Сообщение на тему режимы газовой сварки. Сущность и режимы газовой ацетиленовой сварки. Экономическая составляющая газовой сварки

Цель работы :

Освоить расчет основных параметров режима газовой сварки стыкового соединения.

Научиться правильно выбирать необходимое оборудование и материалы для газовой сварки.

Краткие теоретические сведения

Метод газовой сварки прост, универсален, не требует дополнительного оборудования и используется в заводских условиях, а также при строительно-монтажных и ремонтных работах во всех отраслях народного хозяйства.

Газовая сварка широко применяется для соединения низко и среднеуглеродистых, а также легированных (хромированных, содержание до 0,2% углерода) сталей толщиной до 3 мм. Применение газовой сварки для соединения сталей толщиной свыше 3-4 мм возможно, но нецелесообразно, электродуговые методы более совершенные и производительные.

Перед сваркой детали подвергаются определенной подготовке, что включает следующие операции: очистку свариваемых кромок, разделку кромок под сварку (если это необходимо) и наложение прихваток для соединения свариваемых листов или деталей.

Наложение прихваток необходимо для того, чтобы положение свариваемых деталей и зазор между ними сохранились постоянными в процессе сварки.

Длина прихваток, расстояние между ними и порядок наложения зависят от толщины свариваемого метала и длины шва (табл. 8).

Таблица 8

Параметры прихвата

Прихватку необходимо произвести на тех же режимах, что и процесс сварки шва, так как непровар в прихватах может привести к браку всего сварного соединения.

К параметрам режима сварки относятся: мощность пламени, диаметр присадочной проволоки, расход присадочного материала, состав пламени.

Выбор режима сватки зависит от теплофизических свойств свариваемого материала, габаритных размеров и форм изделия. Большое влияние на режим сварки оказывает используемый способ сварки (левый, правый) и положение свариваемого шва в пространстве.

Диаметр сварочной проволоки присадочного металла для сварки всех сталей подбирается в зависимости от толщины свариваемого металла и в пределах толщины до 15 мм может быть определен по следующим эмпирическим формулам:

для левого способа сварки

для правого способа сварки

где d − диаметр проволоки, мм; S – толщина металла, мм.

При сварке сталей толщиной более 15 мм диаметр проволоки на практике всегда применяют равный 6−8 мм. Присадочная проволока по своему химическому составу должна быть близка к химическому составу свариваемого металла.

Для предлагаемых в данной работе заданиях сталей рекомендуется выбрать следующие марки проволоки:

для низкоуглеродистых сталей – Cв-08; Cв-08А; Cв-12ГС; Cв-08ГС; Cв-08Г2С;

для среднеуглеродистых сталей – Cв-08ГА; Cв-10ГА; Cв-08ГС;

для легированных сталей:

хромомолибденовые – Cв-08; Cв-08А; Cв-10Г2;

молибденовые – Cв-18ХМА; Cв-19ХМА;

хромистые – Cв 19ХГС; Cв 13ХМА; Cв-08; Св-08А.

Для газовой сварки необходимо, чтобы сварочное пламя обладало достаточной тепловой мощностью.

Мощность газокислородного пламени или часовой расход горючего газа μ, л/ч, определяется количеством ацетилена, проходящего за один час через горелку, а последнее зависит от толщины свариваемого металла и способа сварки.

При расчетах мощность пламени можно определить по следующим эмпирическим формулам:

где К М – коэффициент пропорциональности, представляет собой удельный расход ацетилена, л/ч, необходимый для сварки данного металла толщиной 1 мм.

Для сварки сталей, содержащих углерод до 0,25%, при правом способе К М выбирается из расчета 120−150 л/ч ацетилена, а при левом способе − 100−130 л/ч. Причем, меньшие значения принимают при сварке легированных сталей.

Для сварки стали наибольшее применение получили горелки инженерного типа малой (Г2-04) и средней (Г3-03) мощности, работающие на ацетилене. Эти горелки имеют аналогичную конструкцию и отличаются, главным образом комплектуемыми наконечниками. Например, горелка типа Г2 комплектуется пятью наконечниками (№ 0, 1, 2, 3, и 4), горелка Г3 – семью наконечниками. Диапазоны расхода газа через наконечники соседних номеров взаимно перекрываются. Это обеспечивает взаимность плавной регулировки мощности пламени горелок путем замены наконечников и манипулирования вентилями горелки. При сварке тип горелки и номер наконечника выбирают в зависимости от толщины свариваемой стали по табл. 9. Горелки Г2-04 комплектуют четырьмя наконечниками (№ 1−№ 4), а горелки ГЗ-03 – тремя наконечниками (№ 3, 4 и 6). Остальные наконечники поставляются по особому заказу.

