В чем сущность газовой сварки

Сущность газовой сварки.

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.

Технология газовой сварки: в чем ее суть и преимущества

Сварка является надежным способом соединения элементов металлических конструкций. На данный момент используются разные типы такой обработки, в том числе и позволяющие работать с разными видами металла, однако технология газовой сварки относится к наиболее популярным из них.

Суть технологии газовой сварки

Может показаться невероятным, но сварка использовалась еще в древнем Египте. Человек научился сваривать, спаивать металлы практически в то же время, когда освоил другие технологии обработки металлов. Нет смысла сравнивать древние методики с современными по эффективности, однако многие конструкции, сваренные многие сотни лет назад, до сих пор не утратили своих качеств. Так, большая часть памятников архитектуры Возрождения опирается именно на сварные конструкции.

Сначала люди открыли электросварку, и только в 1903 году французские ученые создали аппарат для газовой сварки. Он работал на основе ацетилена и кислорода, и с тех пор его конструкция и принцип действия в целом остались прежними. Безусловно, с течением времени система совершенствовалась: изменения коснулись вспомогательного оборудования, кислородных баллонов, редукторов, материалов прокладок, пр.

Суть технологии газовой сварки состоит в использовании газового пламени, которое нагревает кромки заготовок и часть присадочного материала (электродов).

Под действием температуры металл становится жидким, образуя сварочную ванну. Последняя защищена от воздействия воздуха за счет не только пламени, но и газовой среды. Расплавленный металл медленно остывает и твердеет, формируя сварной шов.

У технологии газовой сварки есть ряд особенностей, о которых важно помнить в процессе работы с соответствующим оборудованием. Многие сварщики говорят о том, что главным достоинством данного метода является возможность накладывать швы в любых пространственных положениях.

Газовая сварка позволяет работать не со всеми металлами, чаще всего ее используют для обработки:

• жести и тонколистовой стали, если толщина листа не превышает 5 мм;
• цветных металлов;
• чугуна;
• инструментальной стали.

Перечисленные металлы имеют одно сходство: для работы с ними необходим мягкий и плавный нагрев. Именно такие условия обеспечивает технология газовой сварки.

Рекомендуем статьи по металлообработке

Соединение и резка металлов при помощи газов активно используется во многих отраслях промышленности и даже в быту. Постепенный нагрев детали позволяет избежать сильной деформации, поэтому данная технология считается наиболее подходящей для тонких металлов. В этом случае основная задача сварщика состоит в том, чтобы верно настроить подачу газа и мощность пламени. Для этого открываются вентили кислорода и ацетилена и поджигается горелка. Регулировку осуществляют вентилем ацетилена при полностью открученном кислороде.

Плюсы и минусы технологии газовой сварки металлов

Газовая технология, как и все остальные виды сварки, имеет свои плюсы и минусы. О них ни в коем случае нельзя забывать при выборе способа сваривания, ведь вам важно получить качественный шов и сократить затраты на работу.

Достоинства технологии газовой сварки:

• Возможность отказаться от сложного дорогостоящего оборудования и использования дополнительного источника электроэнергии. Все это позволяет применять данный метод даже в чистом поле. Отметим, что при строительстве всех нефтепроводов с 1926 по 1935 гг. использовалась именно газовая технология. Сегодня она помогает осуществлять ремонт металлических конструкций в разных частях зданий и даже в удаленных областях и регионах.
• Возможность варьировать мощность пламени в очень широких пределах, за счет чего удается сваривать металлы с разными температурами плавления.
• Возможность работать с такими материалами, как чугун, медь, свинец, латунь.

• Возможность получать швы высокого качества при условии грамотного выбора марки присадочной проволоки, мощности и вида пламени. Отметим, что газоацетиленовый метод использовался на наиболее ответственных производственных участках.
• Постепенный нагрев и остывание обрабатываемых поверхностей.
• Удобное изменение температуры пламени. Дело в том, что изменение угла наклона пламени относительно свариваемой поверхности влияет на его температуру. Максимальная температура достигается, когда пламя расположено по нормали.
• Более высокая прочность швов по сравнению с получаемыми за счет электродуговой технологии с использованием низкокачественных электродов.
• Возможность при помощи одной технологии сваривать, резать, закалять металлы.

Недостатки технологии газовой сварки:

• Большая область нагрева, из-за чего могут пострадать находящиеся рядом с рабочей зоной термически неустойчивые элементы.
• При увеличении толщины материала снижается производительность. Технология газовой сварки становится экономически неоправданной, когда приходится работать с металлами толщиной более 5 мм. В таких ситуациях стараются использовать электродуговой метод.
• Данный подход не применяется, когда требуется соединение внахлест металлов толщиной более 3 мм. В таком случае возникает напряжение в металле, что может вызвать деформацию и даже разрушение шва.
• Подобная обработка предполагает использование достаточно опасных веществ, образующих взрывные смеси в сочетании с содержащимся в воздухе кислородом (водород, ацетилен, пр.). Поэтому используемые в процессе работы газовые баллоны устанавливаются на максимальном расстоянии от органических веществ, то есть жиров, масел, углеводородов. При несоблюдении техники безопасности можно спровоцировать пожар или взрыв.
• Нагрев и остывание поверхностей, подвергаемых обработке, происходит довольно медленно.
• Данная технология практически не может быть механизирована, чего нельзя сказать об электродуговой сварке.
• Невозможно легировать наплавляемый металл. Качество швов, получаемых электродуговой обработкой, во многом зависит от выбранных электродов и специальной обмазки.
• Газовая сварка не подходит для обработки высокоуглеродистых сталей.

