Газовая сварка металлов – технология, материалы, видео

Содержание

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

Газовая сварка трубы из нижнего положения

Пара слов о расходных материалах

Какой газ используют при сварке – вопрос не маловажный, в котором нужно разбираться, чтобы сделать верный выбор. Типы используемых газов разные, выбор зависит от нескольких факторов.

Кислород

Кислород, к примеру, отличается полным отсутствием цвета и запаха. Роль у него особая, он выполняет функцию катализатора процессов плавления металлов во время сварки. Хранение и транспортировка кислорода производятся в баллонах с постоянным давлением. Это дело непростое, но вполне выполнимое.

Главное – знать и выполнять правила безопасности в обращении с кислородными баллонами и самим газом. Например, присутствие технического масла может привести к возгоранию: следовательно, нужно категорически исключить малейший контакт с таким маслом.

пламя газовой сварки
Пламя газовой горелки.

В помещениях, где хранятся баллоны, ни в коем случае не должно быть ни источником тепла, ни прямого солнечного света.

Как получают сварочный кислород: это делается достаточно просто – из атмосферного воздуха с помощью специализированного оборудования.

Кислород подразделяется по чистоте на три типа:

  • высший сорт с концентрацией газа в 99,5%;
  • первый сорт с 99,2%;
  • второй – с 98,5%.

Ацетилен

Это второй по популярности газ, применяемый в ГС как для сварки, так и для резки. Он также без цвета и запаха. При повышенном давлении или нагревании ацетилен может взорваться. Производится он из карбида кальция и воды.

Ацетилен – не самый дешевый газ, но его преимущество делает его очень востребованным среди сварщиков. Все дело в температуре горения – она у ацетилена замечательно высокая, особенно в сравнении с такими более дешевыми газами как метан, пропан или пары керосина.

Флюс и присадочная проволока

Это главные участники процесса формирования сварочного шва. Присадочная проволока должна быть абсолютно очищенной от малейших признаков грязи или коррозии. Иногда вместо проволоки можно применять полоску из такого же металла, что и заготовки для сваривания.

Флюсы необходимы для защиты сварочной ванны от вредного воздействия внешних факторов. Чаще всего в качестве составных элементов флюсовых смесей берутся бура и борная кислота, которые могут наноситься прямо на свариваемые заготовки или на присадочную проволоку.

Единственный металл, который может обойтись без флюсовой смеси, это углеродистая сталь. Ну а особая нужда в присутствии флюса возникает при сварке меди, алюминия и их сплавов.

Технология и способы газовой сварки

Способы газовой сварки и особенности технологии
Чтобы выполнить сварку и получить качественное соединение, надо уделить особое внимание подготовке кромок шва, способу соединения, выбору горелки (её мощность должна совпадать с параметрами свариваемого металла).

А также требуется металлической щёткой тщательно почистить края, подлежащие свариванию, чтобы не было загрязнений, окалины, шлака. Ещё произвести прихватку кромок для предотвращения деформации металла. Существует несколько способов сварки.

Левая (наиболее применяемая). Нужна для работы с легкоплавкими, тонкими конструкциями. Горелку двигают справа налево, впереди пламени проводят присадочную проволоку и направляют на несваренный отрезок шва. Правая характерна тем, что горелку введут слева направо и за горелкой двигают присадочную проволоку.

Жар пламени почти не рассеивается и угол открытия шва составляет 60-70 градусов. Считается целесообразней использовать правую при соединении металла толщиной свыше 3 мм и с высокой теплопроводностью. Советуют пользоваться присадочной проволокой с диаметром в половину толщины свариваемого полотна.

Сквозной валик. Листы крепятся вертикально зазору, который равен ½ толщины листа. При помощи горелки оплавляется кромка так, чтобы получилось круглое отверстие. Затем его со всех сторон расплавляют, пока не сварится шов.

Сварка ванночками подходит для крепления углов и стыков металла, толщина которых не превышает 3 мм. В образовавшуюся ванночку на шве вводится конец присадочной проволоки. Её слегка расплавляют и перемещают на другой отрезок шва. Такой вид сваривания подходит для тонких листов и труб из стали (низколегированной и малоуглеродистой) и даёт шов отличного качества.