Прогрессивным источником газопитания передвижных сварочных постов является использование растворенного ацетилена в баллонах. Однако на сегодняшний день недостаточно производственных мощностей для удовлетворения выпуска растворенного ацетилена в баллонах. Поэтому сейчас широко применяются передвижные ацетиленовые генераторы отечественного производства.

Основным параметром, по которому выбирают генератор, является производительность ацетилена. Основные технические сведения о генераторах приведены в табл. 10.

Масса наплавленного металла G H , определяется по формуле

где L – длина шва, см, F ш − площадь поперечного сечения шва, см 2 ; ρ − плотность наплавленного металла, г/см 3 (для стали ρ = 7,8 г/см 3).

Масса присадочного металла G Э, кг, расходуемая на сварку шва длиной L , м, пропорциональна квадрату толщины свариваемого металла:

где К п – эмпирический коэффициент, для сварки стали толщиной до 5 мм К п = 12. При S > 5 мм принимают К п = 9−10.

Основное время сварки T о, ч, определяется по формуле

где α н – коэффициент наплавки, что в основном зависит от номера наконечника горелки. Значения коэффициента приведены в табл. 9.

Скорость газовой сварки V св, м/ч, можно определить по формуле

Расход ацетилена W а, л, при газовой сварке определяется как производительность мощности газовой горелки на основное время сварки:

Если учесть, что в ацетиленовом генераторе выход ацетилена составляет 255 л из 1 кг карбида кальция, то расход карбида кальция можно определить, как

, где=.

Состав пламени определяется соотношением расхода кислорода к ацетилену. Он устанавливается по внешнему виду пламени. В процессе работы сварщик должен следить за характером пламени и регулировать его состав в зависимости от свойств свариваемых материалов. При сварке углеродистых и легированных сталей с содержанием углерода до 0,25%, это соотношение равняется 1,1−1,2.

Газовая сварка используется для нагрева металла высокотемпературным пламенем, образующимся в результате сгорания газа ацетилена в смеси с кислородом. В некоторых случаях вместо ацетилена могут использоваться его заменители: пропан-бутан, метан, пары бензина или керосина, МАФ (метилацетилен-алленовая фракция). В последнее время увеличивается объем использования в качестве горючего газа водорода, получаемого электролизом воды.

Рисунок. Газовая сварка, схема процесса

Горючий газ из баллона или специального газового генератора поступает в сварочную горелку. Из баллона в горелку поступает кислород. В горелке они смешиваются в определенном соотношении и на выходе из сопла поджигаются. Пламя расплавляет кромки свариваемого изделия, присадочный приток, а также выполняет функции защиты расплавленного металла от атмосферы. Регулировка расхода кислорода и горючего газа осуществляется соответствующими вентилями.

В своем сечении пламя состоит из трех зон (см. рисунок ниже):

ядро пламени (А),
восстановительная зона (Б),
факел пламени (В).

Рисунок. Строение газового пламени и распределение температур по его сечению

Максимальное значение температуры пламя имеет после ядра, в восстановительной зоне. В связи с этим именно в этой зоне должны находиться присадочный пруток и расплавляемые кромки металла. При использовании вместо ацетилена других горючих газов температура пламени снижается. Температура пламени зависит также от пропорции, в которой смешиваются кислород и горючий газ.

Технология газовой сварки

Основными параметрами режима газовой сварки являются мощность пламени, угол наклона горелки и диаметр присадочного прутка. Мощность пламени зависит от толщины металла и его теплофизических свойств. Чем больше толщина металла и выше температура плавления и теплопроводность, тем больше должна быть мощность пламени. Мощность пламени устанавливается расходом горючего газа и кислорода. При сварке стали и чугуна расход ацетилена V a связан с толщиной δ следующим соотношением:

V a = (100-150)δ л/ч

При сварке меди, вследствие ее более высокой теплопроводности:

V a = (150-200)δ л/ч

Угол наклона мундштука горелки по отношению к плоскости изделия также зависит от толщины и теплофизических свойств металла. С изменением толщины стали от 1 до 15 мм угол наклона мундштука изменяется в пределах 10-80°.

