Технология газовой сварки металла

Суть газовой сварки

Сварка – это самый надежный и популярный метод скрепления двух металлических деталей в одно целое. Он может производиться несколькими видами, одним из которых является газовая сварка. Рассмотрим подробнее преимущества и недостатки такого метода, область применения данного вида соединения и материалы, которые нужны для пайки газовой сваркой.

Определение газовой сварки

Газовая сварка металлов – это такой способ соединения их, при котором используются газы для создания высокой температуры. Чаще всего используется кислород и ацетилен, хотя возможны и другие варианты. Ведущая роль здесь отводится пламени, ведь именно от него и зависит высота температуры и возможность расплавления разных типов металлов. Пламя состоит из трех зон: ядра (где распадается ацетилен), восстановительной зоны (в которой окисляется углерод и водород) и факела (область полного сгорания газов). Их бывает три вида (в зависимости от соотношения газов – ацетилена и кислорода):

нормальное пламя, при котором осуществляется подача газов в равных пропорциях. Оно характеризуется синим цветом всех трех зон, при чем восстановительная имеет яркий синий цвет;
науглероживающее пламя свидетельствует о недостатке кислорода и характеризуется ярко-желтым факелом;
окислительное – это то, которое возникает при недостатке ацетилена, при котором пламя бледное и короткое.

Для работы газовой сваркой мастер регулирует подачу рабочих газов в зависимости от пламени, показателем которого является их цвет. От типа пламени зависит температура, которая воздействует на металл. Обычно это свыше 3000 градусов, что позволяет плавить и резать различные виды изделий.

Газовая сварка и резка металлов производится обычно на нормальном пламени, при котором ацетилен и кислород подаются в равных количествах. Если же цвет огня меняется, необходимо подкорректировать настройки.

Область применения газосварки

Газовая сварка металлов может реализовываться несколькими способами:

газопламенная сварка происходит с помощью присадочной проволоки, которая плавится вместе с основными деталями и заполняет зазор между ними;
газопрессовая сварка отличается отсутствием присадочной проволоки, а скрепление происходит с помощью плотного соединения расплавленных кромок.

Газопламенная сварка используется не для всех типов металла. Преимущественное применение она нашла на следующих:

жесть и тонколистовая сталь, толщиной не более 5 мм;
цветные металлы;
чугун;
инструментальная сталь.

Все эти металлы имеют одну общую черту – они требуют мягкого и плавного нагрева, который и обеспечивается газовой сваркой.

Газовая сварка и резка металлов нашла широкое применение во многих отраслях промышленного и бытового использования. Благодаря постепенному нагреву детали, она не деформируется и такой способ считается одним из лучших для тонких металлов. Главное – правильно отрегулировать подачу газа и наладить пламя. Это делается следующим образом: открываются полностью вентили кислорода и ацетилена и поджигается горелка (спичкой/зажигалкой). Регулировка происходит вентилем ацетилена на полностью открученном кислороде.

Сущность газовой сварки можно рассмотреть на рисунке ниже:

Применяемые газы и их особенности

Чаще всего для газопламенной сварки применяется специфический газ ацетилен (C₂H_2). Он характеризуется резковатым запахом и добывается при реакции карбида кальция с водой (в промышленных условиях). При температуре выше 335 градусов он загорается. В сочетании с кислородом, температура воспламенения ниже – 297 градусов минимум.

Основным газом для газопрессовой сварки является кислород, который смешивают с C₂H_{2 в равных} пропорциях. Он всегда реализуется в баллонах синего цвета. С помощью шланга к горелке подключается кислород и подается на маленьком давлении, не более 4 атм. В отверстие рядом подключается C₂H_{2. в горелке есть специальный} механизм для смешивания газов и через наконечник уже выходит концентрат для процесса сварки.

Газовая сварка и резка металлов может осуществляться не только с помощью ацетилена. Вместо него допустимо применение других газов в жидком и паровом виде. Самые популярные заменители ацетилена:

Пары керосина (коэффициент замены ацетилена – 1:1)
Пропан (коэффициент замены ацетилена – 1:0,6)
Метан (коэффициент замены ацетилена – 1:1,6)
Водород (коэффициент замены ацетилена – 1:5,2)

Важно: при газопламенной сварке стальных изделий метаном или пропаном нужно использовать проволоку с повышенным концентратом марганца и кремня.

Для качественного расплавления металла рекомендуется, чтобы температура воздействия была в два раза выше температуры плавления этого металла.

Преимущества и недостатки

Варить газовой методикой не сложно, но она, как и электродуговая, полуавтоматическая или аргонная сварка имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества газового соединения:

это идеальный способ сваривания меди, латуни и чугуна;
обработке поддаются материалы с разным уровнем плавления, за счет высокой температуры, образующейся в результате горения;
варить можно в любом месте, так как не требуется специального оборудования или электрической розетки;
при использовании качественной придаточной проволоки и правильно подобранному пламени, получаются качественные и красивые швы (широко используются для соединения комплектующих в трубопроводах);
рабочее изделие греется медленно, что позволяет избежать деформации или пропала, как в случае с полуавтоматической сваркой или при использовании электрода).

Кроме положительных моментов, сущность газовой сварки имеет и несколько недостатков:

зона прогрева достаточно широка, то есть нагревается не только зона шва, но и большая площадь вокруг нее. Это может нанести вред изделию;
невозможность работы с деталями, толщина которых превышает 5 мм;
крайне не рекомендуется производить газопламенную сварку «внахлест», это приведет к деформации места сплавления;
высокая опасность работы, так как газы образуют химическую смесь, которая имеет свойство воспламеняться.

Техника и технология газовой сварки

Чтобы газопламенная сварка порадовала в результате качественным швом, необходимо придерживаться всех рекомендаций и четко блюсти технологию работы. Для начала необходимо подготовить кромки изделий в районе будущего шва, то есть очистить от различных примесей и загрязнений. Это можно сделать при помощи наждачной бумаги или механической железной щеткой. Технология газовой сварки и резки металла выбирается заранее, перед началом процесса.

Техника газовой сварки делится на два метода:

правый способ сварки характеризуется движением горелки слева направо. При этом огненное пламя направляется на сваренный участок, а придаточный материал ведется следом за ним.
левый способ сварки, соответственно, выполняется наоборот – справа налево. Проволока продвигается впереди пламени, которое направлено на еще не соединенные кромки деталей.

Правый способ сварки менее популярен, так как левый и видно лучше мастеру, и обеспечивает качественный прогрев. Хотя при правом, коэффициент полезного действия на 20% выше, а расход газа меньше.

Способы газовой сварки

Особое внимание требуется уделить выбору присадочной проволоки. Она зависит от толщины металла, который нужно сварить. При левом способе, диаметр присадочной проволоки d=S/2+1 мм, а при правом d-S/2 мм, где S — толщина свариваемого изделия (в миллиметрах).

Техника и технология газовой сварки выбирается, отталкиваясь от нескольких факторов:

толщина изделия;
положение детали и ширина шва;
предпочтения мастера;
используемые газы.

Технология газовой сварки

Газовая сварка сравнительно проста, не требует сложного, дорогого оборудования и источника электроэнергии.

Недостатком газовой сварки является меньшая по сравнению с дуговой скорость нагрева металла и большая зона теплового воздействия на металл. При газовой сварке концентрация тепла меньше, а коробление свариваемых деталей больше.

Вследствие сравнительно медленного нагрева металла пламенем и невысокой концентрации тепла производительность газовой сварки снижается с увеличением толщины свариваемого металла. Например, при толщине стали 1 мм скорость газовой сварки составляет около 10 м/ч, при толщине 10 мм — только 2 м/ч. Поэтому газовая сварка стали толщиной свыше 6 мм менее производительна, чем дуговая сварка.

Стоимость ацетилена и кислорода выше стоимости электроэнергии, поэтому газовая сварка обходится дороже электрической. К недостаткам газовой сварки относится также взрывоопасность и пожароопасность при нарушении правил обращения с карбидом кальция, горючими газами и жидкостями, кислородом, баллонами со сжатыми газами и ацетиленовыми генераторами. Газовую сварку применяют при следующих работах: изготовлении и ремонте изделий из стали толщиной 1-3 мм; сварке сосудов и резервуаров небольшой емкости, заварке трещин, вварке заплат и пр.; ремонте литых изделий из чугуна, бронзы, силумина; сварке стыков труб малых и средних диаметров; изготовлении изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни и свинца; изготовлении узлов конструкций из тонкостенных труб; наплавке латуни на детали из стали и чугуна; соединении ковкого и высокопрочного чугуна с применением присадочных прутков из латуни и бронзы, низкотемпературной сварке чугуна.

Газовой сваркой можно соединять почти все металлы, применяемые в технике. Чугун, медь, латунь, свинец легче поддаются газовой сварке, чем дуговой.

ТЕХНИКА ГАЗОВОЙ СВАРКИ

Газовой сваркой можно выполнять нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные швы. Наиболее трудно выполнять потолочные швы, так как в этом случае сварщик должен поддерживать и распределять по шву жидкий металл, используя давление газов пламени. Наиболее часто газовой сваркой выполняют стыковые соединения, реже угловые и торцовые соединения. Газовой сваркой не рекомендуется выполнять соединения внахлестку и тавровые, так как они требуют интенсивного нагрева металла и сопровождаются повышенным короблением изделия.

Читать еще: Технология выполнения сварочных работ

Отбортованные соединения тонкого металла сваривают без присадочной проволоки. Применяют прерывистые и непрерывные швы, а также швы однослойные и многослойные. Перед сваркой кромки тщательно очищают от следов масла, краски, ржавчины, окалины, влаги и прочих загрязнений.

В табл. 10 показана подготовка кромок при газовой сварке углеродистых сталей стыковыми швами.

ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ГОРЕЛКИ ПРИ СВАРКЕ

Пламя горелки направляют на свариваемый металл так, чтобы кромки металла находились в восстановительной зоне, на расстоянии 2—6 мм от конца ядра. Касаться расплавленного металла концом ядра нельзя, так как это вызовет науглероживание металла ванны. Конец присадочной проволоки также должен находиться в восстановительной зоне или быть погруженным в ванну расплавленного металла. В том месте, куда направлен конец ядра пламени, жидкий металл давлением газов слегка раздувается в стороны, образуя углубление в сварочной ванне.

Скорость нагрева металла при газовой сварке можно регулировать, изменяя угол наклона мундштука к поверхности металла. Чем больше этот угол, тем больше тепла передается от пламени металлу и тем быстрее он будет нагреваться. При сварке толстого или хорошо проводящего тепло металла (например, красной меди) угол наклона мундштука а берут больше, чем при сварке тонкого или с низкой теплопроводностью. На рис. 86, а показаны углы наклона мундштука, рекомендуемые при левой (см. § 4 этой главы) сварке стали различной толщины.

На рис. 86, б показаны способы перемещения мундштука по шву. Основным является перемещение мундштука вдоль шва. Поперечные и круговые движения являются вспомогательными и служат для регулирования скорости прогрева и расплавления кромок, а также способствуют образованию нужной формы сварного шва.

Способ 4 (см. рис. 86, б) применяют при сварке тонкого металла, способы 2 и 3 — при сварке металла средней толщины. Во время сварки нужно стремиться к тому, чтобы металл ванны всегда был защищен от окружающего воздуха газами восстановительной зоны пламени. Поэтому способ 1, при котором пламя периодически отводится в сторону, применять не рекомендуется, так как при нем возможно окисление металла кислородом воздуха.

ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ГАЗОВОЙ СВАРКИ

Левая сварка (рис. 87, а). Этот способ наиболее распространен. Его применяют при сварке тонких и легкоплавких металлов. Горелку перемещают справа налево, а присадочную проволоку ведут впереди пламени, которое направляют на несваренный участок шва. На рис. 87, а внизу показана схема движения мундштука и проволоки при левом способе сварки. Мощность пламени при левой сварке берут от 100 до 130 дм 3 ацетилена в час на 1 мм толщины металла (стали).

Правая сварка (рис. 87, б). Горелку ведут слева направо, присадочную проволоку перемещают вслед за горелкой. Пламя направляют на конец проволоки и сваренный участок шва. Поперечные колебательные движения производят не так часто, как при левой сварке. Мундштуком делают незначительные поперечные колебания; при сварке металла толщиной менее 8 мм мундштук передвигают вдоль оси шва без поперечных движений. Конец проволоки держат погруженным в сварочную ванну и перемешивают им жидкий металл, чем облегчается удаление окислов и шлаков. Тепло пламени рассеивается в меньшей степени и используется лучше, чем при левой сварке. Поэтому при правой сварке угол раскрытия шва делают не 90°, а 60-70°, что уменьшает количество наплавляемого металла, расход проволоки и коробление изделия от усадки металла шва.

Правой сваркой целесообразно соединять металл толщиной свыше 3 мм, а также металл высокой теплопроводности с разделкой кромок, как, например, красную медь. Качество шва при правой сварке выше, чем при левой, потому что расплавленный металл лучше защищен пламенем, которое одновременно отжигает наплавленный металл и замедляет его охлаждение. Вследствие лучшего использования тепла правая сварка металла больших толщин экономичнее и производительнее левой — скорость правой сварки на 10—20% выше, а экономия газов составляет 10-15%.

Правой сваркой соединяют сталь толщиной до 6 мм без скоса кромок, с полным проваром, без подварки с обратной стороны. Мощность пламени при правой сварке берут от 120 до 150 дм 3 ацетилена в час на 1 мм толщины металла (стали). Мундштук должен быть наклонен к свариваемому металлу под углом не менее 40°.

При правой сварке рекомендуется применять присадочную проволоку диаметром, равным половине толщины свариваемого металла. При левой сварке пользуются проволокой диаметром на 1 мм больше, чем при правой сварке. Проволока диаметром более 6—8 мм при газовой сварке не применяется.

Сварка сквозным валиком (рис. 88). Листы устанавливают вертикально с зазором, равным половине толщины листа. Пламенем горелки расплавляют кромки, образуя круглое отверстие, нижнюю часть которого заплавляют присадочным металлом на всю толщину свариваемого металла. Затем перемещают пламя выше, оплавляя верхнюю кромку отверстия и накладывая следующий слой металла на нижнюю сторону отверстия, и так до тех пор, пока не будет сварен весь шов. Шов получается в виде сквозного валика, соединяющего свариваемые листы. Металл шва получается плотным, без пор, раковин и шлаковых включений.