Многослойная сварка: небольшая зона нагрева; нижележащие слои обжигаются при наплавке следующих; можно проковать любой шов перед следующим слоем.

Это повысит качество шва, но будет небольшая производительность: большой расход газа, в сравнении с однослойной сваркой, и применяется только при необходимости изготовления качественных изделий.

При работе горизонтальным швом пользуются правым способом. Это помогает легко его сформировать, а расплавленный металл ванночки не стекает. Левым способом ведётся сварка наклонных и вертикальных швов.

При толщине материала свыше 5 мм применяют двойной валик. Потолочные швы требуют нагревания кромок, пока те не расплавятся, потом в ванночку прокладывается присадочная проволока, у которой быстро оплавляется конец. Процесс проводится правым способом.

Необходимое оборудование

Описание необходимого оборудования для газовой сварки
Аппараты, используемые для газовой сварки: ацетилено-кислородные; пропано-кислородные; бензинно-кислородные; керосино-кислородные.

Наиболее используемые для сварочных работ — пропановые и ацетилено-кислородные аппараты, так как они при горении выделяют самую большую температуру.

Чаще используются ацетиленовые генераторы, которые выделяют ацетилен при смешивании воды и карбида кальция. Такой вид генератора существует в пяти типах, поэтому легко подобрать нужный вариант, для конкретного металла.

Немаловажную роль играют предохранительные затворы. Они обеспечивают безопасность, предотвращают проход обратного удара огня, возникающего при сварке. А также клапаны перекрывают обратный поток газа по резиновым шлангам.

Баллон — цилиндрическая ёмкость с отверстием и резьбой в горловине для вкручивания запорного вентиля. Производится из углеродистой или легированной стали. По ГОСТу окрашивается краской специального цвета, в зависимости от газа.

Вентиля для газовых баллонов производятся из латуни (так как сталь неустойчива к коррозии), обязательно с левой резьбой, меньшего диаметра, по сравнению с вентилем кислородного баллона (для того, чтобы не было возможности перепутать редукторы).

Виды редукторов

  1. Описание разновидностей редукторов для сварки
    Газовый редуктор — это устройство для контроля давления газа. Для газосварки и резки понадобятся разные типы редукторов.
  2. Кислородные применяют при сварке металлов и газовой сварки. На него наносится голубая маркировка. Подлежит использованию в агрессивной среде, так как не боится коррозии.
  3. Ацетиленовые редукторы прикрепляются к баллону накидным хомутом и маркируются белым цветом. К данному виду редуктора прилагаются два манометра: один следит за давлением газа в баллоне, второй — за давлением в рабочей камере.
  4. Углекислотные редукторы широко применяются в химической и пищевой промышленностях. Комплектуются одним или двумя манометрами и подключаются к вертикальному манометру.
  5. В аргонодуговой сварке применяются аргоновые редукторы, работающие с негорючими газами.
  6. Газовые горелки используются во всевозможных отраслях промышленности. Все горелки по своей конструкции похожи. Каждая состоит из корпуса, к которому прикрепляется несколько деталей: вентиль, контролирующий подачу газа; рычаг, контролирующий высоту огня; наконечник.
Читайте также:  Плазменная сварка: принцип работы установки и в чем заключается сущность работы плазмотрона

При помощи редуктора выполняется соединение с баллоном. Горелка может комплектоваться пьезоподжигом и ветрозащитой.

Горелка при работе с пропаном отличается своей безопасностью. Поддерживает высокую температуру огня, которой достаточно для большого количества сварочных работ. Некоторые виды сварки проводятся ацетиленовыми горелками при смеси кислорода и ацетилена.

Газовые резаки

Выделяют следующие виды газовых резаков:

  • пропановые;
  • ацетиленовые.

Изделие состоит из рукоятки, корпуса, ниппелей (к ним крепятся газовые шланги), инжектора, трубки, смесительной камеры, головки газового резака, трубки с вентилем. Сварка металла и её качество зависят от того, насколько правильно подобрали резак.

Принцип: кислород подаётся в редуктор, далее, в шланг, попадает в корпус — резак разветвлён на два канала. Одна часть кислорода двигается через вентиль в инжектор. Газ выходит с огромной скоростью, в то же время подсасывает горючий газ.

