Технология газовой сварки металлов: материалы, техника. Газовая сварка: плюсы, минусы и особенности процесса. Для газовой сварки необходимо

Изготовлении и ремонте изделий из тонко-листовой стали (сварке сосудов и резервуаров небольшой емкости, заварке трещин, варке заплат и пр.);
сварке трубопроводов малых и средних диаметров (до 100мм) и фасонных частей к ним;
ремонтной сварке литых изделий из чугуна, бронзы и силумина;
сварке изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни, свинца;
наплавке латуни на детали из стали и чугуна;
сварке кованого и высокопрочного чугуна с применением присадочных прутков из латуни и бронзы, низкотемпературной сварке чугуна.

При помощи газовой сварки можно сваривать почти все металлы, применяемые в технике. Такие металлы, как чугун, медь, латунь, свинец легче поддаются газовой сварке, чем дуговой. Если учесть еще простоту оборудования то становится понятным широкое распространение газовой сварки в некоторых областях народного хозяйства (на некоторых заводах машиностроения, сельском хозяйстве, ремонтных, строительно-монтажных работах и др.).

Для газовой сварки необходимо:

Материалы, применяемые при газовой сварке.

Таблица 8 Основные газы применяемые при газовой сварке

Сварочные проволоки и флюсы

Аппаратура и оборудование для газовой сварки.

Рисунок 17 Схема устройства и работы водяного затвора среднего давления:
а - нормальная работа затвора, б - обратный удар пламени

Баллоны для сжатых газов

Вентили для баллонов

Редукторы для сжатых газов

Рисунок 18 Редукторы: а - кислородный, б - ацетиленовый

Рукава (шланги) служат для подвода газа в горелку. Они должны обладать достаточной прочностью, выдерживать давление газа, быть гибкими и не стеснять движений сварщика. Шланги изготовляют из вулканизированной резины с прокладками из ткани. Выпускаются рукава для ацетилена и кислорода. Для бензина и керосина применяют шланги из бензостойкой резины.

Сварочные горелки

1. Микромалой мощности (лабораторные) Г-1;
2. Малой мощности Г-2. Расход ацетилена от 25 до 700 л. в час, кислорода от 35 до 900 л. в час. Комплектуются наконечниками №0 до 3;
3. Средней мощности Г-3. Расход ацетилена от 50 до 2500 л. в час, кислорода от 65 до 3000 л. в час. Наконечники №1-7;
4. Большой мощности Г-4.

Также есть горелки для газов заменителей ацетилена Г-3-2, Г-3-3. Комплектуются наконечниками с №1 по №7.

Технология газовой сварки.

Рисунок 19 Виды ацетилено-кислородного пламени а – науглероживающее, б-нормальное, в – окислительное; 1 – ядро, 2- восстановительная зона, 3 - факел

