Газовая сварка: горелки, технология, способы и режимы сварки

Особенности газовой сварки

Для сваривания металлоконструкций подходят газы, которые легко воспламеняются при вступлении в реакцию с кислородом. Это пропан, метан, водород, пары бензина. Работа проводится вручную. Сварочная аппаратура работает без электричества. Кислород подается из специализированного баллона, который в соответствии с ГОСТом окрашен в синие оттенки.

Фото газовой сварки

При условии равномерной подачи кислорода, осуществляющейся под низким давлением, процесс горения проходит беспрерывно. Контролируется этот фактор входящим в комплектацию оборудования редуктором. От горелки выходят шланги, обеспечивающие подачу кислорода и ацетилена. Основные процессы протекают в камере. Здесь составляющие перемешиваются и выходят через наконечник в виде пламени.

Технологический процесс газовой сварки

Перед стыкосваркой необходимо провести подготовительные работы. Среди них очистка кромок шва, выбор горелок, способов и технологий сварочного процесса. Выделяют две основных техники, сущность которых заключается в характере движения оборудования.

Левый способ

Сварка справа налево – наиболее востребованный способ соединения металлоконструкций. Применяется по отношению к тонкостенным конструкциям и легкоплавным металлам. Перед пламенем, которое направляется на не соединенные края деталей, продвигается проволока. Кончик проволоки располагается в восстановительной области. Сварщик может легко наблюдать за процессом спайки. Металл прогревается лучше.

Левый способ сварки

Правый способ

Сварка слева направо. Применяются для работы с металлическими изделиями толщиной более 3 мм. В данном случае присадка проводится за пламенем, расположенным в сторону соединенного участка. Обеспечивается уменьшение расхода газа и присадочного материала. Шов ложится ровно.

При сварке металлических листов толщиной менее 8 мм выполняются колебательные движения мундштука. Если металл толще заданного значения, необходимость в совершении подобных действий отпадает. Между мундштуком и обрабатываемой поверхностью образуется угол от 30° до 40°. Разделка кромок толстых металлических листов проводится под меньшим углом. Кончик проволоки держат в сварочной ванне. Жидкий металл перемешивается по спирали, что обеспечивает беспроблемное удаление дефектов.

Среди других технологий выделяется работа полуавтоматом. Она производится с использованием защитных газов и электрической дуги.

Правый способ сварки

Определение режимов газовой сварки

Режимы газовой сварки подбираются под конкретную марку соединяемого метала в соответствии с характеристиками сплава и показателями диаметра присадки. Их отличие состоит в тепловой мощности, которая рассчитывается при умножении выраженной в миллиметрах толщины свариваемого сплава (S) и зависящего от вида стали коэффициента пропорциональности (к). Отсюда получается формула:

Vа = k*S,

где Vа – тепловая мощность, выраженная расходом ацетилена.

Чаще всего для сварки правым методом за исходную тепловой мощности берется расход ацетилена в объеме 120 – 150 л/ч. В случае выбора левого способа сварки этот показатель находится в диапазоне от 100 до 130 л/ч на 1 мл.

Угол наклона мундштука выражается в значениях, представленных с помощью таблицы:

Угол наклона80°70°60°50°40°30°20°
Толщина металла, мм От 15 10-15 7-10 5-7 3-5 1-3 До 1

Подбирая присадочный материал, принимают во внимание выбранные способ наложения шва и толщину металла. Чаще всего его диаметр приравнивается к половине показателя толщины свариваемого металла. Так при толщине материала превышающей 15 мм. подбирается присадка диаметром в 6 – 8 мм.

Для определения скорости сварки применятся формула:

V = А/S,

где V – скорость сварки;

А – коэффициент, присущий материалу с определенными свойствами;

S – толщина свариваемого металла, выраженная в миллиметрах.

Дуга

Другие востребованные способы газовой сварки

  • Сварка с применением ванночек.