Вступая в соединение с кислородом, образуется горючая смесь, которая движется между мундштуками и сгорает. Появляется подогревающий огонь. Кислород, двигающийся по второму каналу, проходит в трубку, отчего появляется режущая струя. Именно она обрабатывает участок материала.

У газосварки имеются свои плюсы и минусы.

Главное достоинство — пониженная скорость нагрева сплавляемого участка и сравнительно широкие его границы. Это особенно актуально в случае, когда нужно приварить элементы, выполненные из цветных металлов, чугуна или инструментальной стали, поскольку они нуждаются в плавном нагреве и таком же плавном охлаждении. Кроме того, существует ряд специализированных сталей, для которых также используется именно этот режим обработки.

Из других достоинств можно выделить:

  • простоту технологического процесса газосварки;
  • бюджетную стоимость используемого оборудования;
  • свободную продажу карбида кальция и смеси газов;
  • отсутствие потребности в источнике получения энергии;
  • возможность контролировать мощность пламени и его вид;
  • возможность установки режимов работы.



Если говорить о минусах, то в первую очередь нужно снова вернуться к скорости нагрева. В некоторых ситуациях эта особенность становится и минусом, поскольку в процессе нагревания теряется слишком много тепла, а также порой начинается коробление металла. Соответственно, производительность газовой сварки не особенно высока, а если свариваемые заготовки имеют внушительную толщину, то КПД понижается ещё сильнее. Поэтому при работе с листами металла, толщина которых свыше 6 мм, стоит подумать об использовании других методов, например, прибегнуть к дуговой сварке.

Газосварка сравнительно бюджетный способ приваривания заготовок. Однако газ, который используется для работы (кислород и ацетилен), стоит немного дороже электричества.

При выполнении подобного типа работ довольно высока вероятность возникновения взрывов и пожароопасных ситуаций — они моментально возникают в случае некорректного обращения с огнеопасными составами, баллонами с газом, а также карбидом кальция.

Тем не менее газосварка востребована.

Она используется для проведения сварочных работ в самом широком спектре – начиная от соединения алюминиевых элементов до работ по бронзе и чугуну.



Методика и технология газового типа сварки

газовая сварка

Технико-технологическое соблюдение работы – важная часть газовой сварки. Получение надежного, ровного шва напрямую зависит от того, как была проведена обработка металла.

Как и при других типах сварных работ, выполнение задачи начинается с подготовительного этапа. Он включает в себя очищение зоны обработки от грязи, лишних включений, неровностей.

Это проводится наждачкой, напильником, металлической щеткой либо шлифмашинкой. Далее подбирается технология обработки.

Существует две противоположных методики:

  1. Горелка перемещается слева направо – сначала производится воздействие пламени, потом соединение с присадочным прутком.
  2. Горелка перемещается справа налево – сначала применяется пруток, потом пламя, соединяющее края шва.

Второй метод применяется чаще. Он характеризуется более качественным прогревом шва. Однако при первом методе расходуется меньше рабочей смеси, а полезный коэффициент на двадцать процентов больше.

Электроды подбираются в соответствии с толщиной детали, которая будет обрабатываться. Для каждого метода газовой сварки существует своя формула вычисления диаметра прутка.

Для левого метода – d=S/2+1, для правого – d-S/2. S – это показатель толщины металла детали. Он измеряется в миллиметрах.

Способ газового сваривания зависит от толщины детали, ее положения и ширины требуемого шва. Значение также имеет применяемый тип смеси. Опытный работник может устанавливать настройки по своему усмотрению.

Особенности сварки швов в различных положениях

Выбор способа сварки (правого или левого) зависит от положения шва в пространстве. При сварке вертикальных швов снизу вверх целесообразнее использовать левый способ .

В отдельных случаях вертикальные швы можно сваривать снизу вверх и правым способом — так называемым сквозным валиком (рис. 16). При этом сварщик прожигает в металле сквозное отверстие и снизу заполняет его наплавкой на нижнюю кромку. В этом случае скоса кромок не делают. Детали собирают с зазором, равным половине толщины свариваемого металла, и устанавливают в вертикальное положение. Шов формируется сразу на всю толщину металла, причем с обеих сторон стыка одновременно образуется выпуклость (усиление) шва. Металл шва в этом случае по плотности не уступает шву, сваренному в нижнем положении.