Таблица. Изменение угла наклона мундштука при газовой сварке в зависимости от толщины стали

В начальный момент сварки для лучшего прогрева металла и быстрого образования сварочной ванны угол наклона устанавливают наибольшим (80-90°). Затем он уменьшается.

Диаметр присадочного прутка выбирают в зависимости от толщины металла, пользуясь соотношением:

d = δ/2 ÷ δ/2 + 1 мм

В зависимости от техники выполнения сварки различают правый и левый способы.

Рисунок. Правый (А) и левый (Б) способы газовой сварки

При правом способе газовой сварки пламя сварочной горелки направлено на шов, и процесс сварки ведется слева направо. Горелка перемещается впереди присадочного прутка.

При левом способе газовой сварки пламя направлено от шва и процесс сварки ведется справа налево. Горелка перемещается за присадочным прутком.

При правом способе газовой сварки обеспечивается лучшая защита сварочной ванны, ниже расход газов, меньшая скорость охлаждения шва. При левом способе лучше формирование шва, так как сварщик хорошо видит процесс сварки. При толщине металла до 3 мм более производителен левый способ, при больших толщинах - правый.

Преимущества газовой сварки

Основным преимуществом газовой сварки является ее независимость от электрических источников питания. Это делает удобным ее применение в строительных и монтажных условиях, где не всегда имеется силовая электрическая сеть. При газовой сварке легко изменяется тепловложение в металл за счет изменения угла наклона горелки и ее расстояния до изделия, что позволяет избегать прожогов даже при сварке тонкого металла. Типичным примером является сварка водопроводных труб малого диаметра, когда отсутствует доступ к обратной стороне шва для размещения подкладок или подварки корня. Оборудование для газовой сварки достаточно мобильно и транспортабельно.

Недостатки газовой сварки

Недостатками газовой сварки являются ее низкая производительность, большая зона термического влияния, высокие требования к квалификации сварщика. В связи с этим на машиностроительных предприятиях при стабильной программе выпуска продукции газовая сварка не может конкурировать с дуговой и практически не применяется.

Техника газовой сварки

Газовая сварка – способ универсальный, но при ее выполнении необходимо помнить, что нагреванию подвергается достаточно большой участок вокруг сварного соединения. Поэтому нельзя исключить возникновение коробления и развитие внутренних напряжений в конструкциях, причем они более значительные, чем при других способах сварки. В связи с этим газовая сварка в большей степени подходит для таких соединений, для которых достаточно небольшого количества наплавленного металла и малого нагрева основного металла. Прежде всего речь идет о стыковых, угловых и торцовых соединениях (независимо от их пространственного положения – нижнего, горизонтального, вертикального или потолочного), в то время как тавровых и нахлесточных следует избегать (хотя они тоже могут осуществляться).

Чтобы сварной шов отличался высокими механическими свойствами, требуется выполнить следующие действия:

– подготовить кромки металла;

– подобрать соответствующую мощность горелки;

– отрегулировать пламя горелки;

– взять необходимый присадочный материал;

– правильно сориентировать горелку и определить траекторию ее перемещения по выполняемому шву.

Как и при дуговой сварке, при газовой кромки свариваемого металла нужно подготовить. Их очищают (на 20–30 мм с каждой стороны) от ржавчины, влаги, масла и пр. Для этого достаточно прогреть кромки. В случае сварки цветных металлов используют механические и химические способы очистки.

При осуществлении стыковых соединений (табл. 42) следует помнить о некоторых правилах разделки кромок:

– при сваривании тонколистового металла (до 2 мм) присадки не используют – достаточно выполнить отбортовку кромок, которые потом расплавляются и дают валик сварного шва. Возможен и такой вариант: сварить кромки встык без разделки и зазора, но с применением присадочного материала;

– при сваривании металла толщиной менее 5 мм можно обойтись без скоса кромок и вести одностороннюю газовую сварку;

– при соединении металла толщиной более 5 мм кромки скашивают под углом в 35–40°, чтобы общий угол раскрытия шва составлял 70–90°. Это позволит проварить металл на всю толщину.

