равномерный нагрев припоя без перегрева. Скорость нагрева паяемого материала достигает 1010 °С/с, скорость охлаждения после пайки – 106 °С/с при градиенте температуры °С/см, что обеспечивает минимальное нарушение состояния основного материала рядом с паяным швом и высокую степень неравновесности структуры шва. В этих условиях в шве образуется частично или полностью аморфная структура твердых растворов. Все это способствует повышению механических свойств паяного соединения.

При пайке фокус светового потока располагается несколько выше места соединения. При этом формируется кольцевая зона с более высокой концентрацией энергии, что позволяет интенсивно нагревать паяемый участок, сохраняя изделие достаточно холодным.

Применение Nd-лазера более рационально, чем СО-лазера, из-за меньшей длины световой волны, что упрощает фокусирование светового луча. Лазерная техника в сочетании с микропроцессорами позволяет автоматизировать процесс пайки, улучшить качество соединения и снизить себестоимость продукции.

При низкотемпературной пайке лазером детали, подлежащие пайке, предварительно нагревают, например на плите. Температура нагрева детали близка к температуре плавления припоя. Лазерный луч фокусируется только в участках размещения припоя. При этом экономится энергия основного источника, так как она расходуется только на расплавление припоя;

снижается мощность источника, предотвращается тепловое повреждение паяемого материала.

Преимущества пайки лазером проявляются при пайке малых деталей, когда необходим кратковременный нагрев, точное позиционирование, локальный подвод теплоты, или в случае труднодоступности места пайки.

Область применения – очень мелкие конденсаторы, элементы печатных плат, бумажные конденсаторы, токопроводящие пластины, токоприемники на цоколе лампы, соединения контактов интегральных схем и др.

Пайка лазером – дорогой способ. Тем не менее чрезвычайно высокая скорость нагрева и возможность управления процессом посредством компьютера делают его применение при пайке большого числа идентичных мелких деталей весьма перспективным. Лазерная пайка выполняется под микроскопом в чрезвычайно тонком поперечном сечении. Наиболее удобно использовать этот способ в вакууме или в защитных и инертных атмосферах или активных газах в смеси с аргоном или гелием. Применение флюсов и легкоиспаряющихся связок паст нежелательно.

Нагрев теплотой электрической дуги нашел применение при пайке мелких деталей в приборостроении.

может возбуждаться между фольгой припоя, заложенной в зазор между соединяемыми деталями и угольным или графитовым электродом, между паяемым изделием и электродом из припоя, между двумя угольными электродами, закрепленными в приспособлении.

Источниками питания дуги служат сварочные машины, понижающие трансформаторы или блоки аккумуляторных батарей.

Этот способ применяют, например, при пайке медных статорных обмоток фазных роторов медно-фосфористым припоем (7 %Р, остальное Припой в виде кусочков фольги площадью 4–6 мм2 укладывают в зазор между паяемыми деталями. Угольные (диаметром 10–12 мм) или графитовые (диаметром 6–8 мм) электроды, применяемые при пайке, должны быть изготовлены из чистого угля или графита. Электроды имеют конусную форму: длина конусной части равна двум диаметрам электрода.

Нагрев электрической дутой может быть использован при пайке не только средне- и высокоплавкими, но и легкоплавкими припоями. При этом припои не должны содержать компонентов, обладающих высоким давлением пара, таких, как цинк и кадмий, выгорающих и испаряющихся под тепловым действием дуги.

При дуговой пайке цветных металлов используют отрыв капель электромагнитного поля. В качестве плавящегося электрода применяют медь, серебро, бронзу. Этот метод обеспечивает высокую стабильность массы капель припоя. Температуру капель припоя можно регулировать путем задержки переноса капли после включения дуги.

Применение дуговой пайки алюминия и его сплавов с изменением полярности электрического тока и подачей в зону пайки инертного газа позволяет осуществить бесфлюсовую пайку преимущественно стыкового соединения. Припой применяют в виде проволоки. Дуговая пайка в вакууме была успешно использована для пайки рабочих лопаток газотурбинных двигателей из жаропрочных сплавов.

3.3.18. Газопламенная пайка Применяются горелки, работающие на ацетилене, пропане и бытовом газе, установки для механизированной газопламенной пайки.

Границы, применения. Размеры: детали любой формы толщиной 1— Материал: углеродистые и низколегированные стали, серый чугун, медь, никель, медно-никелевые сплавы, алюминий, серебро, золото и др.

Область использования: мелкосерийное и массовое производство;

изготовление трубопроводов, теплообменников, деталей автомобилей, электротехнических и ювелирных изделий, устранение дефектов чугунного и алюминиевого литья.