Горизонтальные швы легче выполнять правым способом, при котором газовый поток пламени направлен непосредственно на них и тем самым препятствует стеканию металла сварочной ванны. Сварочную ванну располагают под некоторым углом, облегчающим формирование шва (рис. 17).

Схема сварки вертикального шва снизу вверх (левый способ)

Рис. 15. Схема сварки вертикального шва снизу вверх (левый способ): 1 — присадочный пруток; 2 — горелка; 3 — деталь; 4 — шов

Схема сварки сквозным валиком

Рис. 16. Схема сварки сквозным валиком: 1 — стык; 2 — присадочный пруток; 3 — горелка; 4 — сварочная ванна; 5 — шов; 6 — газовое пламя

Схема сварки горизонтального шва

Рис. 17. Схема сварки горизонтального шва: 1 — присадочный пруток; 2 — деталь; 3 — горелка; 4 — шов

Потолочные швы легче выполнять правым способом, так как при этом конец присадочного прутка и давление газового потока препятствуют стеканию металла. Получение таких швов левым способом приводит к натекам металла и некачественному формированию валика. При потолочной сварке следует применять более «мягкое» пламя, не раздувающее металл.

Технические стороны процесса газовой сварки

Особенности газовой сварки – демократичность ее швов, которые можно делать во всех положениях в пространстве – от нижнего до потолочного.

Труднее всего приходится с потолочными швами, так как в этом случае расплавленный металл нужно поддерживать и быстро распределять по всей длине шва с помощью повышенного давления газовой смеси от пламени.

Самые популярные швы при этом способе – стыковые. Не дружит газовая сварка со швами внахлестку и тавровыми. Дело в том, что для обоих видов швов нужен чрезвычайно сильный нагрев металла. Кроме того, в этом методе высок риск выраженного коробления.

Если края заготовок тонкие и отбортованные, их варят без использования присадочной проволоки с формированием непрерывных или прерывистых швов, которые также могут быть одно- и многослойными.

Понятно, что перед сваркой необходимо очистить края и поверхности металлических заготовок самым тщательным способом.

Один из важнейших технических компонентов ГС – манипуляции с газовой горелкой. Техника газовой сварки подразумевает, чтобы пламя держали на расстоянии около 5 мм от конца ядра, не касаясь металлической поверхности.

Сварочная ванна образуется под давлением газов на жидкий металл, они как бы раздувают его по краям.

Присадочная проволока погружается в сварочную ванну. Интенсивность нагрева рабочей зоны можно менять. Делается это с помощью изменения угла наклона медного мундштука горелки к поверхности заготовки. Зависимость здесь прямая и понятная: чем больше угол наклона, тем выше нагрев металла от пламени.

Мундштук горелки следует двигать вдоль шва. Одновременно необходимо следить за состояние сварочной ванны: металл в ней должен быть защищен давлением газов от нежелательного воздействия окружающего воздуха. Делать это необходимо для защиты металла от оксидной пленки.

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.

Читайте также:  Термитная сварка: применение, технология, особенности

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

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.

Состав комплекта сварной установки

В стандартный набор для сварных работ входит следующее оборудование.

  • Водяной затвор. Его задача обеспечивать защиту всех элементов от обратной тяги огня.
  • Газовый баллон. Емкости, окрашенные в соответствии с нормативами для содержащегося в них газа. Краска не наносится на их верхнюю часть, для исключения контакта ее компонентов с содержимым баллона.
  • Редуктор. Он может быть прямого и обратного действия, и предназначен для регулировки давления газа.
  • Шланги. По которым подается газ. Они маркируются цветными полосами в соответствии с параметрами давления, при которых проводится работа.
  • Горелка. Она обеспечивает смешивание газов и их горение. Мощность горелок зависит от количества горючей смеси, пропускаемой в единицу времени.
  • Наконечники к горелке. Это необходимый для работы набор, составляющие которого позволяют сваривать заготовки различной температуры плавления и толщины.

Газовая сварка осуществляется в специально оборудованном месте, оснащенном вытяжной вентиляцией и местом для расположения вспомогательных инструментов.