Интересно, что низкая скорость нагревания и остывания встречается как среди преимуществ, так и в перечне недостатков. Если рассматривать это качество как достоинство, то нужно понимать, что многие металлы и сплавы требуют мягких условий при сваривании. Иными словами, им необходимо постепенное повышение температуры. Поэтому газовая сварка лучше всего подходит для работы с цветными металлами и рядом инструментальных сталей.

Основные технологии газовой сварки

Специалисты называют газовую сварку царицей среди методов, используемых при работе с металлами. И это понятно, ведь количество ее достоинств просто поражает: технология простая, используется недорогое оборудование, расходуется мало электроэнергии. Кроме того, газовая обработка может вестись в любом измерении.

Существует огромное количество способов газовой сварки, поговорим о наиболее распространенных.

• Технология левой газовой сварки.

Она используется мастерами чаще всего, вне зависимости от их квалификации. С ее помощью удается соединять металлические заготовки с тонким краем, а также работать с металлами, отличающимися невысокой температурой плавления.

• Технология правой газовой сварки.

Такой подход является полной противоположностью «левому» методу, поэтому применяется для заготовок толщиной больше 3 мм, обладающих высокой теплопроводностью. В этом случае получается более качественный сварочный шов, так как металл лучше защищен пламенем. Тепло пламени расходуется экономичнее, а скорость работы возрастает почти на 20 %. Еще одним немаловажным достоинством является сниженный на 10 % расход газов.

При выборе присадочной проволоки нужно учитывать, что ее диаметр должен быть в два раза меньше толщины металлической заготовки. В целом не допускается использование проволоки толще 8 мм.

• Технология с использованием сквозного валика.

В данном случае сварщик постепенно перемещает пламя, плавя верхнюю кромку отверстия в заготовке и накладывая на его нижний край слой расплавленного металла.

Прежде чем приступать к работе, металлические листы закрепляют в вертикальном положении таким образом, чтобы между ними сохранялся зазор, равный половине толщины заготовки. В процессе соединения деталей формируют шов в форме валика. Он должен быть плотным, без пор и остатков шлака.

• Технология сварки с помощью ванночек.

Суть метода состоит в формировании новых ванночек по ходу шва. Как только образовывается первая, в нее вводится конец присадочной проволоки, плавится, после чего перемещается в восстановительный участок огня горелки.

Мундштук сопла передвигается дальше вдоль шва на следующий участок. В этом случае есть одно условие: каждая новая ванночка должна перекрывать предыдущую на одну треть диаметра проволоки.

При помощи данного подхода скрепляют тонкие листы, если требуется сделать стыковые или угловые швы. Такая технология прекрасно подходит для газовой сварки труб из низколегированной стали или сплавов с низким содержанием углеродов.

• Технология многослойной газовой сварки.

Данный метод используют во время выполнения наиболее ответственных работ. Дело в том, то он имеет низкую производительность, а также требует большого расхода сварочных газов. Последнее приводит к повышению цены обработки.

Суть технологии состоит в отжиге нижних слоев при наплавке последующих. Это обеспечивает отличную проковку каждого слоя перед формированием следующего шва, за счет чего возрастает качество металла шва.

Работают на коротких участках. Также отметим, что особенно тщательно очищают поверхность каждого слоя, прежде чем наложить следующий.

• Технология сварки окислительным пламенем и раскислением.

Таким образом соединяют заготовки из малоуглеродистых стальных сплавов. В данном случае пламя имеет резко-окислительный характер, за счет чего в сварочной ванне формируются окислы железа. А когда происходит окисление, не обойтись без процесса, который называют «раскисление».

Для него используют специальную присадочную проволоку, содержащую в себе большую долю марганца и кремния. По мнению специалистов, данный подход очень хорош и имеет производительность на 10 % выше, чем остальные.

• Технология газопрессовой сварки.

При таком методе происходит нагревание металла до пластичного состояния за счет сварочной адетилено-кислородной горелки. Когда достигнута требуемая степень нагрева, заготовки сдавливаются и свариваются.

Существует две разновидности данной технологии: соединение в пластичном состоянии с защитой шва и сваривание оплавлением. В первом случае к элементам, которые будут свариваться, прикладывается осевое давление, затем разжигается горелка. Далее детали нагреваются и параллельно сдавливаются. Сразу после того как образуется утолщение, прекращают нагрев и устраняют давление.

Вторая разновидность предполагает фиксацию заготовок с учетом зазора. Когда эта операция выполнена, можно разжигать горелку, нагревать и оплавлять концы деталей. На завершающем этапе к заготовкам прикладывают осевое давление, после чего их сваривают.

Технологическое оборудование, используемое для газовой сварки

Технология газовой сварки не может использоваться без определенного оборудования, в состав которого входят:

• Водяной затвор.

Данный элемент обеспечивает защиту всех элементов оборудования, например, генератора ацетилена, труб от обратной тяги огня из горелки. Данный затвор играет защитную роль, если установлен между газовой горелкой и генератором ацетилена, а вода в нем находится на определенном уровне.

• Баллон с газом.