Сварка ванночками. Этим способом сваривают стыковые и угловые соединения металла небольшой толщины (менее 3 мм) с присадочной проволокой. Когда на шве образуется ванночка диаметром 4-5 мм, сварщик вводит в нее конец проволоки и, расплавив небольшое количество ее, перемещает конец проволоки в темную, восстановительную часть пламени. При этом он делает мундштуком круговое движение, перемещая его на следующий участок шва. Новая ванночка должна перекрывать предыдущую на 1/3 диаметра. Конец проволоки во избежание окисления нужно держать в восстановительной зоне пламени, а ядро пламени не должно погружаться в ванночку во избежание науглероживания металла шва. Сваренные этим способом (облегченными швами) тонкие листы и трубы из малоуглеродистой и низколегированной стали дают соединения отличного качества.

Многослойная газовая сварка. Этот способ сварки имеет ряд преимуществ по сравнению с однослойной: обеспечивается меньшая зона нагрева металла; достигается отжиг нижележащих слоев при наплавке последующих; обеспечивается возможность проковки каждого слоя шва перед наложением следующего. Все это улучшает качество металла шва. Однако многослойная сварка менее производительна и требует большего расхода газов, чем однослойная, поэтому ее применяют только при изготовлении ответственных изделий. Сварку ведут короткими участками. При наложении слоев нужно следить за тем, чтобы стыки швов в различных слоях не совпадали. Перед наложением нового слоя нужно проволочной щеткой тщательно очистить поверхность предыдущего от окалины и шлаков.

Сварка окислительным пламенем. Этим способом сваривают малоуглеродистые стали. Сварку ведут окислительным пламенем, имеющим состав

Для раскисления образующихся при этом в сварочной ванне окислов железа применяют проволоки марок Св-12ГС, Св-08Г и Св-08Г2С по ГОСТ 2246— 60, содержащие повышенные количества марганца и кремния, которые являются раскислителями. Данный способ повышает производительность на 10—15%.

Сварка пропан — бутан-кислородным пламенем . Сварка ведется при повышенном содержании кислорода в смеси

с целью повышения температуры пламени и увеличения провара и жидкотекучести ванны. Для раскисления металла шва применяют проволоки Св-12ГС, Св-08Г, Св-08Г2С, а также проволоку Св-15ГЮ (0,5—0,8% алюминия и 1 — 1,4% марганца) по ГОСТ.

Исследованиями А. И. Шашкова, Ю. И. Некрасова и С. С.Ваксман установлена возможность использования в данном случае обычной малоуглеродистой присадочной проволоки Св-08 с раскисляющим покрытием, содержащим 50% ферромарганца и 50% ферросилиция, разведенного на жидком стекле. Вес покрытия (без учета веса жидкого стекла) составляет 2,8—3,5% к весу проволоки. Толщина покрытия: 0,4-0,6 мм при использовании проволоки диаметром 3 мм и 0,5—0,8 мм при диаметре 4 мм. Расход пропана 60-80 л/ч на 1 мм толщины стали, в = 3,5, угол наклона прутка к плоскости металла составляет 30-45°, угол разделки кромок 90°, расстояние от ядра до прутка 1,5—2 мм, до металла 6-8 мм. Этим способом можно сваривать сталь толщиной до 12 мм. Лучшие результаты получены при сварке стали толщиной 3-4 мм. Проволока Св-08 с указанным покрытием является полноценным заменителем более дефицитных марок проволоки с марганцем и кремнием при сварке пропан-бутаном.

Особенности сварки различных швов. Горизонтальные швы сваривают правым способом (рис. 89, а). Иногда сварку ведут справа налево, держа конец проволоки сверху, а мундштук снизу ванны. Сварочную ванну располагают под некоторым углом к оси шва. При этом облегчается формирование шва, а металл ванны удерживается от стекания.

Вертикальные и наклонные швы сваривают снизу вверх левым способом (рис. 89, б). При толщине металла более 5 мм шов сваривают двойным валиком.

При сварке потолочных швов (рис. 89, в) кромки нагревают до начала оплавления (запотевания) и в этот момент вводят в ванну присадочную проволоку, конец которой быстро оплавляют. Металл ванны удерживается от стекания вниз прутком и давлением газов пламени, которое достигает 100-120 гс/см 2 . Пруток держат под небольшим углом к свариваемому металлу. Сварку ведут правым способом. Рекомендуется применять многослойные швы, свариваемые в несколько проходов.

Сварку металла толщиной менее 3 мм с отбортованными кромками без присадочного металла производят спиралеобразными (рис. 89, г) или зигзагообразными (рис. 89, д) движениями мундштука.

Автор: Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2011.05.31

Технология газовой сварки металлов: материалы, техника

Такому способу соединения металлических деталей, как газовая сварка, уже более сотни лет. На протяжении этого времени данная технология продолжает успешно совершенствоваться, хотя другие методы сварки, в которых используется электрическая дуга, развиваются более активно и вытесняют сварку, в которой используется газовая горелка.