Таблица 42. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА КРОМОК СВАРИВАЕМОГО МЕТАЛЛА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Примечание: a – величина зазора; а1 – величина притупления; S и S1 – толщина металла.

При выполнении угловых соединений присадочный материал не используют, а шов формируют расплавлением кромок металла.

Нахлесточные и тавровые соединения допускаются исключительно при сварке металла толщиной до 3 мм, поскольку при большей толщине локальный нагрев металла бывает неравномерным, что приводит к развитию значительных внутренних напряжений и деформаций, а также к появлению трещин как в металле шва, так и в основном металле.

Чтобы в процессе сварки детали не сдвигались и зазор между ними не изменялся, их фиксируют либо специальными приспособлениями, либо прихватками. Длина, количество и промежуток между последними зависят от толщины металла, длины и конфигурации шва:

– если металл тонкий, а швы короткие, длина прихваток составляет 5–7 мм при интервале между ними в 70-100 мм;

– если металл толстый, а швы длинные, то длину прихваток увеличивают до 20–30 мм, а расстояние между ними – до 300–500 мм.

В процессе сварки пламя горелки направляют на металл таким образом, чтобы он попадал в восстановительную зону и находился в 2–6 мм от ядра. При сварке легкоплавких металлов пламя горелки в основном ориентируют на присадочный материал, а зону ядра отодвигают на еще большее расстояние от сварочной ванны.

При сварке необходимо регулировать скорость нагрева и плавления металла. Для этого прибегают к таким действиям (рис. 91):

– изменяют угол наклона мундштука;

– манипулируют самим мундштуком.

Рис. 91. Способы регулировки скорости нагрева и плавления металла путем изменения: а – угла наклона мундштука; б – траектории движения мундштука и проволоки; 1 – при сварке тонколистового металла; 2, 3 – при сварке толстолистового металла

При сварке необходимо следить за тем, чтобы:

– ядро пламени не контактировало с расплавленным металлом, поскольку последний может от этого науглероживаться;

– сварочная ванна была защищена зоной факела и восстановительной зоной, иначе металл будет окисляться атмосферным кислородом.

В процессе использования газовой горелки необходимо соблюдать правила обращения с ней:

1. Если горелка находится в исправном состоянии, то пламя, которое она дает, бывает устойчивым. В том случае, если наблюдаются какие-либо отклонения (горение нестабильное, пламя отрывается или гаснет, случаются обратные удары), надо обратить особое внимание на узлы горелки и отрегулировать ее.

2. Чтобы проверить инжекторную горелку, подсоединяют кислородный рукав, к корпусу крепят наконечник. После затягивания накидной гайки аккуратно откручивают ацетиленовый вентиль, кислородным редуктором устанавливают соответствующее давление кислорода, после чего открывают кислородный вентиль.

3. Если приставленный к ацетиленовому ниппелю палец присасывается, это означает, что кислород создает разряжение. Если этого не происходит, возможно, засорились инжектор, смесительная камера или мундштук. Их следует прочистить.

4. Повторить проверку на разряжение (подсос). Его величина определяется зазором между концом инжектора и входом в смесительную камеру. Выкручивая инжектор, зазор регулируют.

Различают два способа газовой сварки (рис. 92):

Рис. 92. Способы газовой сварки (стрелкой указано направление сварки): а – левый; б – правый; 1 – присадочная проволока; 2 – сварочная горелка

– левую сварку, при которой горелку перемещают справа налево и держат позади присадочной проволоки. При этом сварочное пламя ориентировано на еще не сваренный шов. Этот способ не позволяет в достаточной степени защитить металл от окисления, сопровождается частичной потерей тепла и дает низкую производительность сварки;

– правую сварку, при которой горелку перемещают слева направо и держат впереди присадочной проволоки. В этом случае пламя ориентировано на законченный шов и конец присадочной проволоки. Такой способ дает возможность направить на расплавление металла сварочной ванны большее количество теплоты, а колебательные поперечные движения мундштука и проволоки осуществляются реже, чем при левом способе. Кроме того, конец присадочной проволоки оказывается постоянно погруженным в сварочную ванну, поэтому им можно перемешивать ее, что способствует переходу окислов в шлак.