Степень механизации: от малой до высокой.

Параметры пайки: температура пайки выбирается на 30 – 50°С выше температуры применяемого припоя, избыточное давление пропана 100 – кПа, ацетилена 60 – 80 кПа, бытового газа 30 кПа. Продолжительность пайки Тип соединения: см. ГОСТ 19249 – 73; ширина 0,1 – 0,3 мм.

Флюсы: выбираются в зависимости от температуры пайки и припоя;

при массовом производстве используют газообразные флюсы.

Техника пайки. Перед пайкой необходима предварительная подготовка поверхности деталей. Пайку выполняют с применением флюсов за исключением соединений из меди, паяных серебряно-медно-фосфористыми и медно-фосфористыми самофлюсующими припоями. При нагреве изделий горелками используют факел пламени на расстоянии ~ 10 мм от конца ядра.

обеспечивающие мягкий и равномерный нагрев. Пайка медно-цинковыми припоями качественно получается при нагреве окислительным пламенем за счет уменьшения испарения цинка. При нагреве нержавеющих сталей рекомендуется нормальное пламя с целью исключения образования карбидов хрома, способствующих развитию межкристаллитной коррозии. При пайке разнородных и разнотолщинных материалов пламя направляют на деталь, имеющую большую теплопроводность и массу.

Внимание! При пайке необходим контроль за строением факела пламени с целью исключения копоти, ухудшающей растекание припоя.

Газопламенная пайка позволяет паять практически все черные и цветные металлы, изделия любой сложности конфигурации.

Имеющиеся технологии восстановления радиаторов сваркой и пайкой с использованием ацетилена, пропана и природного газа дорогостоящие и при этом загрязняет окружающую среду продуктами сгорания.

водородно-кислородной смеси, сдерживается отсутствием технологии и рациональных режимов пайки.

Вопросами применения электролизеров в технологических процессах пайки и сварки занимались в своих работах: В.Н. Корж, А.Н. Шашков, Н.Н.

Клебанов, Е.С. Щетенков, и другие.

3.3.19. Оборудование для использования водородно-кислородной смеси.

Переносной газосварочный аппарат МБВ Аппарат МБВ-500 предназначен для сварки, пайки и резки черных, цветных, драгоценных металлов и их сплавов толщиной до 2,5 мм, а также для работ с пластмассами, стеклом, керамикой и другими материалами, требующими высокотемпературного нагрева в ограниченном объеме. В качестве горючего состава используется водородно-кислородная газовая смесь, обогащенная парами горючего углеводородного соединения — флюса (см. рисунок 3.1.).

Производительность макс. — 400 л/час газовой смеси;

Время готовности аппарата к работе – не более 90 сек, Время непрерывной работы – не менее 4 часов, Заправочные количества используемых компонентов:

— воды дистиллированной (водяной затвор) – 0,15 л;

В качестве электролита используется 20% раствор щелочи КОН, (ГОСТ 9285-79) в дистиллированной воды (ГОСТ 6209-72), в качестве флюса— легкоиспаримые горючие углеводородные жидкости бензин всех марок, метанол, спирт и другие.

Горелка аппарата имеет защиту от обратного удара и снабжена мундштуками стандартных горелок №0, № 1.

В аппарате предусмотрены плавная регулировка степени обогащения флюсом водородно-кислородной газовой смеси и плавная регулировка подачи газовой смеси на выход горелки.

Рисунок 3.1. – Установка сварочная водородно-кислородная МБВ- соединений между собой обеспечивает герметичность аппарата.

На лицевой стороне аппарата размещены три указателя уровня:

электролита, воды, флюса; штуцер выхода газа; регулятор подачи флюса; манометр; трехклавишный переключатель давления газа; амперметр;

пятиклавишный переключатель режима работы; выключатель сети питания с индикатором; клемма заземления и шнур питания (рисунок 3.2.).

На задней стенке аппарата расположены два вентилятора, штуцер для слива-залива электролита, предохранители. (рисунок 3.3.).

закрываются съемными крышками. В переднюю крышку укладывается шнур Водородно-кислородная газовая смесь в аппарате образуется в процессе электролиза (рис.3.4.).

Процесс электролиза в электролизной камере (в дальнейшем— камера) начинается при включении питания, выборе давления газа и одного из режимов работы соответствующими переключателями на лицевой стороне аппарата. Минимальную производительность аппарат имеет в положении режим работы «I», максимальную—в положении «4». Клавиша «0»— отключает все режимы работы.