Читать еще: Технология работы по дереву

Плюсы и минусы газовой сварки

Такой метод соединения металлов, как газовая сварка, предполагает плавление соединяемых материалов, в результате чего формируется гомогенная структура. Горение газа, за счет которого и осуществляется нагрев и расплав металла, обеспечивается за счет введения в газовую смесь чистого кислорода. Такой метод соединения металлов отличается целым рядом преимуществ.

Этот способ сварки не требует использования сложного оборудования (сварочного инвертора или полуавтоматического аппарата).
Все расходные материалы для осуществления такой сварки несложно приобрести.
Газовая сварка (соответственно, и газовая сварка труб) может выполняться даже без мощного источника энергии и порой без специальных защитных средств.
Процесс такой сварки хорошо поддается регулированию: можно устанавливать требуемую мощность пламени горелки, контролировать степень нагрева металла.

У данного метода есть и недостатки.

Металл нагревается очень медленно, в отличие от использования электрической дуги.
Зона тепла, которая формируется газовой горелкой, является очень широкой.
Очень сложно концентрировать тепло, создаваемое газовой горелкой, оно является более рассеянным, по сравнению с электродуговым способом.
Газовую сварку можно отнести к достаточно дорогостоящим методам соединения металлов, если сравнивать ее с электродуговой сваркой. Стоимость затраченного кислорода и ацетилена значительно перекрывает цену электричества, затрачиваемого для сварки однотипных деталей.
При сварке толстых металлических деталей значительно снижается скорость выполнения соединения. Обусловлено это тем, что концентрация тепла при использовании газовой горелки очень низкая.
Газовая сварка плохо поддается автоматизации. Механизировать можно лишь процесс газовой сварки тонкостенных труб или резервуаров, который выполняется с использованием многопламенной горелкой.

Газовая сварка трубы из нижнего положения

Материалы для выполнения сварки с использованием газа

Технология газовой сварки предполагает использование различных типов газов, выбор которых зависит от целого ряда факторов.

Одним из газов, используемых для сварки, является кислород. Характеризуется этот газ отсутствием цвета и запаха, он выступает в качестве катализатора, активизируя процессы плавления соединяемого или разрезаемого материала.

Для того чтобы хранить и транспортировать кислород, используются специальные баллоны, в которых он содержится под постоянным давлением. При контакте с техническим маслом кислород может воспламениться, поэтому следует исключить саму возможность такого контакта. Баллоны, в которых содержится кислород, необходимо хранить в помещениях, защищенных от источников тепла и солнечного света.

Получают сварочный кислород путем его выделения из обычного воздуха, для чего используются специальные устройства. В зависимости от степени своей чистоты кислород бывает трех типов: высший (99,5%), первый (99,2%) и второй (98,5%) сорт.

Для различных манипуляций с металлами (сварки и резки) также применяется бесцветный газ ацетилен C2H2. При определенных условиях (давлении, превышающем 1,5 кг/см2 и температуре свыше 400 градусов) данный газ может самопроизвольно взорваться. Получают ацетилен при взаимодействии карбида кальция и воды.

Устройство ацетиленового редуктора

Преимущество использования ацетилена при сварке металлов заключается в том, что температура его горения позволяет без проблем осуществлять этот процесс. Между тем использование более дешевых газов (водород, метан, пропан, керосиновые пары) не дает возможности получить такую высокую температуру горения.

Проволока и флюс для выполнения сварки

Для осуществления сварки металлов, кроме газа, необходимы также проволока и флюс. Именно за счет этих материалов создается сварочный шов, формируются все его характеристики. Проволока, которая используется для сварки, должна быть чистой, без признаков коррозии и краски на ее поверхности. В отдельных случаях в качестве такой проволоки можно использовать полоску того же металла, который подвергается свариванию. Для того чтобы обеспечить защиту сварочной ванны от внешних факторов, необходимо использовать специальный флюс. В качестве такого флюса часто используются борная кислота и бура, которые наносятся непосредственно на поверхность свариваемого металла или на используемую для сварки проволоку. Без флюса может выполняться газовая сварка углеродистой стали, а при соединении деталей из алюминия, меди, магния и их сплавов такая защита необходима.

Оборудование для газовой сварки

Технология газовой сварки предполагает использование определенного оборудования.

Оборудование необходимое для сварки

Водяной затвор необходим для обеспечения защиты всех элементов оборудования (генератор ацетилена, трубы) от обратной тяги огня из горелки. Такой затвор, вода в котором должна находиться на определенном уровне, размещается между газовой горелкой и генератором ацетилена.

Баллон, в котором содержится газ

Такие баллоны окрашиваются разной краской в зависимости от того, какой газ в них планируется хранить. Между тем верхняя часть баллона не красится, чтобы исключить контакт газа с компонентами краски. Следует также иметь в виду, что на баллоны, в которых хранится ацетилен, нельзя устанавливать вентили из меди, так как это может привести к взрыву газа.