Баллоны окрашиваются в разные цвета, используемые для обозначения конкретного газа. При этом не трогают верхнюю часть баллона, чтобы избежать реакции его содержимого с компонентами краски. Немаловажно, что на баллоны для хранения ацетилена нельзя устанавливать вентили из меди, поскольку такое соседство может спровоцировать взрыв газа.

• Редуктор.

Он позволяет снизить давление газа, выходящего из баллона. Такие устройства могут быть прямого или обратного действия, при работе со сжиженным газом применяют модели с оребрением, так как они позволяют избежать его вымерзания при выходе.

• Шланги.

Технология газовой сварки требует использования специальных шлангов, позволяющих работать с газом и горючими жидкостями. Всего есть три категории подобных шлангов, все они имеют свою маркировку: красная полоса – для давления до 6 атм, желтая полоса – для подачи горючих жидкостей, синяя полоса – для давления не более 20 атм.

• Горелка.

Данный элемент обеспечивает смешивание газов и их горение и может быть инжекторного и безынжекторного типа. Сегодня встречаются горелки разной мощности – именно она определяет количество газа, пропускаемого за единицу времени. Бывают горелки большой, средней, малой и микромалой мощности.

• Проволока и флюс.

Именно они обеспечивают надежность сварного шва. На проволоке не может быть краски, масла, коррозии, а порог ее плавления должен совпадать или быть ниже порога плавления материала изделия. Если под рукой не оказалось проволоки, ее можно заменить тонкой полоской обрабатываемого металла.

• Специальный стол.

Любые работы производят в специальном месте, которое принято называть постом. Это стол с поворотной либо фиксированной столешницей, оснащенный вытяжной вентиляцией и местами для хранения вспомогательных инструментов. В целом такая конструкция значительно упрощает работу сварщика.

Виды пламени и применяемых газов в данном способе сварке

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Техника и технология газовой сварки

Газовая сварка позволяет выполнять нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные швы. Самыми трудными считаются потолочные, поскольку сварщик поддерживает и распределяет в пределах шва жидкий металл за счет давления газов пламени. Чаще всего такую сварку применяют для стыковых соединений, несколько реже этим способом выполняются угловые и торцовые швы. Не стоит использовать данную технологию для тавровых соединений и внахлест, поскольку такая работа сопряжена с интенсивным нагревом металла, что вызывает повышенное коробление изделия.

Сварку отбортованных соединений тонкого металла осуществляют без использования присадочной проволоки. В этом случае используют прерывистые и непрерывные, однослойные и многослойные швы. Прежде чем приступать к работе, с кромок удаляют следы масла, краски, ржавчины, окалины, влаги и всевозможных загрязнений.

Очень важным вопросом является способ перемещения горелки. Ее пламя направляют на свариваемый металл таким образом, чтобы кромки заготовки оказались в восстановительной зоне, на расстоянии 2–6 мм от конца ядра. Соприкосновение жидкого металла с концом ядра спровоцирует науглероживание металла ванны. Конец присадочной проволоки должен располагаться в восстановительной зоне либо его можно погрузить в ванну расплавленного металла. В том месте, куда направлен конец ядра пламени, жидкий металл под действием газов слегка раздувается в стороны, из-за чего в сварочной ванне формируется углубление.

Скорость нагрева металла регулируется за счет изменения угла наклона мундштука относительно поверхности обрабатываемой заготовки. Чем больше угол, тем больше тепла получает от пламени металл, а значит, быстрее нагревается. Технология газовой сварки красной меди как хорошо проводящего тепло металла, а также толстых металлов предполагает использование большего угла наклона мундштука, чем при сварке тонкого материала либо с низкой теплопроводностью.

Основным движением, которым пользуется в процессе работы сварщик, является перемещение мундштука вдоль шва. Также в качестве вспомогательных могут использоваться поперечные и круговые движения – они позволяют регулировать скорость прогрева и расплавления кромок. Кроме того, они формируют необходимую конфигурацию шва.

Во время работы металл ванны должен быть постоянно защищен от соприкосновения с окружающим воздухом – для этого используют газы восстановительной зоны пламени. Стоит отказаться от способа, требующего время от времени отводить пламя в сторону, ведь при нем неизбежно окисление металла кислородом воздуха.

Параметры пламени регулируются посредством редуктора, именно он дает возможность изменять состав газовой смеси. Редуктор формирует три типа пламени: восстановительное, которые может использоваться для сварки большинства металлов, окислительное и с повышенным количеством горючего газа. Параллельно со сваркой металлов в расплавленной ванне идут два процесса: окисление и восстановление. Отметим, что при работе с алюминием и магнием окислительные процессы происходят активнее.

Сварочный шов и находящаяся в непосредственной близости от него область имеют разные параметры. Участок металла, расположенный вдоль шва, обладает очень низким уровнем прочности, поэтому в первую очередь подвергается разрушению. Дело в том, что прилегающий металл отличается структурой, состоящей из крупных зерен. Повысить качество соединения прилегающей зоны позволяет дополнительный нагрев, который еще называют термической ковкой.

Нужно понимать, что технологии газовой сварки и резки различных металлов обладают своими тонкостями.

Так, технология газовой сварки деталей из низкоуглеродистых сталей позволяет использовать любые газы. Роль присадки в данном случае играет стальная проволока с небольшим содержанием углерода.