Правый способ обычно применяют, если толщина свариваемого металла превышает 5 мм, тем более что при этом сварочное пламя по бокам ограничено кромками изделия, а сзади – валиком наплавленного металла. Благодаря этому потери теплоты снижаются, и она используется более эффективно.

Левый способ имеет свои преимущества, поскольку, во-первых, шов все время находится в поле зрения сварщика и он может регулировать его высоту и ширину, что имеет особое значение при сварке тонколистового металла; во-вторых, при сварке пламя может растекаться по поверхности металла, снижая риск пережога.

При выборе того или иного способа сварки нужно руководствоваться и пространственным положением сварного шва:

– при выполнении нижнего шва следует учитывать толщину металла. Его можно накладывать и правым, и левым способом. Данный шов наиболее легкий, поскольку сварщик может наблюдать за процессом. Кроме того, жидкий присадочный материал стекает в кратер и не выливается из сварочной ванны;

– для горизонтального шва предпочтителен правый способ. Чтобы не допустить вытекания жидкого металла, стенки сварочной ванны делают с некоторым перекосом;

– для вертикального шва на подъем – и левый, и правый, а для вертикального шва на спуск – только правый способ;

– потолочный шов легче накладывать правым способом, поскольку поток пламени направлен на шов и не дает жидкому металлу вытечь из сварочной ванны.

Способом, гарантирующим высокое качества сварного шва, является сварка ванночками (рис. 93).

Рис. 93. Сварка ванночками: 1 – направление сварки; 2 – траектория движения присадочной проволоки; 3 – траектория движения мундштука

Данный метод применяют для сварки тонколистового металла и труб из низкоуглеродистых и низколегированных сталей облегченными швами. Им можно воспользоваться и при сварке стыковых и угловых соединений при толщине металла до 3 мм.

Процесс сварки ванночками протекает следующим образом:

1. Расплавив металл диаметром 4–5 мм, сварщик помещает в него конец присадочной проволоки. Когда ее конец расплавится, он вводит его в восстановительную зону пламени.

2. Одновременно с этим сварщик, чуть сместив мундштук, совершает им круговые движения, чтобы образовать очередную ванночку, которая должна несколько (примерно на треть диаметра) перекрывать предыдущую. При этом проволоку надо продолжать держать в восстановительной зоне, чтобы не допустить ее окисления. Ядро пламени нельзя погружать в сварочную ванну, иначе произойдет науглероживание металла шва.

При газовой сварке швы бывают одно– или многослойными. Если толщина металла составляет 8-10 мм, швы наваривают в два слоя, при толщине более 10 мм – три слоя и более, причем каждый предыдущий шов предварительно очищают от шлака и окалины.

Многопроходные швы при газовой сварке не практикуют, поскольку наложить узкие валики очень тяжело.

При газовой сварке возникают внутренние напряжения и деформации, поскольку участок нагрева оказывается более обширным, чем, например, при дуговой сварке. Для уменьшения деформаций необходимо принимать соответствующие меры. Для этого рекомендуют:

– равномерно нагревать изделие;

– подбирать адекватный режим сварки;

– равномерно распределять наплавленный металл по поверхности;

– придерживаться определенного порядка наложения швов;

– не увлекаться выполнением прихваток.

Для борьбы с деформациями применяют разные способы:

1. При выполнении стыковых соединений сварной шов накладывают обратноступенчатым или комбинированным способом, разделив его на участки длиной 100–250 мм (рис. 94). Поскольку теплота равномерно распределяется по поверхности шва, основной металл практически не подвержен короблению.

Рис. 94. Последовательность наложения шва при сварке стыковых соединений: а – от кромки; б – от середины шва

2. Уменьшению деформаций способствует их уравновешивание, когда последующий шов вызывает деформации, обратные тем, которые вызвал предыдущий шов.

3. Находит применение и способ обратных деформаций, когда перед сваркой детали укладывают так, чтобы после нее в результате действия деформаций они заняли нужное положение.

4. Бороться с деформациями помогает и предварительный нагрев соединяемых изделий, в результате чего достигается меньшая разность температур между сварочной ванной и изделием. Этот способ хорошо работает при ремонте чугунных, бронзовых и алюминиевых изделий, а также в том случае, если они изготовлены из высокоуглеродистых и легированных сталей.

