Газовая сварка 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.

Преимущества и недостатки газовой сварки

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.

Оборудование для сварки

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.

Видео:

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.

Видео:

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.

Оборудование для сварки

Газосварочное оборудование для металлов состоит из нескольких категорий (см. видео):

  1. 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;
  2. 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;
  3. 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;
  4. 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;
  5. 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;
  6. 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.

Способы газовой сварки

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.

Далее следует участок без кристаллизации с большими зернами, в которой температура плавления уже менее 1200 градусов.

Каждый участок после этого порога при нагревании имеет более нормальную структуру с мелкими зернами.

Видео:

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.

Видео:

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!


Комментарии: