Как варить газосваркой
В наше время для проведения ремонтных работ в области судостроения, автомобилестроения, строительства широко используют газовую сварку. В процессе газосварки пламенем в открытой горелке плавится основной и присадочный материал. При газосварке происходит плавное нагревание металла. Благодаря этому, она нашла широкое применение при сварке цветных металлов, чугуна и стали.
Пламя в горелке поддерживается благодаря подаче горючих газов, находящихся в баллоне: пропана, диацина, водорода, метана, ацетилена, кислорода и прочих. При проведении газосварки необходимо очень тщательно соблюдать технику безопасности. В радиусе метра, возле вас должны отсутствовать легковоспламеняющиеся предметы. Не лишним будет запастись емкостью с водой.
Газосварке отдают предпочтение из-за ее простоты и мобильности.
Процесс газосварки прост, поэтому можно без труда освоить технику нагрева и сварки. Главное для сварщика – это овладеть работой при помощи горелки и прутка. Это обеспечит качественное исполнение газосварочных работ.
У тех, кто впервые проводит газосварочные работы, как правило, возникают множество вопросов, связанных с техникой, методикой и самим процессом газосварки. Начинающий сварщик старается выбрать для себя самую оптимальную технику, зависящую от вида материалов, использующихся в процессе сварки.
Чтобы умело подойти к процессу сварки, можно воспользоваться советами, которые непременно вам помогут.
Инструкция по работе с газосваркой
Сначала необходимо выбрать оборудование. Не забывайте, что в процессе сварки вам придется работать с газовым баллоном. Поэтому необходимо хорошо ознакомится с правилами по технике безопасности.
В зависимости от вида поверхности, которую необходимо сварить, выбирается определенная техника сварки.
Ацетилен - основной компонент в процессе газосварки. Для сварки используют растворенный (в баллоне) или газообразный ацетилен. Ацетиленовые баллоны применяют при газосварочных работах любой сложности, как на бытовом уровне, так и при проведении высокотехнологичной сварки. Ацетилен можно назвать одним из самых качественных источников пламени. Это обусловлено тем, что нет надобности в использовании какого-нибудь окислителя.
Вначале необходимо подготовить газовый баллон, с помощью которого будет производиться ацетиленокислородная газосварка, учитывая труднодоступные места.
Также потребуется горелка, имеющая четыре наконечника. Для отработки навыков сварки вначале необходимо использовать наконечник наименьшего размера. Старайтесь следить за поддержанием давления во всех шлангах аппарата. Давление для кислорода и для ацетилена должно отличаться. Необходимо следить, чтобы показатели давления оставались на уровне: для кислорода не более 0,3МПа, для ацетилена - не менее в 1 кПа.
В процессе газосварки можно воспользоваться кислородным шлангом, который относится к III классу. Он обеспечит подачу кислорода к газовому баллону с оптимальным давлением, что предусмотрено техникой газосварки для небольших соединений.
Чтобы шов при сварке поверхностей был качественный и красивый, используют Г3. Его применение требует мастерства и более повышенных требований со стороны техники безопасности. В любом случае, на вас должна быть надета защитная форма - это уплотненные штаны и куртка. Голова должна быть защищена шапкой. Лицо необходимо полностью прикрыть, используя специальную маску.
Овладеть в полной мере искусством газосварки можно только после учебы и окончания специальных курсов. Это поможет вам правильно выбрать горелку для газовой сварки. При выполнении газосварочных работ необходимо правильно располагать прибор относительно свариваемых поверхностей, соблюдая при этом оптимальный угол. Это необходимо для образования красивого и ровного шва. По окончанию газосварочных работ, для придания изделию эстетичного вида нужно аккуратно зачистить окалину.
http://www.stroy-db.ru
Широко распространённая сварка пропаном представляет собой соединение металлических заготовок в , образуемой при их нагревании высокотемпературной струёй горючей смеси из двух газов.
В качестве её компонентов обычно используются ацетилен и кислород, причём последний выполняет функцию катализатора, ускоряющего окислительный процесс и формирующего сварочную струю.
В отдельных случаях в качестве второй составляющей кислородно-горючей смеси выбирается пропан, от которого и произошло название данного метода.
Сварка пропаном начинается с того, что горючий состав поступает в горелку и через специальное калиброванное сопло под давлением выходит наружу. Затем сварщик поджигает газ, и после его воспламенения регулирует напор и качество смеси посредством расположенных на корпусе вентилей.
Исходящая из сопла очень тонкая струя пламени состоит из ядра, зоны восстановления и рабочего факела. Самая высокая температура развивается именно в ядре; при этом сама газовая сварка пропаном происходит в промежутке между ним и зоной восстановления.