соединенных герметичных микрокамер, образованных между вертикально расположенными пластинами—электродами и резиновыми прокладками.

Пластины—электроды имеют отверстия для прохождения газа и электролита. Выступающие за пределы микрокамер поверхности пластин — электродов выполняют роль радиаторов.

Величина давления газа в камере определяется датчиком давления, установленным на правой стенке камеры. При достижении выбранного выключается и показание амперметра падает до нуля. Процесс электролиза и, следовательно, выработка газовой смеси прекращается. При небольшом уменьшении давления цепь электропитания восстанавливается и процесс электролиза возобновляется.

Периодичность и продолжительность включенного состояния камеры определяется расходом газовой смеси.

Блок банок состоит из трех емкостей, соединенных между собой и с другими узлами аппарата герметичными пневмопроводами:

отстойника электролита, водяного затвора и обогатителя:

— отстойник электролита предназначен для осаждения и возврата в электролизную камеру мелких капель электролита, захваченных потоком электролизной камере;

Рисунок 3.2 – Панель управления установки МВБ – 1 — дренажное отверстие обогатителя (флюса) 2 — дренажное отверстие водяного затвора (воды) 3 — дренажное отверстие отстойника (электролита) Рисунок 3.4. – Схема пневматическая аппарата МБВ- — водяной затвор служит для предотвращения распространения пламени в отстойник и электролизную камеру в случае обратного удара (от горелки в аппарат).

На водяном затворе расположен указатель уровня воды;

углеводородным соединением — флюсом и предназначен для изменения характера и температуры пламени. На обогатителе расположен указатель Выходной клапан расположен на лицевой панели и предназначен:

— для автоматического перекрытия выхода газовой магистрали аппарата при отсоединении штуцера шланга горелки;

— для предотвращения обратного удара, в случае проникновения пламени в шланг горелки.

Горелка через шланг со штуцером подсоединяется к выходному клапану аппарата и позволяет получать факел высокотемпературного пламени необходимой мощности за счет выбора рабочего давления газа в аппарате и использования сменных наконечников с различными диаметрами выходных отверстий. Мощность факела пламени регулируется также запорным вентилем, расположенным на горелке.

На выход горелки газовая смесь подается при открытии вентиля горелки. Поджигание газа рекомендуется осуществлять зажигалкой, предварительно убедившись в наличии потока газа из мундштука.

Прекращение подачи газа и гашение пламени осуществляется плавным уменьшением подачи газа, а затем резким, но не сильным поворотом запорного вентиля горелки до закрытого состояния.

Для предотвращения «обратных ударов» пламени горелка также снабжена соответствующей защитой.

Переносной газосварочный аппарат «Димет»

Технология нанесения металлических покрытий сверхзвуковой струей сжатого воздуха получила название «ДИМЕТ». Такое же название имеет и оборудование, с помощью которого такие покрытия можно наносить.

Визуально формирование покрытия выглядит как «наращивание» металла на дефектное место.

эксплуатационными свойствами и могут иметь любую толщину. Одной из главных особенностей технологии является то, что детали в зоне нанесения покрытий не нагреваются выше 100° С, т.е. в обрабатываемой детали не возникают деформации и напряжения. Возможно нанесение нескольких металлов: алюминия, цинка, меди, никеля, баббитов и др. Для работы оборудования необходим сжатый воздух и электросеть 220 В. Нанесение покрытий должно проводиться в пылезащитной камере.

технологическое удобство нанесения металлических покрытий не требуют высокой квалификации оператора и делают эту технологию доступной и крупным предприятиям, и небольшим производствам. За последние годы более 1500 портативных установок серии «ДИМЕТ» нашли применение в производстве и ремонте машин и механизмов в России и за рубежом Широкое внедрение оборудования показало высокую эффективность автомобильной техники, который трудно или невозможно провести с помощью других технологий.

Рис.3.6. Восстановление деталей установкой «Димет»

Очень просто «наращивается» металл при ремонте повреждений всех механическими повреждениями или коррозией. Важно отметить, что технология позволяет ремонтировать тонкостенные алюминиевые детали (трубки, теплообменники и др.), что невозможно сделать никаким другим способом. Технология «ДИМЕТ» успешно сочетается с аргоновой сваркой и сваркой чугуна, позволяя легко герметизировать некачественные сварные Некоторые примеры ремонта, выполняемого с помощью оборудования подшипников: посадочных мест; плоскости прилегания картера сцепления к БЦ; герметизация трещин и пробоин БЦ.

• Ремонт головок блоков цилиндров: устранение прогаров, сколов, коррозии привалочных плоскостей; герметизация трещин и пробоин.