Сварка

Комсомольск-на-Амуре 
 
 
 
 
 
 

KOST

&

AKRED 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

COST@AMURNET.RU

 

        Введение 

       Способ  газовой сварки был разработан в  конце прошлого столетия, когда начиналось промышленное производство кислорода, водорода и ацетилена. В тот период газовая сварка являлась основным способом сварки металлов и обеспечивала получение наиболее прочных сварных соединений. В дальнейшем с созданием и внедрением высококачественных электродов для дуговой сварки, автоматической и полуавтоматической дуговой сварки под флюсом и в среде защитных газов (аргона, гелия и углекислого газа и др.), газовая сварка была постепенно вытеснена из многих производств этими способами электрической сварки. Тем не менее, и до настоящего времени газовая сварка металлов наряду с другими способами сварки широко применяется в народном хозяйстве. 

 

        1. Сварка металлов. Назначение и преимущества  сварки. 

       Сварку  применяют для получения неразъемного соединения деталей при изготовлений изделий, машин и сооружений из металла. Прежде для этого преимущественно  пользовались клепкой.

       Сварное изделие имеет меньшей вес, чем  клепальное, проще в изготовлении, дешевле, надежнее и может быть выполнено  в более короткий срок, с меньшей  затратой труда и материалов. Сваркой  можно изготовлять изделия очень  сложной формы, которые прежде удавалось получить только отливкой или кузнечной и механической обработкой. При изготовлении металлоконструкций сварка дает от 10 до 20 % экономии металла по сравнению с клепкой, до 30 % по сравнению с литьем из чугуна.

       Сварные швы обеспечивают высокую надежность (плотность и прочность) резервуаров и сосудов, в том числе и работающих при высоких температурах и давлениях газов, паров и жидкостей. 

       Газовая сварка ее преимущества и недостатки 

       Газовая сварка относится к сварке плавлением. Процесс газовой сварки состоит в нагревании кромок деталей в месте их соединения до расплавленного состояния пламенем сварочной горелки. Для нагревания и расплавления металла используется высокотемпературное пламя, получаемое при сжигании горючего газа в смеси с технически чистым кислородом. Зазор между кромками заполняется расплавленным металлом присадочной проволоки.

       Газовая сварка обладает следующими преимуществами: способ сварки сравнительно прост, не требует сложного и дорогого оборудования, а также источника электроэнергии. Изменяя тепловую мощность пламени и его положение относительно места сварки, сварщик может в широких пределах регулировать скорость нагрева и охлаждения свариваемого металла.

       К недостаткам газовой сварки относятся  меньшая скорость нагрева металла  и большая зона теплового воздействия на металл, чем при дуговой сварке. При газовой сварке концентрация тепла меньше, а коробление свариваемых деталей больше, чем при дуговой сварке. Однако при правильно выбранной мощности пламени, умелом регулировании его состава, надлежащей марке присадочного металла и соответствующей квалификации сварщика газовая сварка обеспечивает получение высококачественных сварных соединений.

       Благодаря сравнительно медленному нагреву металла  пламенем и относительно невысокой  концентрации тепла при нагреве производительность процесса газовой сварки существенно снижается с увеличением толщины свариваемого металла. Например, при толщине стали 1мм, скорость газовой сварки составляет около 10м/ч, а при толщине 10мм – только 2м/ч. Поэтому газовая сварка стали толщиной свыше 6мм менее производительна по сравнению с дуговой сваркой и применяется значительно реже.

       Стоимость горючего газа (ацетилена) и кислорода  при газовой сварке выше стоимости  электроэнергии при дуговой и  контактной сварке. Вследствие этого газовая сварка обходится дороже, чем электрическая.

       Процесс газовой сварки труднее поддается  механизации и автоматизации, чем  процесс электрической сварки. Поэтому  автоматическая газовая сварка многопламенными  линейными горелками находит  применении только при сварке обечаек и труб из тонкого металла продольными швами газовую сварку применяют при:

• 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:

1. газы – кислород и горючий газ (ацетилен  или его заменитель);
2. присадочная проволока (для сварки и наплавки);
3. соответствующее оборудование и аппаратура, в то числе:

1. кислородные баллоны для хранения запаса кислорода;

2. кислородные редукторы для понижения давления кислорода, подаваемого из баллонов в горелку или резак;
3. ацетиленовые генераторы для получения ацетилена из карбида кальция или ацетиленовые баллоны, в которых ацетилен находится под давлением и растворен в ацетилене;
4. сварочные, наплавочные, закалочные и другие горелки с набором наконечников для нагрева метла различной толщины;
5. резиновые рукава (шланги) для подачи кислорода и ацетилена в горелку;

4. принадлежности для сварки: очки с темными стеклами (светофильтрами) для защиты глаз от яркого света сварочного пламени, молоток, набора ключей для горелки, стальные щетки для очистки металла и сварочного шва;
5. Сварочный стол или приспособление для сборки и закрепления деталей при прихватке, сварки;
6. флюсы или сварочные порошки, если они требуются для сварки данного металла.