газовая сварка труб

Характеристика методов газовой сварки

Существует 2 способа:

  • правый;
  • левый.

Правый

Это метод, при котором сварка выполняется слева направо. Направление:

  • сварочного пламени – сваренный участок шва;
  • присадочной проволоки – вслед за горелкой.

Мундштуком горелки совершаются небольшие поперечные колебания.

По сравнению с левым способом:

  • производительность сварки на 20-25% выше;
  • качество сварного шва лучше;
  • расход газов меньше на 15-20%.

Рассеивание теплоты пламени меньше по сравнению с левым методом, в связи с чем угол раскрытия шва составляет 60-70°, что способствует уменьшению количества наплавляемого материала, расхода проволоки и снижению коробления изделия.

Способ целесообразен при соединении элементов, имеющих большую теплопроводность и деталей, толщина которых превышает 5 мм.

Левый

Способ заключается в передвижении:

  • горелки справа налево;
  • присадочной проволоки – перед пламенем, которое направлено на несваренную зону шва.

Кромки основного металла перед началом сварочных работ подогревают, что способствует хорошему перемешиванию сварочной ванны.

Левый способ применяют для соединения элементов из легкоплавких и тонких (до 3 мм) металлов.

Левый и правый способ
Схема способов сварки

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.

Этапы сварки труб

После выбора газа для сварки сварщик должен подготовить оборудование, проверить работоспособность отдельных элементов. Далее начинается проведения работ. Техника газовой сварки представляет собой несколько этапов, которые должны идти последовательно:

  1. Подготовка рабочих поверхностей. Они размечаются, зачищаются от налёта, грязи, ржавчины.
  2. Начинать соединение отдельных металлических элементов необходимо прихватить их сварочным аппаратом.
  3. Выставить заготовки относительно друг друга. Дополнительно провести проверку точности. Начать равномерное нагревание рабочей частью оборудования. После нагрева до начала плавления, металла, резак нужно медленно передвигать по границам будущего шва, подавать в рабочую зону присадочный материал.

С помощью резака можно разделять металлические заготовки на части.

Зачистка поверхности от налета

Зачистка металлической поверхности

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.

Область применения

Газовую сварку металлов применяют для выполнения:

  • сборки и ремонта изделий из стали толщиной до 5 мм;
  • монтажа трубопроводов небольшого диаметра;
  • наплавки твердых сплавов и цветных металлов на сталь и чугун;
  • монтажа конструкций из тонкостенных труб;
  • заделки дефектов на отлитых заготовках.

Широкое распространение газопламенная сварка получила в строительстве, сельском хозяйстве, ремонтных мастерских.

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.

Виды пламени и применяемых газов в данном способе сварке

От пламени в процессе газовой обработки зависит температура нагрева и возможность работы с разными металлами. В пламени выделяют три зоны: ядро, где распадается ацетилен, восстановительную зону, в которой окисляется углерод и водород, а также факел или область полного сгорания газов.

Существует три вида пламени, каждый из которых зависит от соотношения ацетилена и кислорода.

«Нормальным» называют восстановительное пламя, при котором скорости окисления и восстановления металла одинаковы. Чаще всего именно такое пламя используют в процессе работы. Для обработки бронзы и других сплавов, имеющих в своем составе олово, подходит исключительно восстановительный огонь.

Виды пламени и применяемых газов в данном способе сварке

Для получения окислительного пламени в газовой смеси повышают содержание кислорода. Именно такое пламя используют в процессе соединения латуни и пайки твердым припоем. Дело в том, что окислительное пламя позволяет увеличить скорость газовой обработки.

Читайте также:  Сварка нержавейки электродом в домашних условиях: технология, видео, выбор электродов

Однако все не так просто – для получения хорошего результата придется использовать специальную присадку, имеющую в составе раскислители, то есть марганец и кремний. Если применять в качестве присадочной проволоки материал, аналогичный материалу заготовок, шов выйдет хрупким, с множеством пор и каверн. Но отметим, что это правило не распространяется на проволоку из латуни.

Пламя с повышенной долей горючего газа подходит для наплавки на одну деталь другой, из более твердого сплава. Кроме того, на его использовании базируется технология газовой сварки алюминия и чугуна.