Для сварки большинства металлов применяют нормальное (восстановительное) пламя (рис. 19, б). Окислительное пламя (рис. 19, в) применяют при сварке с целью повышения производительности процесса, но при этом обязательно пользоваться проволокой, содержащей повышенное количество марганца и кремния в качестве раскислителей, оно также необходимо при сварке латуни и пайке твердым припоем. Пламя с избытком ацетилена применяют при наплавке твердыми сплавами. Пламя с незначительным избытком ацетилена используют для сварки алюминиевых и магниевых сплавов.
Качество наплавленного металла и прочности сварного шва сильно зависят от состава сварочного пламени.
Металлургические процессы при газовой сварке. Металлургические процессы при газовой сварке характеризуются следующими особенностями: малым объемом ванны расплавленного металла; высокой температурой и концентрацией тепла в месте сварки; Большой скоростью расплавления и остывания метла; интенсивным перемешиванием металла гладкой ванны газовым потоком пламени и присадочной проволокой; химическим взаимодействием расплавленного металла с газами пламени.
Основными в сварочной ванне являются реакции окисления и восстановления. Наиболее легко окисляются магний, алюминий, обладающие большим сродством к кислороду.
Кислы этих металлов не восстанавливаются водородом и окисью углерода, поэтому при сварке металлов необходимы специальные флюсы. Окислы железа и никеля, наоборот хорошо восстанавливаются окисью углерода и водородом пламени, поэтому при газовой сварке этих металлов флюсы не нужны.
Водород способен хорошо растворятся в жидком железе. При быстром остывании сварочной ванны он может остаться в шве в виде мелких газовых пузырей. Однако газовая сварка обеспечивает более медленное охлаждение металла по сравнению, например с дуговой. Поэтому при газовой сварке углеродистой стали, весь водород успевает уйти из металла шва и последний получится плотным.
Структурные изменения в металле при газовой сварке. Вседствии более медленного нагрева зона влияния при газовой сварке больше чем при дуговой. Слои основного металла, непосредственно примыкающие к сварочной ванне непрерывны и приобретают крупнозернистую структуру. В непосредственной близости к границе шва находится зона неполного расплавления. Основного металла с крупной структурой, характерной для ненагретого металла. В этой зоне прочность металла ниже, чем прочночность металла шва, поэтому здесь обычно и происходит разрушение сварного соедениения.
Далее расположен участок, нерекристализации характеризуемы так же крупнозернистой структурой, для которого t плавления металла, не выше 1100-1200С. Последующие участки нагреваются до более низких температур и имеют мелкозернистую структуру, нормализованной стали.
Для улучшения структуры и свойств металла шва и околошовной зоны иногда применяют горячую проковку шва и местную термообработку нагревом сварочным пламенем или общую термообработку с нагревом в печи.
Элюстрация способов газовой сварки показана на рис. 20.

Рисунок 20

Особенности и режимы сварки различных металлов.

Сварка углеродистых сталей

Сварка легированных сталей

Сварка чугуна

Сварка меди

Сварка латуни и бронзы

Сварка бронзы

Ручная газовая сварка предусматривает то, что в одну руку сварщик берет горелку, а другой удерживает проволоку для газовой сварки. Сварщик должен быть обеспечен элементами личной защиты, в том числе и специальными очками.

Рисунок 1. Схема технологии сварки газом.

Резка металлов и газовая сварка своими руками предполагают обязательное соблюдение техники безопасности. Вблизи места, где производится сварка , не должно быть огнеопасных и легковоспламеняющихся веществ. При проведении газовой сварки в закрытом помещении рабочий должен периодически дышать свежим воздухом.

Схема технологии сварки газом приведена на рис. 1. При направлении пламени газовой горелки для сварки на материал кромки металла необходимо располагать в зоне пламени, которая является восстановительной.

Оборудование для различных видов сварок

Вернуться к оглавлению

Характеристика устройства для газовой сварки металлов

Нельзя однозначно ответить на вопрос о том, какой метод сварки лучше. Сварочные мини-установки или обычное оборудование — для каждого характерны свои отличительные особенности. Осуществляя выбор газового оборудования, обязательно учитывают способы газовой сварки.

Сварку производят только с помощью специализированного оборудования. Основным инструментом, представляющим собой оборудование для газовой сварки, является газовая горелка, позволяющая смешивать ацетилен с кислородом в необходимых объемах. В итоге происходит образование горючей смеси, которая вытекает с необходимой скоростью из мундштука, обеспечивая при этом устойчивое пламя.

Для каждого вида оборудования характерна своя технология газовой сварки металлов, поэтому при выборе в первую очередь необходимо отталкиваться именно от этого. Только после этого переходят на изучение особенностей, присущих тому или иному виду оборудования.

Для защиты трубопровода в сварочных устройствах предусмотрено наличие предохранительных водяных растворов. Иначе существует риск, что огонь может нанести обратный удар. Применение ацетиленового генератора в аппарате, используемом для сварки ацетиленом, связано с защитой от того же риска.

Вернуться к оглавлению

Краткое описание отдельных элементов оборудования

Сварочный пост оснащен затвором, наличие которого должно обеспечивать соответствующий уровень безопасности сварочных работ. Затвор — это главная часть поста газовой сварки, он должен быть всегда в нормальном положении, наполненным водой до того уровня, на котором находится контрольный кран. Затвор в горелке располагается между ней либо резаком и ацетиленовым генератором.