Одновременно с этим за счёт воздействия высоких температур на обрабатываемый металл сварочная ванна защищается от нежелательного контакта с воздухом.
Возможность точечной обработки металла тонкой струёй позволяет применять сварку пропаном не только при фигурной резке исходных заготовок, но и при изготовлении целого ряда декоративных изделий и украшений.
Сварка по этой методике требует от исполнителя особых профессиональных навыков, получить которые можно лишь после прохождения курса предварительного обучения и последующей длительной практической работы с пропаном.
Техника сварки
Сварка пропаном предполагает применение следующих двух методик:
- высокотемпературный нагрев кромок заготовок, последующее их оплавление и окончательное соединение;
- формирование рабочего шва методом наплавки или напыления.
Во втором случае используется специальная присадочная проволока из мягкого металла, необходимая для того, чтобы сварочная ванна оставалась полностью насыщенной.
При проведении рабочих операций по первой из этих методик расходуется большое количество пропана, поскольку для оплавления металлических кромок требуются высокие температуры. Поэтому чаще всего предпочтение отдаётся второму способу сварки, при котором на нагрев присадочной проволоки из легкоплавких металлов тратится заметно меньше энергии.
Оба этих подхода при работе с пропаном в целом приводят к одному и тому же результату. Однако они принципиально различаются по расходу газовой смеси, затрачиваемому на работу времени и функциональности (другими словами – по своей экономичности).
Сварка посредством наплавки, помимо экономии средств и времени, обеспечивает повышенную прочность шва и выглядит более эстетично. Именно эта методика используется при прокладке и обустройстве магистральных трубопроводов, а также при сварке различных изделий и элементов строительных конструкций.
Достоинства и недостатки
К основным достоинствам любой газосварки (включая сварку пропаном и кислородом) относятся следующие моменты:
- независимость от стационарного или передвижного источника питающего тока, требующего для своей работы централизованного энергоснабжения. Газосваркой с использованием пропана пользуются обычно при проведении монтажных работ на сельских объектах и удаленных площадках, лишённых постоянного энергообеспечения;
- грамотное применение методов сварки пропаном и соблюдение всех предписанных нормативами температурных режимов позволяет получать качественный шов и избежать образования прожогов;
- оборудование для газосварки (сам резак или пропановая горелка, подводящие шланги и баллоны с газом, размещаемые на тележке) достаточно мобильны и удобны для местных перемещений и дальней транспортировки.
Недостатком метода обработки металлических заготовок пропаном является низкая производительность монтажных работ, большие затраты времени на высокоточное сваривание и необходимость в навыках проведения этих операций. К этому следует добавить повышенный расход материала, а также опасность высокотемпературного режима, захватывающего большие участки зоны сварки.
Устройство горелки
пропаном состоит из рукоятки с расположенными на ней вентильными устройствами, обеспечивающими регулировку подачи газов и смешивания их в нужной пропорции. Посредством специальных ниппелей к ним подсоединяются подводящие газ рукава, соответствующие действующим стандартам (ГОСТ 9356).
Согласно этому нормативу каждый из шлангов (рукавов) оснащается сменным наконечником со смесительной камерой, которая в свою очередь оборудована встроенным инжектором.
На камере рукавов указывается тип (номер) наконечника и наименование газа, на работу с которым он рассчитан. Удобное и эргономичное расположение вентилей позволяет удерживать рукоятку горелки одной правой рукой, производя при этом второй все необходимые рабочие операции в процессе сварки.
Наконечник типовой газовой горелки состоит из мундштука, инжектора и специальной подающей трубки. Размеры отверстий в мундштуке и в инжекторе (точнее – их соотношение) рассчитаны на применения этих узлов только для конкретного вида газа (пропана или кислорода).
Температура, развиваемая в зоне факела горения пропана с кислородом, может достигать примерно 2300 °C, в связи с чем мундштуки этих сборных конструкций чаще всего делаются из меди.
Объясняется это тем, что медные материалы отличаются большей теплопроводностью (по сравнению с латунными мундштуками, например), и в процессе сварки быстрее охлаждаются.
Меры предосторожности
Поскольку при обращении с газовой горелкой создаются значительные по объёму зоны с высокотемпературным режимом – всегда следует помнить о соблюдении требований .
Согласно действующим нормативам газосварочные работы с пропаном должны проводиться в специально предназначенных для этих целей рукавицах, надёжно защищающих ладони от возможных ожогов.
Помимо этого, нежелателен длительный визуальный контакт с ядром пламени, поскольку повышенные световые нагрузки способны привести к поражению роговицы глаза.
Категорически воспрещается прикасаться к газовому оборудованию испачканными в масле руками, так как при соединении смазочных веществ с кислородом возможно мгновенное воспламенение и аварийный разрыв баллона .