 

       2. Материалы, применяемые  при газовой сварке. 

       Кислород

       Кислород  при атмосферном давлении и обычной  температуре газ без цвета  и запаха, несколько тяжелее воздуха. При атмосферном давлении и температуре 20 гр. масса 1м³  кислород равен 1.33 кг. Сгорание горючих газов и паров горючих жидкостей в чистом виде кислороде происходит очень энергично с большой скоростью, а возникновение в зоне горения возникает высокая температура.

       Для получения сварочного пламени с высокой температурой, необходимо для быстрого расплавления металла в месте сварки, горючий газ или пары горючей жидкости сжигают в смеси  с чистым кислородом.

       При возникновении сжатого газообразного  кислорода с маслом или жирами последние могут самовоспламеняться, что может быть причиной пожара. Поэтому при обращении с кислородными баллонами и аппаратурой необходима тщательно следить за тем, чтобы на них не падали даже незначительные следы масла и жиров. Смесь кислорода с горючих жидкостей при определенных соотношениях кислорода и горючего вещества взрывается.

       Технический кислород добывают из атмосферного воздуха  который подвергают обработке в  воздухоразделительных установках, где он очищается от углекислоты и осушается от влаги.

       Жидкий кислород хранят и перевозят в специальных сосудах с хорошей теплоизоляцией. Для сварки выпускают технический кислород трех сортов: высшего, чистотой не ниже 99.5%

       1-ого  сорта чистотой 99.2%

       2-ого  сорта чистотой 98.5% по объему.

       Остаток 0.5-0.1% составляет азот и аргон 

       Ацетилен 

         В качестве горючего газа для  газовой сварки получил распространение  ацетилен соединение кислорода  с водородом. При нормальной  t^o и давлением ацетилен находится в газообразном состоянии. 

       Ацетилен  бесцветный газ. В нем присутствуют примеси сероводорода и аммиак.

       Ацетилен  есть взрывоопасный газ. Чистый ацетилен способен взрываться при избыточном давлении свыше 1.5 кгс/см2, при быстром нагревании до 450-500С. Смесь ацетилена с воздухом взрываться при атмосферном давлении, если в смеси содержится от 2.2 до 93% ацетилена по объему. Ацетилен для промышленных целей получают разложением жидких горючих действием электродугового разряда, а так же разложением карбида кальция водой.  

       Газы  заменители ацетилена.

       При сварке металлов можно применять другие газы и пары жидкостей. Для эффективного нагрева и расплавления металла  при сварке необходимо чтобы t^o пламени была примерно в два раза превышала t^o плавления свариемого металла.

       Для сгорания горючих различных газов требуется различное кол-во кислорода подаваемого в горелку. В таб1 приведены основные хар-ки горючих газов для сварки.

       Газы  заменители ацетилена применяют  во многих отраслях промышленности. Поэтому  их производство и добыча в больших  масштабах и они являются очень  дешевыми, в этом их основное преимущество перед ацетиленом.

         Вследствие более низкой t^o пламени этих газов применение их ограничено некоторыми процессами нагрева и плавления металлов.

       При сварке же стали с пропаном или  метаном приходится применять сварочную  проволоку содержащею повышенное количество кремния и марганца, используемых в качестве раскислителей, а при сварке чугуна и цветных металлов использовать флюсы.

          Газы – заменители с низкой теплопроводной способностью неэкономично транспортировать в баллонах. Это ограничивает их применение для газопламенной обработки.  

       Сварочные проволоки и флюсы

       В большинстве случаев при газовой  сварке применяют присадочную проволоку  близкую по своему хим. составу к  свариваемому металлу.

       Нельзя  применят для сварки  случайную проволоку  неизвестной марки.

       Поверхность проволоки должна быть гладкой и  чистой без следов окалины, ржавчины, масла,  краски и прочих загрязнений. Температура плавления проволоки  должна быть равна или несколько  ниже t^o плавления металла.

       Проволока должна плавится спокойно и равномерно, без сильного разбрызгивания и вскипания, образуя при застывании плотный однородный металл без посторонних включений и прочих дефектов.

       Для газовой сварки цветных металлов (меди, латуни, свинца), а так же нержавеющей  стали в тех случаях, когда нет подходящей проволоки, применяют в виде исключения полоски нарезанный из листов той же марки, что и сваривает металл.

        

       Флюсы

       Медь, алюминий, магний и их сплавы при нагревании в процессе сварки энергично вступают в реакцию с кислородом воздуха или сварочного пламени (при сварке окислительным пламенем), образуя окислы, которые имеют более высокую t^o плавления, чем металл. Окислы покрывают капли расплавленного металла тонкой пленкой и этим сильно затрудняют плавление частиц металла при сварке.