При сварке газом обязательно применяются специальные газовые баллоны. В них содержится кислород или другой сжатый газ. Сам баллон представлен сосудом цилиндрической формы. Горловину такого изделия всегда оборудуют отверстием, имеющим резьбу, куда ввинчивается запорный вентиль. Баллоны создаются из труб легированной и углеродистой стали. Чтобы не спутать баллоны, их окрашивают в соответствующий цвет, указывающий на тот вид газа, который в нем содержится. Верхняя сферическая часть остается без окрашивания, поскольку она содержит паспортные данные.

Отличительная особенность, которой обладает сварочный пост для газовой горелки, состоит в надежно смонтированном хомуте баллона, имеющего вертикальное положение. Перед покупкой приспособлений для газовой сварки следует выяснить требования к вентилям, используемым в баллонах. Производство подобных изделий осуществляется только из латуни, поскольку для стали характерна особенность быстро подвергаться коррозии. Для производства ацетиленовых вентилей используется сталь, но не медь, поскольку она и сплавы с ее содержанием свыше 70% применять запрещено.

Применение газового редуктора необходимо для понижения давления газа, поступающего из баллона. Оно должно поддерживаться на оптимальном уровне. Редукторы для разных моделей сварочных устройств имеют один и тот же принцип действия и оснащены одинаковыми составляющими элементами. Редукторы могут быть как однокамерными, так и двухкамерными. Последние не так склонны к замерзанию, как первые, обеспечивая неизменный и постоянный уровень давления.

С помощью рукавов, которые еще называются шлангами, осуществляют подведение горелки под газ. Рукава должны обладать достаточной прочностью, гибкостью, способностью выдерживать давление газа. Для производства рукавов применяют вулканизированную резину, снабжая данное приспособление тканевыми прокладками. Через рукава проходит кислород и ацетилен. Для производства шлангов, пропускающих бензин и керосин, применяется бензостойкая резина.

В процессе газовой сварки могут применяться различные расходные материалы. В первую очередь это присадочная проволока для газовой сварки, которая близка к структуре свариваемого металла по химическому составу, поэтому пользоваться случайными видами проволоки запрещено.

Поверхность проволоки является гладкой и ровной. Она не должна иметь следы масла, окалины, ржавчины, краски. Температуры плавления металла и проволоки должны совпадать. Правильно, если проволока для сварки плавится равномерно, а присадочные материалы не разбрызгиваются. В результате происходит образование плотного металла с однородной структурой, не содержащего примесей и других дефектов. При сварке могут применяться плоские металлические нарезанные листы той же марки, которую имеют свариваемые изделия. Это характерно для сварки цветных металлов либо нержавеющей стали.

С целью защиты расплавленного металла от окисления при сварке применяют флюсы, которые являются мостами или порошками, наносимыми на проволоку и кромку обрабатываемого изделия. При выборе состава флюса следует опираться на свойства металла и его вид. В качестве флюса применяется и борная кислота с бурой (прокаленные).

Вернуться к оглавлению

Оборудование для газопрессовой сварки

Газопрессовая сварка производится на основе установок, включающих станок для осадки при сварке с механизмами, позволяющими производить зажатие деталей. Приспособление включает горелку, осуществляющую нагрев. В состав оборудования входит система питания газами, воздухом (для использования пневматических приспособлений) и водой с целью процесса охлаждения.

Газопрессовую сварку производят с помощью многосопловых горелок, которые имеют водяное охлаждение. Сварка труб и стержней иногда производится с использованием разъемных горелок, которые включают две половины, связанные между собой шарнирно. Торцевой нагрев и сварки листов горелки иногда изготавливаются неразъемными.

Материалы детали претерпевают осадку и зажатие в станке, что определяется размером изделия, а также требуемой величиной осевого давления при сварке ручным способом с использованием пневматических устройств либо механизированным, предполагающим применение гидравлических устройств.

Осуществление способа зажатия и осадки зависит от величины максимального усилия, требуемого при выполнении данных операций в отношении к размеру сечений деталей, которые свариваются на данном оборудовании. Усилие для зажатия в 2 раза превышает усилие с целью осадки, на которое влияют сами свариваемые материалы.