Особое внимание должно уделяться вопросу хранению баллонов с пропаном и кислородом, которые, как правило, содержатся в специально изготовленных для этих целей металлических шкафах. Предполагается, что доступ к таким хранилищам строго ограничен.
Можно сказать еще несколько слов о достоинствах резки и сварки посредством пропана. Огромный опыт работ, организованных и проводимых по этой методике, свидетельствует о высоких качественных показателях методики, а также о соответствующем уровне её функциональности.
Такие факторы, как удобство и доступность, экономичность и высокое качество шва позволяют оценивать технику сваривания металлических заготовок пропаном как ни в чём не уступающую классической электродуговой сварке.
Сварка при помощи газа - соединение металлических деталей методом расплавления. Исторически это один из первых появившихся видов сварки. Технология была разработана еще в конце XIX века.
Впоследствии, с развитием технологий электрической сварки (дуговой и контактной), практическая ценность газовой несколько уменьшилась, особенно для соединения высокопрочных сталей. Но она до сих пор с успехом применяется для соединения чугунных, латунных, бронзовых деталей, для техники наплавления и во многих других случаях.
Сущность метода состоит в том, что высокотемпературное пламя сварочного газа нагревает кромки свариваемых деталей и часть присадочного материала (электродную часть).
Металл переходит в жидкое состояние, образуя так называемую сварочную ванну - область, защищенную пламенем и газовой средой, вытесняющей воздух. Расплавленный металл медленно остывает и затвердевает. Так формируется сварочный шов.
Используется смесь какого-либо горючего газа с чистым кислородом, играющим роль окислителя. Наиболее высокую температуру - от 3200 до 3400 градусов - дает газ ацетилен, получаемый непосредственно при сварке от химической реакции карбида кальция с обычной водой. На втором месте находится пропан - его температура горения может достигать 2800 °C.
Реже применяются:
- метан;
- водород;
- пары керосина;
- блаугаз.
У всех альтернативных газов и паров температура пламени существенно ниже, чем у ацетилена, поэтому сварка альтернативными газами практикуется реже, и только для цветных металлов - меди, латуни, бронзы и других, с небольшой температурой плавления.
У газовой сварки есть особенности по сравнению с электрической, которые формируют как ее недостатки, так и достоинства.
Достоинства и недостатки
Как и у любой вещи или явления, преимущества газовой сварки являются прямым отражением ее недостатков, и наоборот.
Основная характеристика газосварки - более низкая скорость нагрева оплавляемой зоны и более широкие границы этой зоны. В некоторых случаях это плюс, а в других - минус.
Это плюс, если нужно , цветных металлов или чугуна. Для них требуется плавный нагрев и плавное охлаждение. Также существует ряд сталей специализированного назначения, для которых оптимален именно такой режим обработки.
К другим плюсам относится:
- невысокая сложность технологического процесса газовой сварки;
- доступность, адекватная стоимость оборудования;
- доступность газовой смеси либо карбида кальция;
- отсутствие необходимости в мощном источнике энергии;
- контроль мощности пламени;
- контроль вида пламени;
- возможность контроля режимов.
Основных минусов у газовой сварки четыре. Первый - именно низкая скорость нагрева и большое рассеивание тепла (сравнительно низкий КПД). Из-за этого практически невозможно сваривать металл толщиной свыше 5 мм.
Второй - слишком широкая зона термического влияния, то есть зона нагрева. Третий - себестоимость. Цена расходуемого ацетилена при газосварке выше, чем цена электроэнергии, затраченной на тот же объем работы.
Ее четвертый недостаток - слабый потенциал механизации. Из-за своего принципа действия фактически может быть реализована только ручная газовая сварка.
Полуавтоматический метод невозможен, автоматический - только с применением многопламенной горелки, и только при сварке тонкостенных труб либо иных резервуаров. Такой метод сложен и рентабелен лишь при производстве полых резервуаров из алюминия, чугуна либо некоторых их сплавов.
Нормативы
ГОСТ на газосварку - особый вопрос. В связи с тем, что качество шва при газовой сварке в большей степени зависит от мастерства сварщика, оно определяется субъективно.
Характер газосварочного процесса - исключительно ручной, конкретного ГОСТа на газовую сварку нет . Но существует ГОСТ 1460-2013 - на карбид кальция, из которого производится газ для сварки.
Кроме того, различными ГОСТами определяются такие параметры, как типы присадочной проволоки, давление в редукторе и баллоне, требования к генератору ацетилена. Существуют свои требования к типам применяемых шлангов и горелок, связанные с безопасностью работы.