Подход к обработке легированных сталей непосредственно зависит от их состава. Для нержавеющих жаропрочных необходима проволока с хромом, никелем в составе, а некоторые разновидности не могут вариться без присадочного материала, включающего в себя еще и молибден.

С чугуном работают при помощи науглероживающего пламени – оно не позволяет протекать реакции пиролиза кремния и предотвращает формирование зерен хрупкого белого чугуна.

Сварка меди предполагает использование мощного пламени. Поскольку этот материал очень текучий, между заготовками стараются оставлять минимальный зазор. Роль присадки может играть медная проволока или флюс, способствующий раскислению металла шва.

Неправильная работа с латунью приводит к тому, что из ее состава улетучится цинк, в результате получается слишком пористый шов. Не оказаться в такой ситуации позволяет использование латунной проволоки в качестве присадки и подача большей доли кислорода в пламя горелки.

При работе с бронзой используют восстановительное пламя, поскольку оно не способно выжечь олово, алюминий и кремний, содержащиеся в этом сплаве. Присадочным материалом служит близкая по составу проволока из бронзы, в которую добавлен кремний, необходимый для раскисления металла шва.

Считается, что варить алюминий по данной технологии достаточно просто, однако и здесь есть свои тонкости. Так, данный металл обладает плохими свойствами свариваемости, что значительно усложняет работу. Главные затруднения связаны с тем, что всегда очень велик риск получения брака, а также с тем, что расплавленный алюминий обладает высокой текучестью. Также непросто справиться с естественной оксидной пленкой. Дело в том, что она расплавляется лишь при +2 000 °С, тогда как сам металл приобретает другое агрегатное состояние уже при +700 °С. При нагреве цвет алюминия не меняется – чтобы заметить начало его плавления, сварщик должен обладать соответствующим опытом.

Важно помнить о низкой температуре плавления и высокой теплопроводности алюминия, ведь грамотный выбор мощности сварочного пламени во многом зависит от этих свойств. Для литейных алюминиевых сплавов выбирают присадочный металл, соответствующий основному по составу.

Правила безопасности при газовой сварке

Любые сварочные работы, в том числе при использовании технологии газовой сварки сталей, требуют серьезного отношения.

Сварщик подвергается серьезному риску, когда:

1. Сварка ведется в непосредственной близости от огнеопасных и легковоспламеняющихся материалов, таких как бензин, керосин, пакля, стружка.
2. Для обработки металла выбрано закрытое пространство, причем специалист не выходит время от времени на свежий воздух.
3. Отсутствует вентиляция, позволяющая удалять вредные газы из помещения, где ведется газопламенная обработка металла.
4. Расстояние между зоной резки и сварки и перепускными рампами, ацетиленовыми генераторами составляет менее 10 м.
5. Секции загрузочных коробок переполняются карбидом.
6. В корпусе генератора нет необходимого объема воды.
7. Давление в баллоне кислорода не доходит до нормы.
8. Пламя горелки направлено в сторону, противоположную источнику газа.
9. Работы ведутся в непроветриваемом помещении без доступа свежего воздуха.

Гарантией безопасности сварщика является не только соблюдение техники безопасности при проведении сварочных работ, но и использование качественного оборудования. И что не менее важно, эти факторы позволяют повысить качество швов при работе с использованием технологии газовой сварки углеродистых сталей и других металлов.

Технология газовой сварки для начинающих

Технологии

По популярности газовая сварка находится на втором месте после электродуговой. Технология относится к виду сварки плавлением. Газосварочное оборудование обеспечивает надежное соединение цветных и черных металлов.

Что такое газовая сварка

Сущность газовой сварки заключается в том, что металл соединяемых заготовок и присадочного материала плавится теплом, выделяемым при сгорании горючих газов. Для получения высокой температуры они смешиваются с чистым кислородом в смесителе газовой горелки. Соотношение компонентов можно оперативно изменять регулировкой объемов, подаваемых в смеситель. Это позволяет настраивать оптимальный режим сварки или резки.

Схема газовой сварки

У газовой сварки, по сравнению с дуговой, скорость нагревания рабочей зоны меньше. Эту особенность относят к достоинствам при работе с инструментальной сталью, чугуном, цветными металлами. Сварка этих металлов должна проводиться с медленным нагревом и охлаждением. К ним также относятся некоторые марки легированной стали.

Отличительной особенностью газовой сварки является возможность сваривать почти все металлы.

Достоинства и недостатки

К плюсам газовой сварки относят:

• низкую цену оборудования;
• возможность сварки и резки в полевых условиях;
• регулирование мощности пламени в широких пределах;
• сварку большинства видов металла и сплавов ― от алюминия до легированных сталей;
• плавный нагрев, предотвращающий деформацию деталей и образование трещин.

Недостатки:

1. Низкий КПД из-за большого рассеивания тепла. По этой же причине технология не рентабельна при сварке заготовок толщиной больше 5 мм из-за перерасхода газа.
2. Нагрев большой площади прилегающих к шву участков способствует образованию остаточных напряжений в металле.
3. При соединении внахлест высока вероятность деформации деталей.
4. Процесс газовой сварки из-за особенностей принципа работы трудно поддается механизации.
5. Применение легковоспламеняющихся газов связано с высокой взрывопожароопасностью.