Для определенных видов конструкций станков характерно наличие каретки, позволяющей закреплять и перемещать сварочную горелку. Конструкция горелок определяется формой свариваемых деталей.

Вернуться к оглавлению

Оборудование для газопламенной сварки

Сварка газопроводов, как и другие виды сварки, требуют специализации механизированных установок, которая основана на конкретном типе конструкций свариваемых деталей и соединений. Создание универсального средства, позволяющего механизировать процесс сварки, привело к разработке оборудования, на котором производится газопламенная сварка. Различные виды установок, используемые в промышленности с целью газопламенной сварки, характеризуются особой трудностью при их создании. Они отличаются экономичностью, компактностью и производительностью. Для таких установок предусмотрено максимальное сокращение времени на осуществление работ.

Среди основных видов оборудования можно отметить наличие резака, имеющего вентили подвода окислителя и топлива. Сюда входят и баллоны с окислителем и топливом. Для жидкого кислорода, выступающего окислителем, характерна техническая чистота. Топливо является газообразным углеводородом, который сжижен при давлении от 140 до 180 атмосфер. Бытовой газ и ацетилен являются наиболее распространенными. За счет ацетилена пламя становится более горячим, а использование бытового газа является более дешевым и доступным.

Газовая сварка относится к группе сварки плавлением. Метод газовой сварки прост, не требует сложного оборудования и источника электрической энергии. К недостаткам газовой сварки относятся меньшая скорость и большая зона нагрева, чем при .

Газовую сварку применяют при изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали толщиной 1-3 мм, монтаже труб малого и среднего диаметров, соединений и узлов, изготовляемых из тонкостенных труб, сварке изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни и свинца, сварке чугуна с применением в качестве присадки чугунных, латунных и бронзовых прутков, наплавке твердых сплавов и латуни на стальные и чугунные детали.

Газовой сваркой могут соединяться почти все металлы и сплавы, применяемые в настоящее время в промышленности. Наиболее широкое применение получила при строительно-монтажных работах, в сельском хозяйстве и при ремонтных работах.

Для выполнения сварочных работ необходимо, чтобы сварочное пламя обладало достаточной тепловой мощностью. Мощность пламени горелки определяется количеством ацетилена, проходящего за один час через горелку, и регулируется наконечниками горелки. Мощность пламени выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла и его свойств. Количество ацетилена в час, необходимое на 1 мм толщины свариваемого металла, устанавливается практикой.

Пример. При сварке низкоуглеродистой стали на 1 мм толщины свариваемого металла требуется 100-130 дм 3 ацетилена в час.

Для сварки низкоуглеродистой стали толщиной 4 мм минимальная мощность сварочной горелки составит 100х4=400 дм 3 /ч, наибольшая - 130х4=520 дм 3 /ч.

Для газовой сварки различных металлов требуется определенный вид пламени - нормальное, окислительное, науглероживающее. Газосварщик регулирует и устанавливает вид сварочного пламени на глаз. При ручной сварке сварщик держит в правой руке сварочную горелку, а в левой - присадочную проволоку. Пламя горелки сварщик направляет на свариваемый металл так, чтобы свариваемые находились в восстановительной зоне на расстоянии 2- 6 мм от конца ядра. Конец присадочной должен находиться в восстановительной зоне или в сварочной ванне.

Скорость нагрева регулируется изменением угла наклона а мундштука к поверхности свариваемого металла.

Рисунок 1 - Угол наклона (а) и способы перемещения мундштука горелки (б)

Величина угла выбирается в зависимости от толщины и рода свариваемого металла. Чем толще металл и больше его теплопроводность, тем больше угол наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла. В начале сварки для лучшего прогрева металла угол наклона устанавливают больше, затем по мере прогрева свариваемого металла его уменьшают до величины, соответствующей данной толщине металла, а в конце сварки постепенно уменьшают, чтобы лучше заполнить и предупредить пережог металла.