Принцип действия напрямую отражен в названии способа – по ходу выполнения работ образуются все новые и новые сварочные ванны. Когда возникает одна из них, в нее опускается конец присадочного прутка. Он там разжижается, а после погружается в восстановительный участок пламени. В это время сопло перемещают дальше вдоль шва – туда, где будет образована следующая ванночка. Каждая из них выполняется как бы внахлест, перекрывая предыдущую примерно на треть диаметра присадочного материала.

Этот способ выполнения газовой сварки широко применяется при угловой спайке труб из стальных низколегированных или малоуглеродистых сплавов, а также при работе с тонкими металлическими пластинами.

  • Сварка при помощи сквозного валика.

Сварочная операция при этом выглядит следующим образом: сперва металлические элементы конструкции устанавливают в вертикальной плоскости так, чтобы между ними оказался зазор, по ширине равный половине толщины листа. Затем сопло равномерно перемещается вдоль борозды, подплавляя при этом верхнюю кромку отверстия заготовки. Параллельно накладывается слой расплавленного металла на нижнюю часть борозды. При этом образуется рубец в виде валика, который и соединяет элементы конструкции. Шов получается плотный, без шлаков и пор.

  • Многослойный способ газовой сварки.

При выполнении работ таким способом во время наплавки верхних слоев отжигаются нижние. Благодаря этому происходит тщательная проковка каждого уровня перед образованием следующего. При этом важно начисто обработать нижний слой перед наложением верхнего. Операция выполняется на коротких участках. В результате получается прочный шов высокого качества. Стоит отметить, что этот метод требует больших объемов сварочного газа, он не отличается высокой производительностью и достаточно дорогостоящий. Поэтому такой вариант соединения применяется для выполнения очень ответственных работ.

  • Сварка окислительным пламенем и раскислением.
Читайте также:  Сварочные напряжения и деформации

Этот способ применяется для работы с заготовками из малоуглеродистых стальных сплавов. Сварочное пламя при этом обладает резко окислительными свойствами, в связи с чем в рабочей зоне образуются окислы железа, которые впоследствии необходимо убрать. Для этого нужно раскисление. Оно выполняется при помощи присадочного прутка, выполненного из особого сплава, содержащего высокий процент кремния и марганца. Такой способ газовой сварки на 10 % эффективнее, чем другие.

Область применения газовой сварки

Использование газосварки позволяет решить такие производственные задачи, как:

  • пайка (включая ремонтные работы);
  • наплавка;
  • резание металлопроката и металлических труб на отдельные детали;
  • сварка элементов в одну конструкцию.

Газовый сварочный аппарат часто применяется в промышленном производстве и в гаражных мастерских, в строительстве и автомастерских, а также в коммунальном хозяйстве. С помощью такого агрегата соединяют различные элементы сложных конструкций, тонкостенные трубы, выполняют стыковочные узлы изделий из цветных металлов.

Спайка и раскрой, выполненные способом газовой сварки, позволяют добиться нужного результата при надлежащем качестве.

Пайка осуществляется за счет трех ключевых факторов: происходит сильный нагрев краев соединяемых элементов, расплавляется припой и к этим двум составляющим добавляется специальное антиокислительное вещество – флюс. За счет взаимного проникновения молекул припоя и материала деталей конструкции (диффузии) на месте соединения образуется прочный аккуратный шов. При необходимости он может быть подвергнут последующей обработке.

Область применения газовой сварки

Наплавка представляет собой покрытие основного материала слоем металла с другими характеристиками. Для этого поверхность спайки предварительно нагревается до температуры «запотевания». С помощью такого способа выполнения газовой сварки часто производят ремонт изношенных поверхностей, удлиняют или расширяют детали, улучшают показатели износостойкости и прочности элементов. Благодаря этому можно снизить стоимость починки, уменьшить расход редкого или дорогостоящего материала, продлить срок службы изделия.

Левый и правый способы сварки: критерии выбора

Толщина заготовок – не единственный критерий подбора способа ручной газовой сварки. Влияние на выбор также оказывает пространственное положение элементов. Если они находятся в нижнем положении, то выбирают на основании толщины металла так, как это описывалось ранее.