Он используется для снижения давления газа, выходящего из баллона. Редукторы могут быть прямого или обратного действия, а для сжиженного газа используются модели с оребрением, которые исключают его вымерзание при выходе.

Газовую сварку невозможно выполнять без использования специальных шлангов, по которым может подаваться как газ, так и горючие жидкости. Такие шланги делятся на три категории, маркируемые 1) красной полосой (работают при давлении до 6 атмосфер), 2) желтой полосой (для подачи горючих жидкостей), 3) синей полосой (работают при давлении до 20 атм).

Устройство газосварочного резака

Смешивание газов и их горение обеспечивается за счет использования горелки, которая может быть инжекторного и безинжекторного типа. Классифицируются горелки и по своей мощности, которая характеризует количество газа, пропускаемого в единицу времени. Так, бывают горелки большой, средней, малой и микромалой мощности.

Газовую сварку осуществляют на специально обустроенном месте, которое называется постом. По сути, таким местом является стол, который может быть с поворотной или фиксированной столешницей. Этот стол, оснащенный вытяжной вентиляцией и всем необходимым для хранения вспомогательного инструмента, значительно облегчает труд сварщика.

Особенности выполнения газовой сварки

Регулировка параметров пламени осуществляется при помощи редуктора, который позволяет менять состав газовой смеси. При помощи редуктора можно получать пламя трех основных типов: восстановительное (используемое для сварки практически всех металлов), окислительное и с повышенным количеством горючего газа. При сварке металлов в расплавленной ванне протекают одновременно два процесса – окисление и восстановление. При этом при сварке алюминия и магния окислительные процессы протекают активнее.

Сам сварочный шов и участок, прилегающий к нему, характеризуется разными параметрами. Так, участок металла, прилегающий к шву, отличается минимальной прочностью, именно он наиболее склонен к разрушению. Прилегающий к данной зоне металл имеет структуру с крупными зернами.

Схема газовой сварки

Чтобы улучшить качество шва и зоны, которая к нему прилегает, выполняют дополнительный нагрев или так называемую термическую ковку металла.

Технологии сварки различных металлов имеют свои нюансы.

Газовую сварку деталей из низкоуглеродистой стали выполняют с помощью любого газа. В качестве присадочного материала при сварке таких сталей используется проволока из стали, содержащей небольшое количество углерода.
Методы сварки легированных сталей выбираются в зависимости от их состава. Так, нержавеющие жаропрочные стали варятся с использованием проволоки, содержащей хром и никель, а отдельные марки требуют применения присадочного материала, дополнительно содержащего молибден.
Чугун варится науглероживающим пламенем, которое предотвращает пиролиз кремния и образование зерен хрупкого белого чугуна.
Для сварки меди необходимо использовать пламя большей мощности. Кроме того, по причине повышенной текучести меди детали из нее сваривают с минимальным зазором. В качестве присадочного материала используется проволока из меди, а также флюс, который способствует раскислению металла шва.
При сварке латуни есть риск улетучивания цинка из ее состава, что может привести к повышенной пористости металла шва. Чтобы избежать этого, в пламя горелки подают больше кислорода, а в качестве присадки используют латунную проволоку.
Сварка бронзы осуществляется восстановительным пламенем, которое не выжигает из этого сплава олово, алюминий и кремний. В качестве присадки применяется проволока из бронзы похожего состава, в которой дополнительно содержится кремний, способствующий раскислению металла шва.

Как выполняется газовая сварка в полуавтоматическом режиме

Для полуавтоматической технологии газовой сварки необходимо использование электрической дуги и защитного газа, что делает этот метод соединения металлов гибридным.

Данная технология, если ее разобрать подробнее, выглядит следующим образом:

включение устройства;
продевание проволоки через отверстие, расположенное в горелке;
выставление при помощи редуктора требуемого давления газа;
установка требуемой скорости подачи проволоки;
выставление всех остальных параметров сварки (напряжения и силы тока);
расположение горелки под требуемым углом перед началом сварки.

На каждый из параметров сварки, выполняемой полуавтоматическим способом, есть параметры, которые оговариваются соответствующими ГОСТами:

давление, выдаваемое редуктором;
параметры ацетиленового генератора;
тип используемых шлангов;
требования к баллонам для газа;
тип используемых для сварки горелок;
тип проволоки, используемой для сварки.

Технология газовой сварки

1. Области применения газовой сварки

Газовая сварка относится к группе способов сварки плавлением. Существенное технологическое отличие газовой сварки от дуговой — более плавный и медленный нагрев металла. Это отличие сварочного газового пламени от сварочной дуги, которое в одних случаях является недостатком, в других — достоинством газового пламени, определяет основные области его применения: для сварки низкоуглеродистой, специальной и инструментальной сталей, цветных металлов, чугуна, а также для выполнения наплавочных работ.

Благодаря универсальности, сравнительной простоте и портативности необходимого оборудования газовую сварку целесообразно применять для многих видов ремонтных работ. Сравнительно медленный нагрев металла газовым пламенем быстро снижает производительность газовой сварки с увеличением толщины металла, и при толщине более 8 … 10 мм она обычно экономически невыгодна.