Область применения

Газовую сварку металлов применяют для выполнения:

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

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

Применяемое оборудование

В комплект оборудования для сварки газом входят:

1. Водяной затвор для предотвращения повреждения элементов оборудования обратным пламенем. Устанавливается между горелкой и источником ацетилена. По мере испарения воду доливают.
2. Баллоны с кислородом и горючим газом или генератор ацетилена. По правилам техники безопасности газ не должен контактировать с краской. Поэтому верхнюю часть баллонов не окрашивают. Чтобы при контакте ацетилена с медью не произошел взрыв, на баллонах с этим газом должны устанавливаться вентили из другого металла.
3. Газовая горелка, обычная или инжекторная.
4. Редукторы для снижения давления газа и кислорода на выходе из баллонов.
5. Шланги для соединения газовой горелки с баллонами. На шлангах для горючих газов нанесена желтая полоса.

Оборудование для газовой сварки

Если газосварочные работы проводятся в разных местах, оборудование устанавливают на тележку с соответствующими креплениями. На предприятиях устраивают стационарные газовые посты с вентиляцией и шкафами для хранения баллонов.

Какие газы используются при сварке

Для того, чтобы газы сгорали с максимальной эффективностью нужен кислород без примесей. В зависимости от степени очистки он бывает:

• высшего сорта (концентрация 99,5 %);
• 2-го (99,2 %);
• 3-го (98,5 %).

Так как варят газосваркой не в стерильных условиях, следует учитывать, что при контакте кислорода с техническими маслами может произойти самовозгорание. Баллоны должны храниться в помещении, где нет источников открытого огня в месте, куда не попадают солнечные лучи.

Чаще всего в паре с кислородом используют ацетилен, так как его температура горения доходит до 3400⁰C. Его получают из карбида кальция при растворении в воде.

Обратите внимание!

При высоком давлении или температуре ацетилен взрывается. Поэтому, по правилам безопасности установка водяного затвора обязательна.

Второе место с температурой горения до 2800⁰C занимает пропан. Газовые смеси кислорода с метаном, водородом, парами керосина, блаугазом по температуре значительно уступают лидерам. Применяются для работы только с цветными металлами с низкой температурой плавления.

Расходные материалы

Расходными называют сварочные материалы, необходимые для формирования швов. Для заполнения зазоров между соединяемыми деталями используется присадочная проволока. Ее диаметр выбирают в зависимости от толщины заготовок и способа сварки. Если проволоки нужной марки нет, ее можно заменить полоской металла, из которого сделаны детали.

Для защиты расплавленного металла от окисления при контакте с воздухом используют флюс, который создает защитную среду за счет выделения газов при нагреве. Особенно это актуально при сварке меди и алюминия, а также их сплавов. Для углеродистой стали такая защита необязательна. Во все виды флюса в качестве основного компонента входит борная кислота. Составы готовят в виде пасты, порошка, раствора. Флюс наносят на детали или присадочную проволоку.

Технология и способы газовой сварки

Технология газовой сварки подразделяется на два вида:

1. Газопламенный вид выполняется с образованием сварочной ванночки за счет плавления кромок деталей и присадочной проволоки.
2. Газопрессовая сварка выполняется без присадочных материалов и флюсов. После расплавления кромок детали плотно сжимаются между собой и удерживаются до остывания шва.

В обоих случаях кромки предварительно очищают от грязи, ржавчины наждачной бумагой или металлической щеткой. Аналогично обрабатывают присадочные материалы.

Техника газовой сварки позволяет накладывать швы независимо от пространственного положения ― от нижних до потолочных. При наложении потолочных швов расплавленный металл удерживают давлением газовой смеси. Для соединения деталей с предварительно отбортованными кромками присадочная проволока не нужна. Чаще всего газовой сваркой заготовки соединяют встык, угловыми и торцевыми швами реже. Скорость нагревания кромок деталей регулируют углом наклона относительно поверхности деталей. Чем больше его величина, тем быстрее нагревается металл.

На практике применяются следующие способы сварки:

1. Левый используют для работы с металлами толщиной до 3 мм с низкой температурой плавления. Пламя ведут вдоль стыка справа налево. Для лучшего прогрева кромок деталей совершают колебательные поперечные движения мундштуком. При левом способе газовой сварки присадочную проволоку перемещают перед горелкой. Ее диаметр должен быть в 2 раза меньше толщины деталей плюс 1 мм.
2. Правый применяют для сварки заготовок толщиной более 3 мм с разделанными под углом кромками. Пламя ведут от левого края стыка к правому, присадочную проволоку, опустив конец в сварочную ванну, продвигают вслед за мундштуком. Ее диаметр не должен превышать половины толщины деталей. За счет лучшей защиты сварочной ванны пламенем при правом способе качество швов выше, чем при левом. Кроме этого на 10% сокращается расход газа и на 20% продолжительность процесса.

У сварки пропаном и альтернативными газами есть особенности, учитывать которые новичкам трудно. Поэтому на начальном этапе обучения для начинающих сварщиков лучше использовать стандартную смесь кислорода с ацетиленом. Отработку навыков проводят на разных видах металла.

Газовая сварка металлов

Сварка считается надежным способом, который позволяет производить соединение разнообразных металлических конструкций. Существуют разнообразные виды данной технологии, которые могут использоваться для работы с разными видами металла. Но самым популярным считается метод под названием газовая сварка.