Рукоятка горелки может быть расположена вдоль оси шва или перпендикулярно ей. То или иное положение выбирается в зависимости от условий (удобств) работы газосварщика, чтобы рука сварщика не нагревалась теплотой, излучаемой нагретым металлом.

В процессе газовой сварки газосварщик концом мундштука горелки совершает одновременно два движения: поперечное - перпендикулярно оси шва и продольное - вдоль оси шва. Основным является продольное движение, поперечное служит для равномерного прогрева кромок основного и присадочного металла и получения шва необходимой ширины.

Способ 1, при котором пламя периодически отводится в сторону, применять при газовой сварке не рекомендуется, так как при этом возможно окисление расплавленного металла кислородом воздуха. Способ 2 - по спирали и способ 3 - полумесяцем рекомендуются при сварке металла средней толщины, способ 4 - при сварке тонких листов (рисунок 1).

Присадочной можно совершать такие же колебательные движения, но в направлении, обратном движениям конца мундштука горелки.

Конец присадочной проволоки не рекомендуется извлекать из сварочной ванны и особенно из восстановительной зоны пламени. Движения, совершаемые концом мундштука горелки и концом присадочной проволоки в процессе сварки, зависят от положения шва в пространстве, толщины свариваемого металла, рода металла и требуемых размеров сварочного шва. Для сварки швов в нижнем положении наиболее распространено движение полумесяцем.

Газопламенная обработка металлов — это ряд , связанных с обработкой металлов высокотемпературным газовым пламенем.

Газовая сварка — сварка плавлением, при которой нагрев кромок соединяемых частей деталей производится пламенем газов, сжигаемых на выходе из горелки для газовой сварки. При газовой сварке заготовки 1 и присадочный материал 2 в виде прутка или проволоки расплавляют высокотемпературным пламенем 4 газовой горелки 3 (рисунок 1).

Рисунок 1 — Газовая сварка схема

Технология газовой сварки

Газовое пламя чаще всего образуется в результате сгорания (окисления) горючих газов технически чистым кислородом (чистота не ниже 98,5%). В качестве горючих газов используют ацетилен, водород, метан, пропан, пропанобутановую смесь, бензин, осветительный керосин.

Рисунок 2 — Распределение температуры по оси нормального газового пламени

Газовое сварочное ацетиленокислородное «нормальное» пламя имеет форму, схематически показанную на рисунке 2.

Во внутренней части ядра пламени 1 происходит подогрев газовой смеси, поступающей из сопла до температуры воспламенения. В наружной оболочке ядра происходит частичный распад ацетилена. Выделяющиеся частицы углерода раскалены, ярко светятся, четко выделяя очертания оболочки ядра (температура газов в ядре невелика и не превышает 1500 0 С).

Зона 2 является наиболее важной частью сварочного пламени (сварочной зоной). В ней происходит первая стадия сгорания ацетилена за счет кислорода, поступающего в сопло из баллона, в результате чего здесь развивается максимальная температура. Содержащиеся в сварочной зоне газы обладают восстановительными свойствами по отношению к оксидам многих металлов, в том числе и к оксидам железа. Поэтому ее можно назвать восстановительной. Содержание углерода в металле шва изменяется незначительно.

В зоне 3 или факеле пламени протекает догорание газов за счет кислорода воздуха что отражает состав газов в факеле. Содержащиеся в факеле газы и продукты их диссоциации окисляют металлы, т.е. эта зона является окислительной. Вид ацетиленокислородного пламени зависит от соотношения в газовой смеси подаваемой в горелку кислорода и ацетилена называется коэффициентом β.

Рисунок 3 — Строение ацетиленокислородного пламени

При β = 1,1 … 1,2 пламя нормальное (см. рисунок 2). При увеличении этого соотношения, т.е. относительном увеличении содержания кислорода (окислительное пламя), форма и строение пламени изменяются (рисунок 3). При этом реакции окисления ускоряются, а ядро пламени бледнеет, укорачивается и приобретает коническую заостренную форму. В этом случае сварочная зона утрачивает восстановительные свойства и приобретает окислительный характер (содержание углерода в металле шва уменьшается, выжигается). С уменьшением β, т.е. при увеличении содержания ацетилена в газовой смеси реакции окисления замедляются. Ядро удлиняется, и его очертания становятся размытыми. Количество свободного углерода увеличивается, частицы его появляются в сварочной зоне. При большом избытке ацетилена частицы углерода появляются и в факеле пламени. В этом случае сварочная зона становится науглероживающей, т.е. содержание углерода в металле шва повышается.