Читать еще: Операционно технологическая карта сварки трубопроводов

При замедленном нагреве разогревается большой объем основного металла, прилегающего к сварочной ванне, что, в свою очередь, вызывает коробление свариваемых изделий. Это важное обстоятельство делает газовую сварку технически нецелесообразной для таких объектов, как строительные металлоконструкции, мосты, вагоны, станины крупногабаритных машин и т. п. Медленный нагрев также вызывает длительное пребывание металла в зоне высоких температур, что влечет за собой перегрев, укрупнение зерна и ухудшение механических свойств металлов. В то же время медленный нагрев металла газовым пламенем при ремонте деталей из чугуна снижает перепад температур, способствует удалению газов из металла деталей и предотвращает трещинообразование.

2. Типы сварных соединений и швов при газовой сварке

При газовой сварке применяют стыковые, нахлесточные, тавровые, угловые и торцовые соединения.

Стыковые соединения (рис. 1, а — г) являются самыми распространенными вследствие наименьших остаточных напряжений и деформаций при сварке, наибольшей прочности при статических и динамических нагрузках, а также доступности для проведения контроля. На формирование стыкового соединения расходуется меньшее количество основного и присадочного металлов. Соединение этого вида может быть выполнено с отбортовкой, без скоса кромок, со скосом одной или двух кромок (V-образный) или с двумя скосами двух кромок (Х-образный).

Кромки притупляют для предотвращения протекания металла при сварке с обратной стороны шва. Зазор между кромками облегчает провар корня шва. Для получения соединений высокого качества необходимо обеспечить одинаковую ширину зазора по всей длине шва, т. е. параллельность кромок.

Рис. 1. Типы сварных соединений: а — стыковые без разделки кромок и без зазора; б — стыковые без разделки кромок и с зазором; в, г — стыковые с одно- и двусторонним скосом кромок соответственно; д — нахлесточное; е, ж — тавровые без зазора и с зазором соответственно; з — торцовые; и — угловые

Детали небольшой толщины могут быть сварены встык без разделки кромок, средней толщины — встык с односторонним скосом кромок, большой толщины — встык с двусторонним скосом кромок. Двусторонний скос имеет преимущества перед односторонним, так как при одной и той же толщине свариваемого металла объем наплавленного металла при двустороннем скосе почти в 2 раза меньше, чем при одностороннем. При этом сварка с двусторонним скосом характеризуется меньшими короблениями и остаточными напряжениями.

Нахлесточные соединения (рис. 1, д) применяют при газовой сварке металлов малой толщины, косынок, накладок, трубопроводных муфт и т. п. При сварке металлов большой толщины соединение этого вида не рекомендуется применять, так как оно вызывает коробление изделий и может привести к образованию в них трещин.

Нахлесточные соединения не требуют специальной обработки кромок (кроме обрезки). В таких соединениях по возможности рекомендуется сваривать листы с обеих сторон. Сборка изделия и подготовка листов при сварке внахлестку упрощаются, однако расход основного и присадочного металлов больше, чем при сварке встык. Нахлесточные соединения менее прочны при переменных и ударных нагрузках, чем стыковые.

Тавровые соединения (рис. 1, е, ж) находят ограниченное применение, так как при их выполнении необходим интенсивный нагрев металла. Кроме того, такое соединение вызывает коробление изделий. Тавровые соединения применяют при сварке изделий небольшой толщины, их выполняют без скоса кромок и сваривают угловыми швами.

Торцовые соединения (рис. 1, з) используют при сварке деталей малой толщины, при изготовлении и соединении трубопроводов.

Рис. 2. Типы сварных швов в зависимости от положения в пространстве: а — нижние; б — вертикальные; в — горизонтальные; г — потолочные; стрелками показано направление сварки

Рис. 3. Типы сварных швов в зависимости от действующего усилия F : а — фланговые; б — лобовые; в — комбинированные; г — косые

Угловые соединения (рис. 1, и) применяют при сварке емкостей, фланцев трубопроводов неответственного назначения. При сварке металлов небольшой толщины можно выполнять угловые соединения с отбортовкой и не использовать присадочный металл.

В зависимости от типов сварных соединений различают стыковые и угловые сварные швы.

По положению в пространстве в процессе сварки швы подразделяют на нижние, вертикальные, горизонтальные, потолочные (рис. 2). Наилучшие условия для формирования сварного шва и образования соединения создаются при сварке в нижнем положении, поэтому сварку в других положениях в пространстве следует применять лишь в исключительных случаях.

По расположению относительно действующего усилия различают фланговые (параллельные направлению действия усилия), лобовые (перпендикулярные к направлению действия усилия), комбинированные и косые швы (рис. 3).

В зависимости от профиля поперечного сечения и степени выпуклости швы подразделяют на нормальные, выпуклые и вогнутые (рис. 4).