Во время нее используются высокие температуры, под действием которой изделие нагревается и расплавляется до мягкого состояния. Данная технология часто используется для сваривания важных изделий из чугуна, черных металлов, углеродистой стали.

Сущность технологии

Сущность процесса газовой сварки заключается в том, что во время ее проведения используется повышенное газовое пламя, которое и вызывает сильное нагревание кромок элементов и часть присадочного материала (электродов).

После этого металл переходит в жидкое состояние и образует сварочную ванну, эта находится под защитой пламени и газовой среды, которая вытесняет воздух. Металл в расплавленном состоянии медленно остывает и твердеет. В результате образуется сварной шов. Именно в этом и заключается сущность газовой сварки.

Во время сварочного процесса применяется смесь определенного газа с содержанием чистого кислорода, которая будет выполнять функции окислителя. Самые высокие температурные показатели — от 3200 до 34000С, позволяет получить газ ацетилен. Его образуется во время сварочного процесса в результате химической реакции между карбидом кальция и обычно водой. На втором месте стоит пропан, показатель его температуры горения составляет 28000С.

В редких случаях могут использоваться другие газы:

• метан;
• водород;
• пары керосина;
• блаугаз.

Однако у всех заменителей ацетилена температурные показатели пламени намного ниже. Именно по этой причине газовая сварка металлов с использованием альтернативных газов проводится редко. Обычно ее применяют только для цветных металлов — меди, латуни, бронзы и других, которые обладают небольшой температурой плавления.

Достоинства и недостатки

Что такое газовая сварка мы разобрались, это метод сваривания с использованием газа для нагревания металлической поверхности. В результате основа размягчается, образует сварочную ванну. Процесс горения газовой смеси обеспечивает благодаря введению в нее чистого кислорода.

Технология газовой сварки имеет целый ряд преимуществ:

1. Данный метод сваривания не требует применения специального оборудования, а именно сварочного инвертора или полуавтоматического аппарата.
2. Все расходные материалы можно приобрести в любом магазине со сварочными приспособлениями, они имеют не высокую стоимость.
3. Сварка газом может проводиться даже без применения мощного источника энергии.
4. Технологический процесс выполняется достаточно просто, его смогут выполнить даже сварщики, не имеющие большого опыта.
5. Наблюдается возможность контролирования режимов сварочного процесса.
6. Не всегда обязательно использование средств индивидуальной защиты.
7. Во время применения качественной придаточной проволоки и правильно подобранного пламени можно получить качественные и прочные сварные швы. По этой причине часто используется при соединении комплектующих трубопроводов.
8. Рабочее изделие достаточно медленно прогревается, именно это позволяет избежать деформирования или пропала, как при использовании полуавтоматической сварки и электродов.

Помимо положительных качеств газовая сварочная технология имеет отрицательные особенности:

• во время процесса металл прогревается длительное время, это негативно отражается на производительности;
• область тепла, которая образуется при помощи газовой горелки, имеет большие размеры;
• достаточно тяжело удерживать тепло, которое создается газовой горелкой. По сравнению с электродуговой технологией оно получается более рассеянным;
• сварка с применением газовых смесей считается дорогим методом соединения металлов;
• во время соединения толстых металлических деталей значительно снижается скорость выплавления швов. Это связано с низкой концентрации тепла, которое исходит от газовой горелки;
• технология сваривания с применением газа плохо поддается автоматизации. Механизировать можно процесс сварки тонкостенных труб, резервуаров, которые выполняется с использованием многопламенной горелки;

ни в коем случае не стоит проводить сваривание внахлест, это может привести к деформированию швов.

Технические стороны сварочного процесса

Техника газовой сварки имеет некоторые важные особенности, которые стоит учитывать во время ее проведения. Основное положительное свойство, которое выделяют многие сварщики, состоит в том, что .тот метод сваривания позволяет производить швы в любых пространственных положения — от потолочного до нижнего.

Обычно сложности возникают при создании потолочных швов, потому что в данном случае расплавленный металл требуется поддерживать и быстро распределять по всей длине сварного соединения. Это осуществляется при помощи повышенного давления газовой смеси, которая создается благодаря пламени.

Самыми популярными видами швов при проведении этого метода сварки считаются стыковые. Но эта технология никак не дружит с соединениями внахлест, тавровыми швами. Это связано с тем, что для двух видов швов требуется чрезвычайно сильное нагревание металлической основы. Также это может привести к повышению риска коробления.

Если края у заготовок тонкие и отбортованные, то их необходимо варить без применения присадочной проволоки. Во время сварки получаются непрерывные или прерывистые швы, которые могут иметь одно- или многослойную структуру. Но перед началом сварочной технологии рекомендуется провести тщательное очищение краев и поверхностей заготовок из металла.

Важно! Техника и технология газовой сварки предполагает особое обращение с газовой горелкой. А именно при проведении процесса необходимо удерживать пламя на расстоянии около 5 мм от конца ядра, не касаясь металлической поверхности.

Под давлением газовых смесей на жидкий металл образуется сварочная ванна, они производят раздувание металлической основы по краям. Далее присадочная проволока погружается в сварочную ванну. Степень интенсивности нагрева можно изменять.

Выполняется это при помощи изменения угла наклона медного мундштука горелки к поверхности заготовки. Стоит обратить внимание на зависимость — чем больше угол наклона, тем выше степень нагревания металла от пламени.