5. В ряде случаев прибегают к проковке сварного шва (в холодном или горячем состоянии), что улучшает механические характеристики шва и снижает усадку.

6. Термическая обработка – еще один способ устранения развившихся напряжений. Она бывает предварительной, проводится одновременно со сваркой или ей подвергают уже готовое изделие. Режим термической обработки определяют форма деталей, свойства свариваемых металлов, условия и пр.

Из книги Внутренняя отделка. Современные материалы и технологии автора

Метод холодной сварки в домашних условиях Сварку стыков полотнищ линолеума вы можете производить двумя способами – горячим, то есть инфракрасными лучами и горячим воздухом, и холодным.Первый метод сварки в основном применяют на производстве, а в домашних условиях –

Из книги Сварочные работы. Практический справочник автора Серикова Галина Алексеевна

Теория сварки

Из книги Современный квартирный сантехник, строитель и электрик автора Кашкаров Андрей Петрович

Металлургия сварки Процессы расплавления и затвердевания металла, в ходе которых его химический состав претерпевает изменения, а кристаллическая решетка – трансформацию, называются металлургическими. Сварка также относится к ним, но по сравнению с другими подобными

Из книги Изделия из керамики автора Дорошенко Татьяна Николаевна

Виды сварки Напомним, что получение неразъемного соединения твердых материалов в процессе их местного плавления или пластического деформирования называется сваркой. Металлы и сплавы, как уже было сказано, являются твердыми кристаллическими телами, состоящими из

Из книги Новейшая энциклопедия правильного ремонта автора Нестерова Дарья Владимировна

Сварочные материалы и оборудование для дуговой

Из книги автора

Техника дуговой сварки Сварочные работы предполагают определенную подготовку деталей, которая включает в себя несколько операций:– правку, которую осуществляют на станках или вручную. Например для правки листового и полосового металла применяют различные

Из книги автора

Высокопроизводительные способы сварки Для повышения производительности ручной дуговой сварки разработано несколько способов.1. Один из них называется сваркой с глубоким проплавлением (благодаря такому методу производительность труда возрастает примерно на 50–70 %), в

Из книги автора

Технология сварки в защитных газах Дуговая сварка в среде защитных газов получает все большее распространение, поскольку отличается рядом технологических достоинств:– обеспечивает высокую производительность труда и степень концентрации тепла источника питания,

Из книги автора

Особенности сварки различных материалов Газовая сварка может быть применена для сваривания различных материалов.1. Сварка легированной стали. В ее состав входят титан, молибден, хром, никель и др. От присутствия тех или иных легирующих компонентов зависят особенности

Из книги автора

Техника безопасности при газовой сварке и резке Газовая сварка и резка связаны с определенным риском, поэтому при их осуществлении необходимо строго соблюдать правила техники безопасности:1. До проведения работ надо внимательно прочитать инструкцию по применению

Из книги автора

Техника «резерваж» Резерваж – способ, основанный на нанесении воскового или жирового слоя по намеченному на изделии рисунку перед его глазурованием. В пчелиный воск добавляют скипидар и нагревают до растворения. С помощью кисточки накладывают состав на места, не

Из книги автора

Техника шпаклевания Берут немного шпаклевки на шпатель и наносят ее на поверхность стены мазками средней толщины, затем нажимают на лезвие шпателя чуть сильнее и разравнивают шпаклевочный слой движениями по вертикали.Шпаклевку разравнивают до получения очень тонкого

Из книги автора

Техника покраски При окрашивании потолков и стен обращают внимание на направление света, падающего из окна. Если покраска производится кистью, предпоследний слой краски обязательно наносят против направления солнечных лучей, а последний наоборот. Иначе, после

Из книги автора

Метод холодной сварки в домашних условиях Сварку стыков полотнищ линолеума производят следующими способами:– тепловой, то есть инфракрасными лучами и горячим воздухом;– холодный.Первый метод сварки в основном применяют на производстве, а в домашних условиях – только

Из книги автора

Техника безопасности Каждый профессиональный электрик, перед тем как переходить непосредственно к практике, сдает специальный экзамен по технике безопасности. В этот экзамен входят вопросы по эксплуатации электроустановок и способам работы с ними, которые были бы

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 существует два способа газовой сварки - левый и правый. При левом способе (рис. 3.9, 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 исходя из того, чтобы при движении горелки в одну сторону проволока двигалась бы в противоположную сторону. Левый способ целесообразно применять при сварке металлов малых толщин (до 4-5 мм), а также металлов со сравнительно низкой температурой плавления. При левом способе обеспечивается лучшее формирование металла шва.