Пламя заменителей ацетилена принципиально подобно ацетиленокислородному и имеет три зоны. В отличие от углеводородных газов во-дородно-кислородное пламя светящегося ядра не имеет (нет светящихся частиц углерода).

Одним из важнейших параметров, определяющих тепловые, а значит и технологические свойства пламени, является его температура. Она различна в различных его участках как по длине вдоль его оси (рисунок 2), так и в поперечном сечении. Она зависит от состава газовой смеси и степени чистоты применяемых газов. Наивысшая температура наблюдается по оси пламени, достигая максимума в сварочной зоне на расстоянии 2 … 3 мм от конца ядра. Эта сварочная зона является основной для расплавления металла. С увеличением β максимальная температура возрастает и смещается к мундштуку горелки. Это объясняется увеличением скорости горения смеси при избытке кислорода. При избытке ацетилена (β менее 1) наоборот, максимум температуры удаляется от мундштука и уменьшается по величине.

Горючие газы-заменители ацетилена, дешевле и недефицитны. Однако их теплотворная способность ниже, чем у ацетилена. Максимальные температуры пламени также значительно ниже. Поэтому их используют в ограниченных объемах в технологических процессах, не требующих высокотемпературного пламени (сварка алюминия, магния и их сплавов, свинца; , сварка тонколистовой стали; газовая резка и т.д.). Например, при использовании пропана и пропанобутановых смесей максимальная температура в пламени 2400 … 2500 0 С. Их используют при сварке стали, толщиной до 6 мм, сварке чугуна, некоторых цветных металлов и сплавов, газовой резке и т.д.

При использовании водорода максимальная температура в пламени 2100 0 С. Нагрев металла пламенем обусловлен лучистым, и в основном конвективным теплообменом между потоком горячих газов и соприкасающейся с ним поверхностью металла. При вертикальном положении от пламени ее растекающийся поток образует на поверхности металла симметричное относительно центра пятно нагрева. При наклоне пламени пятно нагрева вытягивается по направлению оси и сужается с боков. Интенсивность нагрева впереди ядра выше, чем позади его.

Ввод тепла в изделие при газовой сварке происходит по большей площади пятна нагрева. Источник тепла менее сконцентрирован, чем при других способах сварки плавлением. В результате обширной площади разогрева основного металла околошовная зона (зона термического влияния) имеет большие размеры, что приводит к образованию повышенных деформаций (коробление).

При газовой сварке на металл сварочной ванны активно воздействует газовая фаза всего пламени и особенно сварочной зоны, содержащей, в основном, СО + Н 2 и частично пары воды, а также СО 2 , Н 2 , О 2 и N 2 и некоторое количество свободного углерода. Состав газовой фазы определяется соотношением кислорода и горючего газа в газовой смеси, температурой пламени и различен в ее различных зонах. От этого зависят металлургические взаимодействия газовой фазы с металлом сварочной ванны. Основные реакции при сварке — это окисление и восстановление. Направление реакции зависит от концентрации кислорода в газовой фазе (окислительное и науглероживающее пламя), температуры взаимодействия и свойств оксида. При сварке сталей основное взаимодействие газовой фазы происходит с железом, т.е. образование его оксидов или восстановление. Элементы, имеющие большее сродство к кислороду, чем железо (Al, Si, Mn, Cr и т.д.) могут интенсивно окисляться тогда, когда реакций окисления железа не проходит. Они легко окисляются не только в чистом виде, но и находясь в виде легирующих добавок, причем чем их содержание выше, тем окисление интенсивнее. Окисление таких элементов, как Al, Ti, Mg, Si и некоторых других вообще исключить не удается и для уменьшения их угара следует помимо регулирования состава газовой смеси использовать флюсы.