Мундштук горелки обычно продвигается вдоль шва. Одновременно с этим требуется следить за состоянием сварочной ванны. Металл в ней должен быть защищен давлением газов от нежелательного воздействия окружающего воздуха. Данные действия производятся для защиты металлических изделий от оксидной пленки.

Популярные виды газовой сварки

Существуют разные виды газовой сварки, которые могут обладать некоторыми характерными качествами. Они могут применяться для металлических заготовок с разной структурой, с различными формами и размерами толщины. Но мы рассмотрим основные способы газовой сварки, которые пользуются высокой популярностью.

Левая сварка

Левый способ газовой сварки является самым распространенным методом, который пользуется высокой популярностью среди профессиональных сварщиков. Его часто используют мастера с разной квалификацией.

Левый способ сварки применяется для соединения металлов с тонким краем и невысокими показателями температуры. Он подходит для работы с легкоплавкими и тонкими конструкциями. Левый и правый способы газовой сварки похожи, они являются двумя сторонами одной медали.

Во время проведения левой газовой сварки горелку необходимо двигать справа налево. А вот рассматривая отличия между левым способом сварки и правым, то при проведении последнего горелка проводится слева направо и за ней ведется присадочная проволока. Жар пламени во время сварки практически не рассеивается и уровень угла открытия шва составляет 60-70 градусов.

Правая сварка

Правый способ газовой сварки применяется для работы с металлами, толщина которых составляет больше 3 мм, имеющих высокие показатели теплопроводности. Стоит обратить внимание на то, что во время проведения правой сварки шов получается более качественным, это достигается благодаря защитному действию пламени.

Во время правого способа сварки наблюдается экономичное использование тепла. При этом скорость процесса выше почти на 20 %. Также к положительным качествам данного метода сваривания стоит отнести экономное расходование газов почти на 10 %.

При проведении данной технологии рекомендуется применять присадочную проволоку с диаметром, который почти в два раза меньше толщины металлического свариваемого элемента. Но при этом проволока не может быть толще 8 мм.

Сварка с применением сквозного валика

Данная технология газовой сварки и резки металлов предполагает постепенное перемещение пламени с плавлением верхней кромки отверстия в металлическом изделии и накладыванием слоя расплавленного металла на область нижнего края этого отверстия.

Перед началом процесса листы фиксируются в вертикальном положении, при этом между ними оставляется зазор вполовину толщины заготовки. Соединение производится в виде валика, которое соединяет металлические компоненты. Оно обладает хорошей плотностью, в его структуре не должно быть пор и каких-либо неровностей.

Сварка с использованием ванночек

Газопламенная сварка состоит в образовании новых и новых ванночек по ходу шва. После того как образуется одна, в нее вводится один конец присадочной проволоки, здесь он плавится. Далее он перемещается в область восстановительного участка огня горелки.

Тем временем мундштук сопла перемещается дальше по поверхности сварного соединения, он переходит на следующую зону. Каждая новая ванночка перекрывает предыдущую примерно на одну треть диаметра присадочной проволоки.

При помощи этого метода сварки производят соединение тонких листов, когда требуется сделать стыковые и угловые виды швов. Его часто применяют для сваривания трубных изделий из низколегированных или малоуглеродистых сплавов.

Многослойная сварка

Этот метод сваривания часто используется при проведении ответственных работ. Она характеризуется низким показателем производительности. Кроме этого для ее осуществления требуются газы в большом объеме, поэтому этот метод достаточно дорогостоящий.

Стоит отметить! При проведении многослойной сварки с использованием газа наблюдается отжиг нижних слоев при наплавке верхних. В результате происходит качественная проковка каждого слоя перед формированием основного шва.

Сварка окислительным пламенем и раскислителем

Этот вид газовой сварки и резки создан специально для работы с элементами из низкоуглеродистой стали. Во время него применяется пламя с резко окислительным характером, именно это приводит к образованию окислов железа в сварочной ванне. Если образуется окисление, то обязательно требуется раскисление.

Раскисление получают при помощи специальной присадочной проволоки, в составе которой должно наблюдаться высокое содержание марганца и кремния. Этот способ по сравнению с другими видами имеет производительность выше на 10 %.

Газопрессовая сварка

Газопрессовая сварка подразумевает нагревание до пластичного состояния свариваемых изделий при помощи сварочной адетилено-кислородной горелки. А после того как достигается необходимая температура они сдавливаются и свариваются.

Выделяют два подвида этого метода — соединение в пластичном состоянии с защитой шва и сваривание оплавлением. Во время проведения сварки в пластичном состоянии к элементам, которые приготовлены для сваривания, прикладывается осевое давление и разжигается горелка. После производится нагревание, которое сопровождается сдавливанием. Как только появляется утолщение, нагревание прекращается, давление устраняется.

Во время сварки оплавлением детали для сварки фиксируются с соблюдением зазора, и разжигается горелка. После выполняется нагревание и оплавление концов металлических элементов. Затем производится прикладывание осевого давления и сваривание деталей.

Компоненты газовой сварки

Перед тем как будет начата газовая сварка, технология рекомендует подготовить все необходимые компоненты для ее проведения. Обязательно для работы потребуется специальный газ для пламени горелки. А вот какой выбрать газ стоит рассмотреть подробнее.