При правом способе (рис. 3.9, б) сварки пламя направляют на уже сваренную часть шва, а проволоку перемещают вслед за пламенем по спирали, при этом конец ее не вынимают из ванны расплавленного металла. Горелку перемещают прямолинейно. Поперечные колебания сообщают горелке только при правом способе сварки деталей большой толщины. Применение правого способа сварки повышает производительность процесса при одновременном снижении удельного расхода газов за счет более полного использования теплоты пламени, а также уменьшает коробление металла из-за большей концентрации нагрева.

Присадочная проволока должна соответствовать основному металлу по механическим свойствам и химическому составу. Диаметр ирисадочной проволоки d зависит от выбранного способа сварки и толщины основного металла S. Для правого способа сварки d = 5/2; для левого способа сварки d= S /2 +1.

Рис. 3.9. а - левый; б - правый; 1 - присадочный пруток; 2 - газовое пламя; 3 - шов; 4 - сварочная ванна;

5 - свариваемый металл

Определяющим параметром газовой сварки является номер наконечника горелки , который обеспечивает необходимую мощность пламени. Мощность пламени в зависимости от толщины свариваемого металла и его теплофизических свойств определяется по формуле:

где М - мощность пламени, С - удельный тепловой коэффициент расхода газа

на 1 мм толщина металла, S - толщина свариваемого металла.

Удельный тепловой коэффициент расхода ацетилена на 1 мм толщины свариваемого металла определяется по табл. 3.1. Непосредственный номер наконечника выбирают по табл. 3.2, в которой представлены технические характеристики инжекторных горелок (ГОСТ 1077-79Е).

Дополнительными параметрами газовой сварки, влияющими на качество и геометрические параметры сварного шва, являются скорость сварки, вид пламени, угол наклона наконечника, расстояние от ядра пламени до дна сварочной ванны.

Скорость сварки следует по мере необходимости изменять, так как при неизменной скорости сварки можно перегреть или, что еще хуже, пережечь металл и получить прожог.

Удельный коэффициент расхода ацетилена на 1 мм толщины свариваемого металла

Таблица 3.1

Технические характеристики инжекторных горелок (ГОСТ 1077-79Е)

Таблица 3.2

Параметр	Номер наконечника
Параметр
Толщина свариваемой стали в мм
ацетилена, л/ч
кислорода, л/ч
Давление ацетилена на входе в горелку, МПа
Давление кислорода на входе в горелку, МПа

Вид пламени также влияет на режим сварки. В процессе сварки нормальное пламя с течением времени стремится к окислительному из- за конструктивных особенностей горелок. Лишний кислород в пламени в конкретном случае может быть нежелателен, поэтому газосварщик по мере необходимости увеличивает подачу горючего газа, держа палец на ацетиленовом вентиле. В процессе работы это практически незаметно для неспециалиста.

Угол наклона наконечника меняется в зависимости от нагрева металла. Он как бы является дополнительным фактором к мощности пламени, и по форме и размерам ванны (вогнутости или выпуклости) сварщик мгновенно принимает решение об изменении угла. Иногда для этого сварщик на мгновение отводит пламя от сварочной ванны.

Наклон мундштука горелки может меняться в процессе сварки. В начальный момент сварки для лучшего прогрева металла и быстрого образования сварочной ванны угол наклона устанавливают наибольшим (80-90°); в процессе сварки угол соответствует толщине и роду свариваемого металла (рис. 3.10).

Рис. 3.10.

Расстояние от кончика ядра пламени до дна сварочной ванны

должно быть постоянным. Нельзя касаться концом ядра ванны расплавленного металла, так как при этом расплав будет насыщаться углеродом. Расстояние от кончика ядра пламени до дна сварочной ванны должно быть равно приблизительно длине ядра или быть немного меньше. Сварочная проволока должна находиться в рабочей (восстановительной) зоне или в сварочной ванне на ее краю.