Если предполагаемый шов находится в вертикальной плоскости, применяют левый способ, то есть горелка движется по направлению справа налево вслед за присадочным прутком. При работе с рубцами в горизонтальной плоскости также выбирают левый способ. Пламя в этом случае направляют в сторону формирующегося шва. Во избежание вытекания разжиженного материала из сварочной ванны ее выполняют с небольшим перекосом.

Левый и правый способы сварки: критерии выбора

Если место предполагаемого рубца находится на потолке, применяют правый способ газовой сварки. В этом случае поток пламени направлен в сторону образовавшегося шва, что предупреждает вытекание материала из сварочной ванны.

Эффективность того или иного метода зависит от условий, в которых он применяется. Принято считать, что правый способ отличается большей производительностью и энергоэффективностью, однако это так лишь в случаях, когда толщина заготовки превышает 5 мм, а сам материал обладает высокой теплопроводностью. Для более тонких металлов оптимальным является левый способ.

Достоинства и недостатки

Что такое газовая сварка мы разобрались, это метод сваривания с использованием газа для нагревания металлической поверхности. В результате основа размягчается, образует сварочную ванну. Процесс горения газовой смеси обеспечивает благодаря введению в нее чистого кислорода.

Технология газовой сварки имеет целый ряд преимуществ:

  1. Данный метод сваривания не требует применения специального оборудования, а именно сварочного инвертора или полуавтоматического аппарата.
  2. Все расходные материалы можно приобрести в любом магазине со сварочными приспособлениями, они имеют не высокую стоимость.
  3. Сварка газом может проводиться даже без применения мощного источника энергии.
  4. Технологический процесс выполняется достаточно просто, его смогут выполнить даже сварщики, не имеющие большого опыта.
  5. Наблюдается возможность контролирования режимов сварочного процесса.
  6. Не всегда обязательно использование средств индивидуальной защиты.
  7. Во время применения качественной придаточной проволоки и правильно подобранного пламени можно получить качественные и прочные сварные швы. По этой причине часто используется при соединении комплектующих трубопроводов.
  8. Рабочее изделие достаточно медленно прогревается, именно это позволяет избежать деформирования или пропала, как при использовании полуавтоматической сварки и электродов.

Помимо положительных качеств газовая сварочная технология имеет отрицательные особенности:

  • во время процесса металл прогревается длительное время, это негативно отражается на производительности;
  • область тепла, которая образуется при помощи газовой горелки, имеет большие размеры;
  • достаточно тяжело удерживать тепло, которое создается газовой горелкой. По сравнению с электродуговой технологией оно получается более рассеянным;
  • сварка с применением газовых смесей считается дорогим методом соединения металлов;
  • во время соединения толстых металлических деталей значительно снижается скорость выплавления швов. Это связано с низкой концентрации тепла, которое исходит от газовой горелки;
  • технология сваривания с применением газа плохо поддается автоматизации. Механизировать можно процесс сварки тонкостенных труб, резервуаров, которые выполняется с использованием многопламенной горелки;

ни в коем случае не стоит проводить сваривание внахлест, это может привести к деформированию швов.

Плюсы и минусы газовой сварки в целом

Любой способ соединения металлических элементов в единую конструкцию имеет свои достоинства и недостатки. Газосварочный метод, к примеру, отличается тем, что под струей газа рабочая поверхность нагревается относительно медленно. Однако нельзя четко определить, хорошо это или плохо.

Читайте также:  Плазменная сварка: принцип работы установки и в чем заключается сущность работы плазмотрона

К преимуществам такой интенсивности нагрева рабочей поверхности относятся:

  • Плавность термического воздействия. Особенно важно это свойство при работе с цветными металлами.
  • Отсутствие необходимости в мощном источнике питания.
  • Возможность настройки силы раскаленной газовой струи.
  • Легкость переключения режимов работы за счет дополнительных контроллеров.