Стандартный комплект оборудования
Для газовой сварки или резки (технологически более простой процесс) требуется оборудование. Прежде всего, это генератор ацетилена либо источник иного горючего газа (пропана, водорода, метана).Потребуется также Баллон с окислителем - кислородом, горелка, редуктор для сжатого газа (регулятор потока) и соединительные шланги.
Могут применяться различные вспомогательные устройства, например пьезозажигательный элемент, предохранительный водяной затвор для защиты от обратного пламени (в последнее время - практически обязательный элемент), и другие.
Отличительная особенность этого вида сварки - для него не требуется электропитание, поэтому работы можно производить практически в «полевых» условиях. Во многом из-за этого преимущества газовую сварку до сих пор активно используют.
Виды пламени
Одним из достоинств газосварки является возможность использования огня с разными химическими свойствами: окислительным, восстановительным, с повышенным содержанием ацетилена.
«Нормальным» считается восстановительное пламя, при котором металл окисляется с той же скоростью, что восстанавливается. Оно применяется в большинстве случаев. Для соединения деталей из бронзы и других сплавов с содержанием олова применяется только восстановительный огонь.
Окислительное пламя образуется при увеличении количества кислорода в газовой смеси. В некоторых случаях оно предпочтительно и даже необходимо, например, при соединении латуни и пайке твердым припоем.
Особое свойство окислительного пламени состоит в возможности увеличить скорость газовой сварки. Но при этом необходимо применять специальную присадку, содержащую раскислители - марганец и кремний.
Если использовать с окислительным пламенем в качестве присадочной проволоки тот же материал, что и в свариваемых деталях (за исключением латуни) - шов выйдет хрупким, с большим количеством пор и каверн.
Пламя с увеличенным содержанием горючего газа применяется для наплавки на какую-либо деталь другой детали из более твердого сплава, а также при варке деталей из чугуна и алюминия.
Технология и способы
Техника газовой сварки сильно зависит от специфики свариваемых металлов и сплавов, формы деталей, направления шва и других факторов.
Основное предназначение газосварки - обработка чугуна и цветных металлов, которые поддаются ей лучше, чем дуговой. Хуже всего «берет» она легированную сталь - из-за низкого коэффициента теплопередачи детали из нее сильно коробятся при варке газом.
Существует «правая» и «левая» методика газовой сварки. Есть также технология сварки валиком, ванночками и многослойная сварка.
«Правый» способ - это когда сварочное сопло ведут слева направо, а присадку подают вслед за движением огненной струи. Пламя при этом направлено на конец проволоки, так, что расплавленный состав - температура плавления присадки обычно ниже, чем у основного материала - ровно ложится в шов.
При «левом» способе газовой сварки - он считается основным - поступают наоборот. Горелка движется справа налево, присадка подается ей навстречу. Этот способ проще, но подходит только для тонких листов металла. Кроме того, при нем больше, чем при «правом», идет расход присадочной проволоки и горючего газа.
Сварка валиком - более трудоемкий способ, подходящий только для листового материала. Шов образуется в форме валика, но при этом качество шва очень высокое, без образования шлака, пор и воздушных лакун.
Сварка ванночками - способ, требующий от сварщика большого мастерства. При этом присадочная проволока укладывается в шов спиральным способом, проходя через разные участки пламени. Каждый новый виток спирали слегка перекрывает предыдущий. Способ хорошо подходит для соединения листов из низкоуглеродистых сталей.
Многослойная сварка - самый технологически сложный способ. Его основы - как бы наплавка одного слоя поверх следующего. При этом достигается идеальный прогрев всех нижележащих слоев. Главное - контролировать, чтобы стыки швов разных слоев не находились один под другим.
В каждом из этих видов газовой сварки могут использоваться, в зависимости от обрабатываемого металла, различные флюсы. Их задача состоит в том, чтобы защитить поверхность шва от образования окислов, нарушающих его качество.
Газовая сварка широко востребована на производстве и в домашнем хозяйстве. Все больше частников, предпочитающих самостоятельно выполнять различные работы, делают это с использованием сложной техники. Это позволяет им выполнять усложненные задачи и осуществлять разнообразные проекты.
По этой причине газовая сварка своими руками интересует домашних мастеров. Но прежде чем брать в руки горелку, надо узнать, чем и как это делается.
Сварочные работы на газе: назначение и специфика
Газосварка – это процесс плавления основного и присадочного металлов на кромках деталей в результате воздействия на них пламени горелки . Выбор химсостава присадочных прутков зависит от физико-химических характеристик основного металла.
Рисунок 1. Технология газовой сварки.
Пламя поддерживается за счет подачи к горелке газа вместе с технически чистым кислородом (рис.1). Добавление последнего и делает огонь пригодным для применения в сварке. Причем тем, какую долю занимает кислород, определяется свойство огня и его практическое применение.
