Технология газовой сварки

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.  
 

Таблица №1 Горючие  газы для сварки и резки. 

Горючие газы

Температура пламени  при сгорании в кислороде

Коэффициент замены ацетилена

Ацетилен

3150

1,05

Водород

2400-2600

5,2

Метан

2400-2500

1,6

Пропан

2700-2800

0,6

Пары керосина

2400-245

1-1,3 
 

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 to 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  to плавления, чем металл. Окислы покрывают капли расплавленного металла тонкой пленкой и этим сильно затрудняют плавление частиц металла при сварке.

Для защиты расплавленного металла от окисления и удаления образующихся окислов применяют  сварочные порошки или пасты, называемые флюсами. Флюсы, предварительно нанесенные на присадочную проволоку  или пруток и кромки свариваемого металла, при нагревании расплавляются  и образуют легкоплавкие шлаки, всплывающие  на поверхность жидкого металла. Пленка шлаков прокрывает поверхность  расплавленного металла, защищая его  от окисления.

Состав флюсов выбирают в зависимости от вида и  свойств свариваемого металла.

В качестве флюсов применяют прокаленную буру, борную кислоту. Применение флюсов необходимо при сварке чугуна и некоторых  специальных легированных сталей, меди и ее сплавов. При сварке углеродистых сталей не применяют.  

3. Аппаратура  и оборудование для газовой  сварки. 

Водяные предохранительные  затворы

Водяные затворы  защищают ацетиленовый генератор и  трубопровод от обратного удар пламени  из сварочной горелки и резака. Обратным ударом называется воспламенение  ацетиленово-кислородной смеси в каналах горелки или резака.

Водяной затвор обеспечивает безопасность работ при  газовой сварке и резке и является главной частью газосварочного поста. Водяной затвор должен содержатся всегда в исправном состоянии, и быть наполнен водой до уровня контрольного крана.

Водяной затвор всегда включает между горелкой или  резаком и ацетиленовым генератором  или газопроводом.  
 

Рис. 1. Схема  устройства и работы водяного затвора  среднего давления: а - нормальная работа затвора, б - обратный удар пламени 

Баллон для  сжатых газов 

Баллоны для  кислорода и других сжатых газов  представляют собой стальные цилиндрические сосуды. В горловине баллона сделано  отверстие с конусной резьбой, куда ввертывается запорный вентиль. Баллоны  бесшовные для газов высоких  давлений изготавливают из Турб углеродистой и легированной стали. Баллоны окрашивают с наружи в словные цвета, в зависимости от рода газа. Например, кислородные баллоны в голубой цвет, ацетиленовые в белый водородные в желто-зеленый для прочих горючих газов в красный цвет.

Верхнею сферическую  часть баллона не окрашивают и  на ней выбивают паспортные данные баллона.

Баллон на сварочном  посту устанавливают вертикально и закрепляю хомутом.  

Вентили для  баллонов

Вентили кислородных  баллонов изготавливают из латуни. Сталь для деталей вентиля  применять нельзя так как она сильно коррозирует в среде сжатого влажного кислорода.

Ацетиленовые  вентили изготавливают из стали. Запрещается применять медь и  сплавы, содержащие свыше 70% меди, так  как с медью ацетилен может  образовывать взрывчатое соединение - ацетиленовую медь. 

Редукторы для  сжатых газов

Редукторы служат для понижения давления газа, отбираемого  из баллонов (или газопровода), и  поддержания этого давления постоянным независимо от снижения давления газа в баллоне. Принцип действия и основные детали у всех редукторов примерно одинаковы.

По конструкции  бывают редукторы однокамерные и  двухкамерные. Двухкамерные редукторы  имеют две камеры редуцирования, работающие последовательно, дают более  постоянное рабочее давление и менее  склонны к замерзанию при больших  расходах газа.

Кислородный и  ацетиленовый редукторы показаны на рис. 2. 

Рис. 2. 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

Сварочная горелка  служит основным инструментом при ручной газовой сварке. В горелке смешивают  в нужных количествах кислород и  ацетилен. Образующаяся горючая смесь  вытекает из канала мундштука горелки  с заданной скоростью и, сгорая, дает устойчивое сварочное пламя, которым  расплавляют основной и присадочный  металл в месте сварки. Горелка  служит также для регулирования  тепловой мощности пламени путем  изменения расхода горючего газа и кислорода.

Горелки бывают инжекторные и безинжекторные. Служат для сварки, пайки, наплавки, подогрева стали, чугуна и цветных металлов. Наибольшее распространение получили горелки инжекторного типа. Горелка состоит из мундштука, соединительного ниппеля, трубки наконечника, смесительной камеры, накидной гайки, инжектора, корпуса, рукоятки, ниппеля для кислорода и ацетилена.

Горелки делятся  на мощности пламени:

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. 

4. Технология  газовой сварки. 

Сварочное пламя.

Внешний, вид  температура и влияние сварочного пламени на расплавленный металл зависят от состава горючей смеси, т.е. соотношение в ней кислорода  и ацетилена. Изменяя состав горючей  смеси, сварщик изменяет свойства сварочного пламени. Изменяя соотношение кислорода  и ацетилена в смеси, можно  получать три основных вида сварочного пламени, рис. 3. 
 

Рис 3. 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. 3, б).

Окислительное пламя (рис. 3, 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 to 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.

Сварка углеродистых сталей

Низкоуглеродистые стали можно сварить любым  способом газовой сварки. Пламя горелки  должно быть нормальным, мощностью 100-130дм 3/ч

при правой сварке.

При сварке углеродистых сталей применяют проволоку из малоуглеродистой стали св-8 св-10га. При сварке этой проволокой часть углерода, марганца и кремния выгорает, а металл шва  получает крупнозернистую структуру  и его предел прочности такового для основного металла. Для получения  наплавленного металла равнопрочного  основному, применяют проволоку  св-12гс, содержащую до 0.17% углерода; 0.8-1.1 марганца и 0.6-0.9% кремния.  

Сварка легированных сталей