Недостатки медленного нагрева рабочей поверхности при использовании способа газовой сварки:

  • Большая часть тепла во время работы рассеивается впустую, поэтому у такого способа соединения деталей низкий КПД.
  • Из-за увеличенной зоны теплового воздействия невозможно выполнять работы, требующие высокой точности.
  • Экономические затраты на газ при выполнении работ такого типа превышают расходы на электроэнергию.
  • Составляющие газосварочного оборудования (шланги, баллоны и пр.) нелегко транспортировать.
  • Для получения швов высокого качества требуется большой практический опыт.

Значительная часть оборудования такого типа для выполнения резки по металлу или сварочных работ имеет ручное управление, поэтому в подобных случаях автоматизировать производственный процесс невозможно. На сегодняшний день существует два основных способа газовой сварки: левый и правый. Остановимся подробнее на каждом из них.

Преимущества и недостатки газовой сварки

Особенности газовой сварки таковы, что ее некоторые свойства можно расценивать в зависимости от условий работы как преимущества или как недостатки. Определить безусловные плюсы и минусы такой техники скрепления металлоконструкций поможет таблица:

ПреимуществаНедостатки
Простой технологический процесс Низкий коэффициент полезного действия
Доступность агрегатов и газовых смесей Высокая стоимость ацетилена
Работа без подключения к мощным источникам энергии Большая область нагрева
Возможность выбора вида и мощности пламени Возможность проводить сварку исключительно вручную (процесс работы автоматизируется если используется многопламенная горелка и свариваются конструкции с тонкими стенками)
Предоставление контроля над режимами

Границы оплавляемой зоны при сварке газом большие. Скорость их нагрева низкая. При сварке инструментальной стали, чугуна и цветных металлов такая особенность позиционируется как достоинство. Ведь их надо плавно нагревать и охлаждать. В других случаях небольшая скорость нагрева превращается в недостаток.

Газовая сварка пламенем повышенной мощности

При этом способе газовой сварки горелка берется мощностью в два раза большей, чем при обычном способе сварки, и устанавливается пламя с избытком ацетилена на 7-10%. Кромки металла нагреваются только до начала оплавления. Газовая сварка стали производится следующим образом. Кромки нагреваются науглероживающим пламенем, вследствие чего верхний слой их обогащается углеродом и температура плавления металла понижается. При температуре 1200°С кромки начинают оплавляться (потеть). В это время в сварочный шов вводят присадочную проволоку, нагретую до плавления. Расплавленный металл проволоки растворяет науглероженный верхний слой основного металла и прочно соединяется с ним. Глубокое расплавление кромок производить нельзя, так как получится высокоуглеродистый хрупкий слой.

Диаметр проволоки берут больший, чем при обычной сварке. Скос кромок 60-70°С. Газовая сварка производится правым способом. Этот способ обеспечивает большую скорость сварки, но требует высокой квалификации сварщика.

Техника безопасности при газовой сварке

Сварочные работы отличаются повышенной опасностью. Использование газосварочного метода – не исключение. Стоит отметить, что он требует повышенных мер предосторожности, поскольку дополнительную угрозу представляют сварочные газы: кислород и ацетилен. Соблюдение норм техники безопасности убережет мастера от производственных травм.

Другие востребованные способы газовой сварки

Генератор и газовый баллон должны находиться на расстоянии не меньше 5 м друг от друга. Во избежание повреждения соединительных шлангов их необходимо подвешивать. Если в помещении для выполнения газосварочных операций также работают другие специалисты, то по его периметру должны быть выставлены предметы защиты.

Перед зажиганием горелки проводится продувка шлангов: сперва открывается подача кислорода, а затем – ацетилена. Только после этого горючую смесь можно воспламенять. Стоит следить за тем, чтобы каналы всегда были чистыми, иначе могут произойти хлопки или обратные удары.

Нельзя работать со сварочным аппаратом с замасленными руками или допускать прочий контакт оборудования с маслом – это может привести к взрыву. Если обратный удар все же произошел, необходимо оперативно перекрыть вентили подачи газа на резаке, баллонах и водяном затворе. Пламя распространяется по шлангам медленно, однако если не предпринять указанные меры незамедлительно, может произойти детонация.