По соотношению газов пламя газовой сварки делится на три вида:
- восстановительное;
- окислительное;
- науглероживающее.
Пламя первого вида (его еще называют нормальным) содержит равные доли ацетилена и кислорода. Окислительный огонь образуется при избытке кислорода, а науглероживающий отличается избытком ацетилена.
В отличие от электродуговой сварки, газовая обеспечивает плавный нагрев металлических кромок.
С ее помощью при разных способах пайки и наплавки обрабатываются стальные детали, имеющие толщину 0,2-5 мм, различные типы инструментальных сталей, а также цветные металлы и чугун. Все указанные металлы необходимо сваривать путем мягкого и медленного нагревания
Какие газы применяются при газосварке?
Пламя газовой горелки создается благодаря сгоранию рабочих газов под воздействием кислорода. Чистота последнего должна быть не ниже 98%.
В газовой сварке в качестве горючих газов используются несколько газообразных химических элементов. Это ацетилен, метан, водород, пропан и пропанбутановые смеси, пары осветительного керосина и бензина. Все перечисленные вещества отлично горят на открытом воздухе.
Рисунок 2. Способы сварки – правый и левый.
Особенностью всех упомянутых газов является то, что они сами по себе не генерируют очень высокую температуру, необходимую для быстрого расплавления металлических структур. Для этого им требуется дополнительный кислородный поток.
Самым популярным среди указанных газообразных веществ на сегодняшний день является газ ацетилен. Он активно образуется в результате химической реакции при соединении карбида кальция с обыкновенной водой. Взаимодействуя с кислородной струей, ацетилен в момент сгорания «выдает» температуру до 3200-3400 °С. Для его получения используют специальные генераторы, которые в настоящее время широко производятся промышленностью.
В газосварочном аппарате соединение ацетилена с кислородом происходит в специальной смесительной части горелки. В эту камеру через шланги оба газа подаются по отдельности: ацетилен из генератора, а кислород из баллона, который традиционно имеет либо голубую, либо синюю окраску. В емкости окислитель содержится под давлением в 3-4 атмосферы.
Надо отметить, что составные компоненты газовой смеси подаются под разным давлением (у кислорода оно больше). Поэтому когда кислород попадает в центральный подающий канал горелки, его продвижение создает сильное разрежение, из-за чего ацетилен, закачиваемый под более низким давлением, самотеком засасывается в канал. Здесь, в смесительном отделе, газы смешиваются, вступают в реакцию и через наконечник поступают наружу, на точку сварки.
Особенности подготовки и сваривания металлов газосваркой
Рисунок 3. Углы наклона мундштука горелки при сварке различных толщин.
Для того чтобы правильно выполнять сварочные работы, необходимо понимать принципы сварочных операций и последовательность действий газосварщика. Технология этих работ включает подготовительные операции, в том числе обработку свариваемых кромок металлических заготовок и выбор способа сварки, настройку газовой горелки в надлежащее положение, а также определение всех требуемых параметров газосварочного аппарата, в том числе мощности огненной струи и диаметра проволочной присадки.
При подготовке к сварочным работам металлические кромки заготовки следует очистить от различных загрязнений, окалины и масла. На специальном станке или, если станка нет в наличии, с помощью обыкновенного зубила (можно использовать и пневматическую разновидность данного инструмента) на кромках делается скос, необходимый для заполнения будущего шва расплавленной сварочной присадкой.
Во время работы очень важно, чтобы положение свариваемых элементов было жестко фиксированным. Для того чтобы обеспечить невозможность их перемещения относительно друг друга, перед основной сваркой осуществляют прихватку краев заготовок.
Если идет речь о тонких металлических листах и коротких швах, то прихватки делают длиной по 6-7 мм каждая, между ними должны быть неприхваченные просветы длиной примерно 70-100 мм. Если соединяются детали из толстого металла, а швы планируется делать длинными, длина каждой прихватки должна достигать 25-30 мм при интервалах между ними в 300-500 мм.
Переходя к сварке, отметим, что ее качество в большой мере зависит от правильного положения горелки по отношению к стыковочному шву и от направления проводки по шву. Здесь различают правый и левый варианты направления производства сварочных операций (рис.2).
При использовании перемещения рабочего органа газосварочного агрегата вправо проводка осуществляется слева направо. В этом случае горелка перемещается перед проволочной присадкой, а ее пламя направлено на формируемый сварочный шов.
Левый способ, напротив, предполагает перемещение горелки справа налево. При таком передвижении горелка располагается над присадкой. В результате огненная струя оказывается непосредственно направленной на неприваренные друг к другу металлические кромки. Происходит интенсивный прогрев кромок, которые таким образом подготавливаются к последующему качественному свариванию.