В процессе сварки газосварщик совершает наконечником горелки одновременно два движения: поперечное и поступательное. Поперечное движение необходимо для равномерного прогрева кромок основного металла и присадочной проволоки. Поступательное движение необходимо для постепенного заполнения стыка и получения протяженного шва.

При сварке в нижнем положении правым способом без разделки кромок при толщине стали более 3 мм или при сварке стали относительно большой толщины левым способом (с разделкой кромок или без нее) наиболее распространенные движения горелки и конца присадочной проволоки показаны на рис. 3.11. В этом случае концом присадочной проволоки совершают движения, обратные движению сварочной горелки. При выполнении угловых швов для получения швов нормальной формы горелкой и присадочной проволокой производят движения, показанные на рис. 3.12. В этом случае сварщик быстро перемещает пламя и конец проволоки по середине шва и задерживает их по краям.

Рис. 3.11. Движение горелки и проволоки при сварке стали толщиной более Змм в нижнем положении: 7 - движение проволоки;

2 - движение горелки

Рис. 3.12.

1 - движение проволоки;
2 - движение горелки;
3 - места задержки движения

При сварке правым способом металла толщиной 5 мм пламя горелки углубляют в разделку шва (рис. 3.13) и перемещают вдоль шва без колебательных движений.

При сварке стали малой толщины без отбортовки кромок, когда процесс сварки ведется с присадочной проволокой, получил распространение способ последовательного образования сварочных ванночек, сущность которого заключается в том, что сварщик, образовав сварочную ванночку (при малой толщине стали диаметр сварочной ванночки составляет 4-5 мм), вводит в нее конец присадочной проволоки и, расплавив небольшое количество присадочного металла, выводит конец из ванны в среднюю зону пламени, а горелкой (несколько приблизив ее к поверхности металла) делает резкое круговое движение, переводя ее в следующую позицию. При этом каждая последующая ванночка перекрывает предыдущую на 1 / 3 ее диаметра (рис. 3.14). Процесс сварки в этом случае, естественно, ведется левым способом. Качественное выполнение сварки этим способом, обеспечивающим исключительно гладкую и ровную поверхность шва, требует соблюдения двух основных условий: 1) конец присадочной проволоки во избежание окисления не следует выводить за пределы средней зоны пламени; 2) ядро пламени при приближении его к сварочной ванне во избежание науглероживания металла шва не должно касаться ее поверхности. Способ последовательного образования сварочных ванночек, или, как его иногда называют, «сварка каплями», позволяет получать весьма высокое качество сварного шва.

Рис. 3.13.

с разделкой кромок: / - движение проволоки; 2 - движение горелки

Рис. 3.14.

Для уменьшения коробления и предупреждения трещинообразова- ния листы при сварке укладывают с расширением зазора между кромками таким образом, чтобы в конце шва он составлял 2-4% его длины (не более 4-6 мм). По мере образования сварного шва зажимное приспособление (рис. 3.15, а) постепенно ослабляют, и зазор уменьшается до требуемой величины вследствие усадки металла уже выполненного участка шва. Величину зазора устанавливают либо прихватками, либо с помощью клина, вставляемого в стык и передвигаемого вдоль кромок по мере выполнения шва. Если прихватки приводят к короблению изделий, то сварку выполняют в специальных зажимных приспособлениях с точной взаимной установкой кромок (рис. 3.15, 6).

Для снижения сварочных напряжений, а следовательно, уменьшения коробления можно использовать метод ступенчатой или обратноступенчатой сварки. При этом шов по длине разбивают на участки, свариваемые в определенном порядке (рис. 3.16). Каждый последующий участок перекрывает предыдущий на 10-20 мм в зависимости от толщины свариваемого металла. Деформацией каждого последующего свариваемого участка полностью или частично снимается деформация, полученная предыдущим участком. При обратноступенчатой сварке коробление уменьшается еще и потому, что уменьшается объем металла, сосредоточенного в одном месте и одновременно нагреваемого до пластичного состояния.

Рис. 3.15.

Рис. 3.16 . Обратноступенчатая сварка: а - от кромки: б - от середины; 1-5 - последовательность сварки участка шва

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.

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 . 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.

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.

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 . 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 , 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.

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).

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.

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 выполняют с помощью любого газа. В качестве присадочного материала при сварке таких сталей используется проволока из стали, содержащей небольшое количество углерода.
Методы сварки 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 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.