Кислород

Этот востребованный вид газа для проведения сварки и резки. Благодаря ему происходит моментальное воспламенение паров материалов с высокой горючестью. Особой популярностью пользуется сварка кислородом и пропаном. Этот метод позволяет получить прочный шов с высоким износом. Сварочный кислород выполняет роль катализатора плавления и резки заготовок из металла, он входит в состав горючей смеси.

Важно! Кислород помещается в баллоны под постоянным давлением, а при контакте с маслом самовоспламеняется. Чтобы этого не произошло, баллоны стоит хранить в месте, защищенном от солнца, а также их требуется периодически чистить от пыли, грязи.

Кислород для сварки получают из обычного воздуха, который отделяется от СО2 и Н2О в воздухоразделительной установке. При проведении газовой сварки пропаном и кислородом используется три вида газа — высший (99,5%), 1 и 2 сорта (99,2 и 98,5 %).

Ацетилен

Ацетилен является газовой смесью, которая состоит из двух компонентов — H и O. Это бесцветное вещество, которое не имеет запаха, в его составе наблюдается небольшое содержание NH4 и H2S.

Обратите внимание! Газовая сварка и резка металлов с использованием ацетилена должна проводиться с максимальной осторожностью. Если во время процесса будет наблюдаться превышение показателей давления более 1,5 кг/см² и температуры больше 400°С, то смесь может взорваться.

Ацетилен добывают при помощи диссоциации жидких углеводородов под воздействием электричества.

Заменители ацетилена

Стоит помнить, что сварка может проводиться не только пропаном и кислородом или ацетиленом, во время нее могут использоваться заменители последнего газа.

В качестве замены могут применяться следующие газы:

• водород;
• метан;
• пропан;
• керосиновые пары.

Температурные показатели их горения находятся в пределах 2400-28000С. А при горении ацетилена обычно наблюдается 31500С. При использовании заменителей рекомендуется дополнительно применять проволоку с содержанием марганца и кремния, которая будет раскислять сталь. А вот для плавящихся цветных металлов потребуется флюс.

Использование проволоки и флюса

Присадочная проволока и сварочный флюс являются необходимыми элементами, которые применяются при проведении газового сварочного процесса. Оно позволяет получить качественный и прочный шов.

Для проведения сварки рекомендуется использовать присадочную проволоку без масла и краски, на ней не должно быть признаков коррозийного поражения. Порог плавления этого материала должен быть равен или ниже плавления свариваемого металла.

Для плавящихся металлов необходимо использовать флюс. При помощи него до начала сварки делается нанесение на металл или проволоку. Далее флюс плавится и выдает плавкий шлак, который покрывает металлическое изделие поверхностно.

Оборудование для газовой сварки

Основы газовой сварки требуют использования необходимого оборудования. Оно должно соответствовать всем нормам и стандартам, которые указываются в технологии данного сварочного процесса. Кроме этого сварщик обязательно должен уметь им пользоваться и знать принципы его работы.

Сварка пропаном, кислородом, ацетиленом и его заменителями предполагает использование следующего оборудования:

1. Водяной затвор. Этот элемент защищает генератор ацетилена и трубы от обратной тяги огня из горелки. Он должен быть исправным, его обязательно заполняют водой вровень с краном.
2. Газовый баллон. У баллона предусмотрена конусная резьба на области отверстия, на которую устанавливается закрывающий вентиль. Снаружи баллон окрашивается в определенный цвет в зависимости от вида газа. Для ацетилена можно применять вентиль из любого металла, кроме меди, с ней газ образует взрывоопасную смесь.
3. Редуктор. Он вызывает снижение показателей давления выходящего газа. Он может быть одно- и двухкамерным, последний позволяет удерживать стабильное давление. Редуктор может быть прямого и обратного действия.
4. Шланги. Шланги, которые применяются для горючих газовых смесей. На них часто наносится сплошная линия красного цвета (это обозначение). Их можно применять при давлении в 6 атм. Это шланги первого класса, а вот второго класса используются для передачи горючих жидкостей (бензина, керосина). На них имеется линия желтого цвета. Шланги третьего класса способны выдерживать давление в 20 атм ( на них нанесена линия синего цвета).
5. Горелка. Данное оборудование производит смешивание газов, выпускает из мундштука под необходимым давлением смесь, которая плавить металлические заготовки. Горелки могут быть инжекторными и безинжекторными. Этот элемент состоит из таких элементов, как ниппель, мундштук, наконечник, камера-смеситель, гайки, инжектор, корпус с рукоятью.
6. Пост. Это место для проведения сварочного процесса. Оно имеет стол, тумбы для хранения требуемых элементов, сварочного оборудования. Пост может иметь поворотную и неповоротную столешницу. Для работы на крупных производствах может использоваться передвижной или стационарный пост.

Но все же перед тем как приступать к использованию вышеперечисленных элементов стоит разобраться в том, как варить газовой сваркой. Это ответственной процесс, который требует обязательное соблюдение важных мер защиты. Опытные сварщики советуют применять защитную маску, форму из плотной ткани, краги.

Итоги

Чтобы понять, что такое газовая сварка стоит рассмотреть ее основные особенности и технологию. Этот метод предполагает использование специальных газов для нагревания и плавления металлических изделий. Обычно применяется кислород, ацетилен, но иногда допускаются заменители, которые имеют меньшую стоимость. Но чтобы шов получился качественным и прочным особое внимание стоит уделять технике проведения сварочного процесса.