Стоит отметить, что с применением правого способа соединяют металлические детали толщиной более 5 мм, делают потолочные сварочные швы. В то же время левым способом формируют вертикальные швы, если сварка производится снизу вверх.
Во время выполнения газосварки наконечник горелки и присадочный прут должны двигаться по отношению друг к другу (рис.3)/ Мундштук перемещают вдоль шва и одновременно попрек шовной оси, а присадочный прут постепенно продвигают навстречу движению мундштука.
Меры безопасности при работах с газом
Сварочное оборудование должно быть в исправном состоянии. В противном случае работа запрещена.
Транспортировка газовых баллонов производится либо специальными носилками, либо на специально спроектированной тележке.
При работах в закрытых помещениях надо обязательно предусмотреть перерывы с выходами на свежий воздух.
При работах в емкостях присутствие снаружи второго работника обязательно.
Сварщик должен обязательно иметь защитные очки.
Соблюдая все указанные правила, можно своими руками выполнять газосварку на высоком уровне.
Используется больше 100 лет и технология газовой сварки до сих пор актуальна в деле сварки металлов.
После появились новые виды и оборудование для сварки — дуговая, с электродом, портативная — полуавтоматом и в защитных средах (к примеру, сварка в углекислом газе), потому технология газовой сварки отошла на второй план, особенно в промышленности.
Газовое сваривание идет посредством плавления материалов и металлов, образующих гомогенную структуру: материалы плавятся и после соединяются.
Газ горит, как смесь в присутствии очищенного кислорода.
Имеет следующие преимущества:
- Простой тип сварки/резки, дорогостоящий сварочный аппарат не требуется (если только не сварка полуавтоматом или электродом);
- Газ/смесь для сварки/резки можно приобрести без проблем;
- Газовая сварка не нуждается в мощном источнике энергии и защитных средах (по ситуации);
- Пламя/смесь можно контролировать – менять его мощность, виды, регулировать нагрев деталей при сварке и для резки.
Не лишена и недостатков:
Малая быстрота нагрева металлов горелкой (полуавтоматом выгоднее).
Газовая сварка выдает широкую зону тепла;
Тепло сильно рассеивается, плохо концентрируется, нежели при дуговой;
Заметный минус кроется в цене топлива/электричества. Конечно, аппарат дуговой сварки или сварки электродом расходует электричество нещадно, но при подсчете окажется все равно дешевле того же ацетилена и кислорода;
Плохая тепловая концентрация снижает результативность газовой сварки/резки с возрастанием толщины: при толщине 1 мм темп составит приблизительно 10 метров в час, а при 1 см толщины — всего 2 метра в час. Потому для деталей от 5 мм используется дуговой метод или сварка полуавтоматом/электродом;
Плохо механизируется. Автоматическая происходит при сварке труб с тонкой стенкой в продольном шве при работе многопламенной горелки, и то только в некоторых операциях (производство тонкостенных полых резервуаров, газовая сварка труб небольшого диаметра, газовая сварка алюминия, газовая сварка чугуна, различных их сплавов).
Компоненты сварки
В настоящее время используют различные газы, какой из них выбрать и как применять, опишем ниже.
Кислород
Газ для сваривания и резки, не имеет цвета и запаха. Способствует быстрому воспламенению паров горючих материалов.
Сварочный кислород выступает как катализатор плавления/резки металлов и входит в смесь с горючим газом.
Кислород хранится в баллоне под постоянным давлением, вследствие контакта с маслом самовоспламеняется.
Лучшая мера предосторожности – убрать газовые баллоны для сварки в закрытое от солнца и контакта место, тщательно очистить от пыли, грязи и не прикасаться к нему пропитанными чем бы то ни было перчатками.
Сварочный кислород получается из обычного воздуха, какой был отделен от СО2 и Н2О в воздухоразделительной установке. Существует 3 сорта кислорода, используемого в сварке: высший (99.5%), 1 и 2 сорта (99.2 и 98.5 процентов соответственно).
На остаток приходится смесь Ar и N.
Ацетилен
Ацетилен – смесь H и O, бесцветный газ для сварки с небольшим присутствием NH4 и H2S.
Если давление превышает 1.5 кг/см² и температура превышает 400°С, то смесь может взорваться.
Получается через диссоциацию жидких углеводородов под действием электричества.
Чаще всего в баллоне при диссоциации карбида кальция водой.
Заменители ацетилена
Правило гласит: чтобы сварочный процесс свершился, температура на выходе должна быть в 2 раза выше, чем порог плавки металла.