Ввиду относительно невысокого защитного и восстановительного действия пламени раскисление металла в сварочной ванне при сварке сталей достигается введением в нее марганца, кремния и других раскислителей через присадочную проволоку. Их действие основано на образовании жидкотекучих шлаков, способствующих самофлюсованию сварочной ванны. Образующиеся на поверхности сварочной ванны шлаки защищают расплавленный металл от кислорода, водорода и азота, газовой среды пламени и подсасываемого воздуха. Содержащийся в пламени водород может растворяться в расплавленном металле сварочной ванны. При кристаллизации металла часть не успевшего выделиться водорода может образовать поры. Азот, попадающий в расплавленный металл из воздуха образует в нем нитриды. Структурные превращения в металле шва и околошовной зоне при газовой сварке имеют такой же характер, как и при других способах сварки плавлением. Однако вследствие медленного нагрева и охлаждения металл шва имеет более крупнокристаллическую структуру с равновесными неправильной формы зернами. В нем при сварке сталей с содержанием 0,15 … 0,3 углерода при быстром охлаждении может образовываться видманштеттовая структура. Чем выше скорость охлаждения металла, тем мельче в нем зерно и тем выше механические свойства металла шва. Поэтому сварку следует производить с максимально возможной скоростью.

Зона термического влияния состоит из тех же характерных участков, как и при дуговой сварке. Однако ее ширина значительно больше (до 30 мм при сварке стали больших толщин) и зависит от режима газовой сварки.

Техника газовой сварки

В процессе сварки происходит расплавление основного и присадочного металлов. Регулирование степени их расплавления определяется мощностью горелки, толщиной металла и его теплофизическими свойствами. Газовой сваркой выполняют .

Металл толщиной до 2 мм соединяют встык без разделки кромок и без зазора или, что лучше, с отбортовкой кромок без присадочного металла. Металл толщиной 2 … 5 мм с присадочным металлом сваривают встык без разделки кромок с зазором между кромками. При сварке металла свыше 5 мм используется V- или Х-образная разделка кромок.

Тавровые и нахлесточные соединения допустимы только для металла толщиной до 3 мм. При большой толщине неравномерный разогрев приводит к существенным деформациям, остаточным напряжениям и возможности образования трещин.

Свариваемые кромки зачищают от загрязнений на 30 … 50 мм механическими способами или газовым пламенем. Перед сваркой детали сварного соединения закрепляются в сборочно-сварочном приспособлении или собираются с помощью коротких швов прихваток.

Рисунок 4 — Способы газовой сварки

Направление движения горелки и наклон ее к поверхности металла оказывает большое влияние на эффективность нагрева металла, производительность сварки и качество шва. Различают два способа сварки: правый и левый (рисунок 4). Внешний вид шва лучше при левом способе сварки, так как сварщик видит процесс образования шва. При толщине металла до 3 мм более производительным является левый способ сварки ввиду предварительного подогрева кромок. Однако при большой толщине металла при сварке с разделкой кромок угол скоса кромок при правом способе сварки на 10 … 15 0 меньше, чем при левом. Угол наклона мундштука также может быть на 10 … 15 0 меньше. В результате повышается производительность сварки. Тепловое воздействие пламени на металл зависит от угла наклона оси пламени к поверхности металла (рисунок 5).

Рисунок 5 — Применяемые углы наклона горелки в зависимости от толщины металла

БзЮВ процессе сварки горелке сообщаются колебательные движения и конец мундштука описывает зигзагообразный путь. Горелку сварщик держит в правой руке. При использовании присадочного металла присадочный пруток держится в левой руке. Присадочный пруток располагается под углом 45° к поверхности металла. Оплавляемому концу присадочного прутка сообщают зигзагообразные колебания в направлении, противоположном движению мундштука (рисунок 6). Газовая сварка может производиться в нижнем, вертикальном и потолочном положениях. При сварке вертикальных швов «на подъем» процесс удобнее вести левым способом, горизонтальных и потолочных -правым способом.