Обычно газопламенную обработку производят при помощи специфического газа ацетилена (C2H2). Он имеет достаточно резкий запах, его получают в промышленных условиях за счет реакции карбида кальция с водой. Этот газ горит при +335 °C и выше, однако при сочетании с кислородом температура воспламенения понижается до +297 °C.

Для газопрессового метода чаще всего используют кислород, в равных долях смешанный с C2H2. Предприятия поставляют О2 в баллонах синего цвета. Перед началом работ с помощью шланга к горелке подключают кислород и подают его при низком давлении, не более 4 атм. В соседнее отверстие подключается C2H2. В горелке предусмотрено устройство, позволяющее смешивать газы, поэтому через наконечник выходит готовый концентрат.

При обработке металлов, чья температура плавления ниже, чем у стали, нередко используют газы-заменители, такие как пропан, метан, водород.

Пропан – технический бесцветный газ с резким запахом, тяжелее воздуха. При работе с металлами применяют смесь пропана и бутана, в которой доля бутана находится в пределах 5–30 %. Отметим, что температура пропан-кислородного пламени достигает +2400 °С.

Смесь метана и кислорода практически не имеет запаха, а температура пламени составляет +2100…+2200 °С. По этой причине данный состав стараются использовать не так часто.

Водородом называют легкий горючий газ без запаха и цвета. При сочетании с кислородом и воздухом в определенных пропорциях он способен образовать взрывоопасную смесь, поэтому во время работы с ним очень важно помнить о технике безопасности. Водород поставляют на предприятия в газообразном состоянии в стальных зеленых баллонах. Водородно-кислородное пламя отличается синим оттенком, при этом имеет нечеткие контуры зон, что значительно осложняет его регулировку.

Для газопламенного метода обработки стальных изделий метаном или пропаном применяют проволоку с повышенным содержанием марганца и кремня.

Для газопламенного метода обработки стальных изделий метаном или пропаном применяют проволоку с повышенным содержанием марганца и кремня

Оборудование для газовой сварки

Технология газовой сварки предполагает использование определенного оборудования.

Оборудование необходимое для сварки

Оборудование необходимое для сварки

Водяной затвор

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.

Редуктор

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.

Специальные шланги

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

Устройство газосварочного резака

Горелка

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.

Специальный стол

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

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.

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

Требования по ГОСТу

Газосварочный процесс является ручным, качество шва оценивается субъективно и зависит от мастерства сварщика. ГОСТа на результат работы не существует. Однако есть ряд требований к соблюдению технологии.

Качество карбида кальция, применяющегося при сварке, регулируется ГОСТ 1460-2013. Кроме того, нормативными актами установлены параметры давления в редукторе и баллоне, характеристики присадочной проволоки, требования к генератору. Существуют ГОСТы для горелок и шлангов.

Схема сварки

Источники

  • http://met-all.org/obrabotka/svarka/tehnologiya-gazovoj-svarki-metallov-materialy-tehnika.html
  • https://tutsvarka.ru/vidy/gazovaya
  • https://tokar.guru/stanki-i-oborudovanie/gazovoe-oborudovanie/tehnologiya-gazovoy-svarki-i-princip-raboty.html
  • https://stroy-podskazka.ru/svarka/tehnologiya-gazovoj/
  • https://prosvarku.info/tehnika-svarki/gazovaya-svarka
  • https://extxe.com/9936/tehnologija-gazovoj-svarki/
  • https://martensit.ru/svarka/gazovaya-svarka/
  • https://elsvarkin.ru/texnologiya/vidy/gazovoj-svarki/
  • https://weldering.com/sposoby-gazovoy-svarki-0
  • https://metalloy.ru/obrabotka/svarka/gazovaya
  • https://svarkaprosto.ru/tehnologii/gazovaya-svarka
  • https://osvarka.com/vidy-i-sposoby-svarki/gazovaya-svarka
  • https://vt-metall.ru/articles/355-texnologiya-gazovoj-svarki
  • https://svarkaspec.ru/svarka/vidy-svarki/gazovaya-svarka.html
  • https://svarkaved.ru/tekhnologii/vidy-i-sposoby-svarki/nyuansy-ispolzovaniya-gazovoj-svarki

[свернуть]
Ссылка на основную публикацию