Как замена используются водород, метан, пропан, керосиновые пары, но температура их горения находится в пределах 2400-2800 градусов, что меньше 3150 градусов при горении ацетилена.
Основное преимущество вышеуказанных газов заключается в дешевизне производства.
Однако применение заместителей диктовано характером нагрева и плавящимся металлом.
К примеру, сталь требует виды проволоки с марганцем и кремнием, которая раскисляет ее, а плавящимся цветным металлам нужен флюс.
Еще один минус – не все виды газов имеют высокую теплопроводность.
Проволока и флюс
Проволока и сварочный флюс – неотъемлемое оборудование для газосварки, которое необходимо для надежного шва.
Проволока может быть только без краски и масла, коррозии, при этом порог ее плавления равен или ниже порога плавления металлов.
В ее отсутствие выручит тонкая полоска тех же металлов, которые свариваются.
Сплавы Cu, Mg, Al и металлы вообще во время сварки производят окислы, они относятся к соединениям, плавящимся при большей температуре, нежели сам металл.
Они накрывают металл тонким трудно плавящимся покрытием, усложняя сварку.
Плавящимся металлам требуется присутствие защитных флюсов.
Плавящимся флюсом делается нанесение непосредственно на металл или проволоку до сварки, плавится и выдает плавкий шлак, какой покрывает плавленый металл поверхностно.
Борная кислота и бура выступают в роли защитных флюсов.
Углеродистая сталь варится без добавок, а газовая сварка чугуна, меди и стали требует как раз защитных флюсов.
Газосварочное оборудование для металлов состоит из нескольких категорий (см. видео):
- Водяной затвор. Нужен для защиты генератора ацетилена и трубы от обратной тяги огня из горелки. Затвор – главный оборудование поста, он должен быть исправным и наполняться водой вровень с краном. Затвор стоит между горелкой/резаком и газопроводом/генератором ацетилена;
- Газовый баллон. Баллон имеет конусную резьбу на отверстии, на которую ставится закрывающий вентиль. Снаружи баллон имеет условный цвет по роду газа: голубой – кислород, белый – ацетилен, зелено-желтый — водород, красный — прочие газы. Верхняя часть баллона никогда не красится (нельзя допускать контакта газа с маслом в краске). Для ацетилена можно использовать вентиль, который сделан из любого металла, кроме меди – ацетилен с медью образует взрывоопасную ацетиленовую медь;
- Редуктор. Редуктор снижает давление выходящего газа. Редуктор бывает одно- или двухкамерный, причем двухкамерный редуктор держит более стабильное давление. Бывает редуктор прямого действия и редуктор обратного действия. Кстати, для кислорода и ацетилена есть свой отдельный редуктор. Любой редуктор одновременно является клапаном сброса давления. Редуктор в сварке сжиженным газом имеет оребрение во избежание вымерзания газа при выходе;
- Шланги. Шланги для горючего газа имеют сплошную линию из красного цвета, как обозначение. Такие шланги работают при давлении до 6 атм. Это шланги 1 класса, шланги 2 класса нужны для передачи горючей жидкости (бензин, керосин). Эти шланги имеют желтую полосу по всей длине. Шланги 3 класса – это шланги синего цвета, они работают при давлении до 20 атм;
- Горелка. Это оборудование смешивает газы, выпускает из мундштука под нужным давлением смесь, которая плавит металлы. Бывают безинжекторный и инжекторный виды, причем последний более распространен. В аппарат входят: мундштук, ниппель, наконечник, камера-смеситель, гайки, инжектор, корпус с рукоятью и ниппель для газов. Горелка бывает микромалой, малой, средней и большой мощности (в зависимости от максимально пропускаемого и сжигаемого объема газов в единицу времени). В случае работы полуавтоматом пламени нет как такового;
- Пост. Пост для сварки – надлежаще обустроенное место для работы. Пост представлен в виде стола с тумбами и местами для хранения инструмента. Там удобно будет хранится оборудование для сварки, шланги. Пост бывает с поворотной или неповоротной столешницей. Пост поворотный нужен для мелкой работы. Но для работы в большом цеху используется передвижной пост или стационарный, предустановленный пост. ГОСТ требует снабдить пост вытяжкой или постоянным доступом воздуха, так как газосварочное оборудование выделяет опасные пары при плавке. Пост улучшает качество труда – пост не позволяет постоянно нагибаться и стоять в непривычной позиции (на видео представлен образцовый пост для работы).
Технология сварки
Редуктор меняет состав смеси из кислорода и газа (не только ацетилена) — так сварщик меняет характер пламени.
Так получаются 3 типа пламени: восстановительное (для почти всех металлов + для работы в защитных средах), окислительное (обязательна проволока с кремнием и марганцем), с избытком газа (для прочных сплавов).