В обычных условиях применяют выпуклые и нормальные швы, вогнутые швы — преимущественно при выполнении прихватки.

Рис. 4. Форма сварных швов: а — нормальные; б — выпуклые; в — вогнутые

Рис. 5. Однослойный (а) и многослойный (б ) сварные швы: 1 — 7 — последовательность наложения слоев

Рис. 6. Непрерывный (а) и прерывистый (б ) сварные швы

По количеству наплавленных слоев швы подразделяют на однослойные и многослойные (рис. 5), по протяженности — на непрерывные и прерывистые (рис. 6).

3. Подготовка деталей перед сваркой

Перед сваркой кромки свариваемого изделия и зону шириной 20…30 мм на сторону, прилегающую к ним, необходимо очистить от окалины, ржавчины и других загрязнений. Окалину, краску и другие загрязнения удаляют механическим способом или химическим травлением. Последний способ применяют в основном для очистки цветных металлов и сплавов.

Наличие загрязнений на поверхности основного металла может привести к образованию в шве непроваров, газовых и шлаковых включений.

Рис. 7. Стыковое соединение с V-образным односторонним скосом кромок при разной толщине деталей: s, s₁ — толщина деталей; l — протяженность скоса кромки детали большей толщины; с — величина притупления кромок

При сварке встык деталей разной толщины деталь большей толщины s₁ обрабатывают до получения толщины s более тонкой детали (рис. 7). Этим обеспечивается их одновременное расплавление при сварке.

Детали перед сваркой желательно собирать в специальных приспособлениях и прихватывать короткими швами для обеспечения их правильного взаимного расположения в процессе сварки. Прихватку выполняют при тех же режимах, что и основную сварку. Длина прихваток и расстояние между ними зависят от свойств и толщины свариваемого металла, а также от длины шва. При сварке небольших узлов из тонкого металла длина прихваток составляет не более 5 мм, а расстояние между ними — 50 … 100 мм. При сварке металла значительной толщины и большой протяженности сварного шва длина отдельных прихваток может достигать 20 … 30 мм, а расстояние между ними — 300 … 500 мм. Высота (толщина) шва в месте прихватки должна составлять 0,5 … 0,7 толщины основного металла. Необходимо следить за полным проваром металла в местах наложения прихваток, так как при сварке они могут не расплавиться на всю толщину.

Рис. 8. Порядок наложения прихваток в продольном шве: а — от центра; б — от кромки; 1 — 7 — последовательность наложения прихваток

Порядок наложения прихваток зависит от толщины основного металла и длины шва. Чтобы избежать коробления, соединения большой длины обычно прихватывают по определенной схеме (рис. 8).

4. Режимы сварки

Режим сварки зависит от вида свариваемого металла, габаритных размеров и формы изделия.

Способ сварки определяется толщиной металла, положением шва в пространстве и т. д. В зависимости от направления движения горелки существуют два способа газовой сварки. При левом способе (рис. 9, а), применяемом наиболее часто, пламя горелки направляют на еще не сваренные кромки металла, а присадочную проволоку перемещают впереди пламени. Для равномерного прогрева и перемещения сварочной ванны горелке и проволоке сообщают колебательные движения поперек шва, чтобы они двигались в противоположные стороны. Левый способ целесообразно применять при сварке металлов малой толщины (до 5 мм), а также металлов со сравнительно низкой температурой плавления. При этом способе обеспечивается лучшее формирование металла шва.

При правом способе (рис. 9, б ) пламя направляют на уже сваренную часть шва; при этом проволоку перемещают по спирали вслед за пламенем, не вынимая ее конца из ванны расплавленного металла. Горелку перемещают прямолинейно. Поперечные колебания сообщают горелке только при сварке деталей большой толщины.

Рис. 9. Способы сварки: а — левый; б — правый; 1 — присадочный пруток; 2 — газовое пламя; 3 — шов; 4 — сварочная ванна; 5 — свариваемый металл

Применение этого способа сварки повышает производительность процесса при одновременном снижении удельного расхода газов за счет более полного использования теплоты пламени, а также уменьшает коробление металла благодаря высокой концентрации нагрева.

Присадочная проволока должна соответствовать основному металлу по механическим свойствам и химическому составу. Диаметр присадочной проволоки d зависит от выбранного способа сварки и толщины основного металла s. Для правого способа сварки d = s/2, для левого — d = s/2 + 1 мм.

Определяющим параметром газовой сварки является номер наконечника горелки, который обеспечивает необходимую мощность пламени. В зависимости от толщины свариваемого металла s, мм, и его теплофизических свойств мощность пламени вычисляют по формуле

где С — удельный расход газа на 1 мм толщины свариваемого металла, дм 3 /ч.

Удельный расход ацетилена и кислорода на 1 мм толщины свариваемого металла приведен в табл. 1.

Номер наконечника выбирают по технической характеристике инжекторной горелки (ГОСТ 1077 — 79Е).

0 0 голоса

Рейтинг статьи