Рисунок 6 — Движения горелки и проволоки

а) при сварке стали толщиной более 3 мм в нижнем положении; б) при сварке угловых валиковых швов;
1 — движение проволоки; 2 — движение горелки; 3 — места задержек движения

При необходимости использования он наносится на свариваемые кромки или вносится в сварочную ванну оплавляемым концом присадочного прутка (налипающим на него при погружении во флюс). Флюсы могут использоваться и в газообразном виде при подаче их в зону сварки с горючим газом.

При газопламенной обработке металлов в качестве источника теплоты используется газовое пламя ­– пламя горючего газа, сжигаемого для этой цели в специальных горелках.

В качестве горючих газов используют ацетилен, водород, природные газы, нефтяной газ, пары бензина, керосина и др. Наиболее высокую температуру по сравнению с пламенем других газов имеет ацетиленокислородное пламя, поэтому оно нашло наибольшее применение.

Газовая сварка- это сварка плавлением, при которой метал в зоне соединения нагревается до расплавления газовым пламенем (рис.8).

При нагреве газовым пламенем 4 кромки свариваемых заготовок 1 расплавляются вместе с присадочным металлом 2,который может дополнительно вводиться в пламя горелки 3. После затвердевания жидкого металла образуется сварной шов 5.

К преимуществам газовой сварки относятся: простота способа, несложность оборудования, отсутствие источника электрической энергии.

К недостаткам газовой сварки относятся: меньшая производительность, сложность механизации, большая зона нагрева и более низкие механические свойства сварных соединений, чем при дуговой сварке.

Газовую сварку используют при изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали толщиной 1-3 мм, сварке чугуна, алюминия, меди, латуни, наплавке твёрдых сплавов, исправлении дефектов литья и др.

Техника сварки.

В практике применяют два способа сварки - правый и левый (см. рис.8) При правом способе сварку ведут слева на право, сварочное пламя направляют на сваренный участок шва, а присадочную проволоку перемещают вслед за горелкой. Так как при правом способе пламя направлено на сваренный шов, то обеспечивается лучшая защита сварочной ванны от кислорода и азота воздуха, большая глубина плавления, замедленное охлаждение металла шва в процессе кристаллизации. Теплота пламени рассеивается меньше, чем при левом способе, поэтому угол разделки кромок делается не 90 °, а 60-70°, что уменьшает количество наплавленного металла и коробление. При правом способе производительность на 20-25 %выше, а расход газов на 15-20 % меньше, чем при левом. Правый способ целесообразно применять при сварке металла толщиной боле 5 мм и металлов с большой теплопроводностью.

При левом способе сварку ведут справа налево, сварочное пламя направляют на ещё не сваренные кромки металла, а присадочную проволоку перемещают впереди пламени. При левом способе сварщик хорошо видит свариваемый металл, поэтому внешний вид шва лучше, чем при правом способе; предварительный подогрев кромок свариваемого металла обеспечивает хорошее перемешивание сварочной ванны. Благодаря этим свойствам левый способ наиболее распространён и применяется для сварки тонколистовых материалов и легкоплавких металлов.

Мощность сварочной горелки при правом способе выбирают из расчёта 120-150 дм^3/ч ацетилена, а при левом -100-130 дм^3/ч на 1 мм толщина свариваемого металла.

Диаметр присадочной проволоки выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и способа сварки. При правом способе сварки диаметр присадочной проволоки d=S/2 мм., но не более 6 мм, при левом d=S/2+1 мм, где S- толщина свариваемого металла, мм

Скорость нагрева регулируют изменением угла наклона мундштука к поверхности свариваемого металла (рис. 9, а).

Чем толще металл и больше его теплопроводность, тем больше угол наклона мундштука к поверхности свариваемого металла.

В процессе сварки газосварщик концом мундштука горелки совершает одновременно два движения: поперечное (перпендикулярно оси шва) и продольное (вдоль оси шва) (рис. 9) Основным является продольное движение. Поперечное движение служит для равномерного прогрева кромок основного металла и получения шва необходимой ширины.

Газовой сваркой можно выполнять нижние, горизонтальные (на вертикальной плоскости), вертикальные и потолочные швы. Горизонтальные и потолочные швы обычно выполняют правым способом сварки, вертикальные снизу вверх - левым способом.