Металл плавится с небольшим объемом ванны и заметной локализацией тепла, металл плавится довольно быстро и также скоро остывает.
При плавке в ванне проходит восстановление и окисление, причем алюминий и магний окисляются легче всего.
Так как окислы этих металлов не восстанавливают H и CO2, требуется пользоваться флюсом.
Никельные и железные окислы напротив – восстанавливаются легко, потому флюсы для них не требуются.
Вдоль шва расположена зона частичной плавки, в ней прочность меньше, чем в шве, потому в данной точке соединение чаще всего разрушается.
Каждый участок после этого порога при нагревании имеет более нормальную структуру с мелкими зернами.
Для повышения качества шва и всей каймы вокруг него применяется термическая ковка шва или нагрев той же самой горелкой:
Сварка углеродистой стали. Сталь низкоуглеродистая варится любым газом, не только ацетиленом. Углеродистая требует вносить в плавку стальную проволоку с малой углеродной концентрацией: часть Mn, Si и C выгорит, шов получится с большими зернами и прочность его сравняется с общей по данной детали;
Сварка легированной стали. Теплопроводность такого типа стали ниже, чем у низкоуглеродистой, потому она коробится. Низколегированная сталь варится довольно легко: нужно лишь оптимальное пламя и добавка проволоки. Нержавеющая сталь с хромом и никелем варится пламенем мощностью 75 дм3 в присутствии проволоки СВ-02Х10Н9, СВ-06-Х19Н9Т. Нержавеющая жаропрочная сталь требует использовать проволоку с никелем и хромом (21 и 25 процентов соответственно), коррозийно-стойкая сталь требует проволоку с 3% молибдена, 11% никеля и 17% хрома;
Газовая сварка чугуна. Варка идет науглероживающим пламенем, иначе окисление вызовет появление в шве зерен хрупкого белого чугуна из-за пиролиза кремния;
Сварка меди. Медь требует больше пламени по мощности и температуре в силу своей выдающейся теплопроводности. К тому же она весьма текуча в плавленом виде, потому нельзя оставлять промежуток меж кромок. В качестве присадки подходит проволока той же меди без примесей, а для раскисления используется флюс;
Сварка латуни. Латунь проще и быстрее варится именно газовым методом. Правда цинк в ее составе быстро улетучивается при 900 градусах, из-за перегрева шов получается с порами. Потому при нагревании и сварке нужна сверхподача кислорода (больше на 30-40%) и латунная проволока как присадка;
Сварка бронзы. Применяется восстановительное пламя, которое не выжигает олово, алюминий и кремний из металлов. Как присадка используется проволока с составом, схожим с бронзой, причем иногда используется до 0.4% кремния для раскисления.
Сварка полуавтоматом
Сварка полуавтоматом осуществляется проволокой, что делает данный метод вариацией на тему привычной электродуговой сварки/сварки электродом и отчасти газовой, в которой между свариваемой деталью и электродом возникает дуга.
Сопротивление электрода ниже сопротивления дуги, потому дуга получает больше тепловой энергии (плазмы), что заставляет оплавляться деталь вместе с электродом, что и дает сварную ванну.
Жидкий металл остывает, кристаллизуется и получается шов. Весь процесс сварки полуавтоматом можно увидеть на видео.
Основные компоненты аппарата-полуавтомата – защитный газ и электрод.
Сварка полуавтоматом начинается всегда с настройки:
- Включить аппарат, дождаться запуска;
- Продеть проволоку через рукав – шланг, ведущий к горелке;
- Поставить на редукторе требуемое давление, открыв вентиль в баллоне;
- Выбрать нужную скорость подачи газа по маховику;
- Выбрать рабочее напряжение дуги, силу тока;
- Поставить горелку под углом и начать варить.
При сварке полуавтоматом важно учитывать целый ряд параметров: угол работы проволоки с плавящимся материалом, ее вылет, расход СО2, напряжение дуги, ее полярность, сила тока.
На каждый показатель есть свой ГОСТ. ГОСТ имеется как на газосварочное оборудование и аппарат, так и каждый элемент должен иметь свой ГОСТ:
- ГОСТ 13861-89 — редуктор, давление и общие технические условия;
- ГОСТ 30829-2002 — ацетиленовый генератор;
- ГОСТ 9356-75 — шланги на сварочный аппарат;
- ГОСТ 949-73 — баллоны для газов;
- ГОСТ 1077-79 и ГОСТ 29091-91 — универсальные и инжекторные типы горелок;
- ГОСТ 21449-75 — проволока для присадки.
Техника безопасности при газовой сварке очень важна. Без знаний по технике безопасности приступать с газосварке строго запрещено!