Во избежание обратных ударов при работе одним из способов газовой сварки важно исключить следующие факторы:

  • падение давления кислорода – это может произойти из-за окончания газа в баллоне, засорения инжектора или замерзания редуктора;
  • слишком близкое расстояние от сопла до детали – это снижает скорость газового потока;
  • чрезмерный нагрев сварочного мундштука или труб;
  • засорение мундштука – это провоцирует сокращение проходного отверстия и, как следствие, падение скорости подачи газа.

В случае перегрева горелки необходимо приостановить сварочные работы и остудить ее, например, в воде. Генератор с ацетиленом нельзя опустошать до тех пор, пока газ не закончится. В противном случае это может вызвать обратный удар.

При выполнении работ любым из способов газовой сварки нельзя допускать протечек газа. Наиболее уязвимые места: краны и пробки. Определить дыру можно при помощи мыльного раствора.

Нельзя проводить сварочные операции емкостей или труб, которые находятся под давлением. Перед началом работ с емкостями для кислот или горючих материалов их необходимо тщательно очистить, промыть водой и пропарить. Во время манипуляций крышки должны быть открыты.

На время краткосрочных перерывов в работе необходимо перекрыть вентили на горелке, а при длительном – еще и на баллонах. В летний период емкости со сварочным газом не должны находиться под прямыми солнечными лучами.

Читайте также:  Плазменная наплавка металла – полное описание процесса + Видео

Важно помнить, что газовая сварка с использованием горючих и взрывоопасных газов должна выполняться в специально оборудованных цехах.

Техника безопасности при газовой сварке

В них должно быть качественное освещение, высота потолков – не менее трех метров. Для вывода опасных паров и газов с рабочего места сварщика обязательно наличие вентиляционной системы.

Прежде чем использовать любой способ газовой сварки, необходимо изучить правила транспортировки оборудования и газовых баллонов.

Режимы газовой сварки

Подбор режима газовой сварки зависит от множества факторов.

Для начала необходимо правильно подобрать газовую горелку. В ней в необходимых пропорциях смешивается кислород и ацетилен. С её помощью настраивается уровень пламени путём регулировки подачи горючих газов.

Бывают горелки безынжекторные и с наличием инжектора. На практике чаще всего применяются инжекторные. В таких горелках горючий газ подаётся под низким давлением в смесительную камеру, где проводится его инжектирование струёй кислорода.

Мощность сварочного пламени

Горелки отличаются в зависимости от мощности пламени:

  • Г1 – микромалой мощности;
  • Г2 – малой мощности с параметрами расхода ацетилена 25-700 л/ч и расходом кислорода 35-900 л/ч;
  • Г3 – средней мощности, предполагающие подачу ацетилена 50-2500 л/ч, а кислорода 65-3000 л/ч;
  • Г4 – повышенной мощности.

Мощность сварочного пламени определяется уровнем расхода ацетилена. Подбирать мощность необходимо исходя из температуры плавления свариваемого металла, его толщины, а также теплопроводности.

Для расчёта мощности используется формула: Q=A * h:

  • расход ацетилена обозначается – Q и измеряется в м3/ч;
  • толщина металла измеряется в миллиметрах и обозначается h;
  • буква А обозначает коэффициент, описывающий затраты ацетилена на 1 мм свариваемого материала. Для стали коэффициент равен 0,10 – 0,12, для чугуна – 0,15, для алюминия – 0,10.

Исходя из соотношения кислорода и ацетилена, направленных в горелку, выделяют три типа пламени: нейтральное, окислительное и науглероживающее. В зависимости от нужных качеств наплавленного металла выбирают соответствующий тип пламени. Чаще всего применяется нейтральное пламя, которое обеспечивает наивысшие механические характеристики наплавленного металла. Иные типы пламени используются редко. Например, для легкоокисляющихся металлов применяется науглероживающее пламя.

Скорость сварки

При газовой сварке нужно соблюдать скорость проведения работы.

Для расчёта скорости используется формула: V =A / S, где:

  • V – скорость работы, измеряемая в метрах в час;
  • S – толщина металла в миллиметрах;
  • А – специальный коэффициент, принимающий разные значения в зависимости от вида металла и его толщины.

Диаметр присадочной проволоки

В качестве присадочного материала может использоваться сварочная проволока, различные прутки или металлические гранулы. Диаметр присадочного материала рассчитывается по следующим формулам:

  • d = S / 2+1 – при левом способе сварки;
  • d = S / 2 – при правом способе сварки.

Если диаметр свариваемого металла превышает 15 мм, тогда диаметр присадочного материала должен быть не менее 6 мм.

Есть некоторые рекомендации для сварки разных металлов. Например, при газовой сварке сталей высокого качества работы получается достичь при использовании марганцевой и кремнемарганцевой проволок таких марок: Св-08ГС, Св-08ГА, Св-10Г2.

Для сварки чугуна используют прутки марок А и Б. Марка А используется в горячей сварке при разогреве всего изделия. Марка Б применяется в сварке с местным подогревом.

Принципы работы сварочной аппаратуры

Газосварочные работы требуют строго соблюдения техники безопасности. Пост сварщика должен быть оборудован специальным столом, удерживающими приспособлениями и набором инструментов. Вся аппаратура должна соответствовать отраслевому стандарту (ОСТ). Перед работой нужно продуть вентили и установить редуктор на болоны. Винт для его регулировки и контргайку заворачивают до упора против часовой стрелки. К редуктору крепятся шланги, которые нужно продуть, присоединить к горелке и мундштуку. Далее устанавливаются рабочее давление и зажигание горелки.

Соблюдение схемы работ поможет избежать обратного удара (сгорания газа с высокой скоростью в направлении, обратного подаче).

Нюансы сварки различных металлов

Сварочный аппарат оборудован редуктором. С его помощью контролируется состав используемой смеси. Выбирается тип пламени – окислительное, восстановительное или высококонцентрированное (с большим концентрацией горючего газа). При сварке образуется расплавленная ванна. В ней протекают окислительно-восстановительные процессы. Окисление проходит активнее, если во время работы используются алюминий и магний. Есть и другие нюансы при сваривании деталей из конкретных металлов:

  • Низкоуглеродистая сталь. Для сварки подходят разные газы. Как присадка применяется стальная проволока с добавлением незначительного количества углерода.
  • Легированная сталь. Выбор метода сварки зависит от состава сплава. Жаропрочные конструкции из нержавеющих материалов свариваются присадкой, в состав которой входят хром с никелем. При сваривании некоторых типов металлов в проволоке должен присутствовать молибден.
  • Чугун. Для сварки выбирается науглероживающее пламя. За счет этого предотвращается разложение кремния и образование зерен белого чугуна с хрупкими свойствами.
  • Медь. Пламя выставляется на большую мощность. Между деталями создается минимальный зазор. Присадка – медь и флюс.
  • Латунь. В пламени горелки создают большую концентрацию кислорода. Выбирают присадку из латуни. Это препятствует образованию пористых швов.
  • Бронза. Сваривается восстановительным пламенем с применением бронзовой присадки, в состав которой добавлен кремний. Такая технология позволяет сохранить в сплаве олово, кремний и алюминий.

Создать качественный шов помогает соблюдение установленных правил. Предварительно металл проходит подготовку. После соединения происходит термическая ковка металла. Это позволяет увеличить прочность зон, прилегающих к шву.

Газовая варка латуни

Источники

  • https://svarkaspec.ru/svarka/vidy-svarki/gazovaya-svarka.html
  • http://any-test.ru/answers/test/naks-obshii-ekzamen-uroven-2
  • https://vt-metall.ru/articles/480-sposoby-gazovoj-svarki
  • https://osvarka.com/vidy-i-sposoby-svarki/gazovaya-svarka
  • https://weldering.com/sposoby-gazovoy-svarki-0
  • https://elsvarkin.ru/texnologiya/gazovaya-svarka-rezhimy/

[свернуть]
Ссылка на основную публикацию