Газовая сварка металлов

Оборудование для газовой сварки

Для проведения газосварочных работ требуется комплект оборудования, включающий:

• редуктор;
• кислородный баллон;
• предохранительные клапаны;
• горелка;
• газовый генератор;
• шланг;
• флюсы и припои.

Понадобится специальная тележка, предназначенная для размещения всего оборудования. Она обеспечит лучшую мобильность при проведении работ.

Разновидности горелок

Горелки выполняют ряд важных функций. Они участвуют в смешении газа, стабилизации фронта воспламенения, регулируют подачу горючей смеси и интенсивность горения.

В зависимости от конструкционных особенностей горелки бывают инженерными, диффузными, оснащенными системами принудительного нагнетания кислорода, а также комбинированными.

Кроме того, они классифицируются по:

• характеристикам нагнетания давления;
• способу подачи кислорода;
• варианту сжигания газа;
• излучающей способности и т.д.

В зависимости от особенностей конструкции они могут выдерживать от 5 000 Па до 0,3 МПа.

Баллоны с газом

Для каждого вида газа выпускаются баллоны отдельного цвета. В процессе эксплуатации их нельзя окрашивать, чтобы избежать нежелательных реакций. Баллоны, предназначенные для ацетилена, не следует оснащать медными вентилями, т.к. это может спровоцировать взрыв.

Специальные шланги

В процессе сварочных работ применяют специальные шланги. Они предназначены для подачи горячих жидкостей и газов. К этим элементам оборудования предъявляются особые требования.

Они должны выдерживать большое давление. Если на шланге присутствует желтая полоса, он может использоваться для горячих жидкостей. Шланги с красной отметкой выдерживают 6 атмосфер, а с синей — до 20.

Водяной затвор

Водяной затвор предназначен для защиты генератора, трубы и других элементов газосварочного оборудования. Его располагают между ацетиленовой трубой и горелкой.

Пост для сварки газом

Это специальный стол, который можно фиксировать и поворачивать. Некоторые модели оснащены вентиляцией и системой для хранения инструментов.

Проволока и присадки

Для проведения работ используют особую присадочную проволоку. Ее диаметр подбирают в зависимости от толщины детали. В процессе сварки применяют флюсы. Эти вещества производят на основе кремниевой и борной кислоты и выпускают в виде растворов, порошков и паст.

Редуктор

Это важнейший элемент конструкции. Он необходим для снижения давления газа, исходящего из баллона. Редукторы бывают прямого и непрямого действия. Некоторые из них имеют устройства, предотвращающие замерзание газа при его выходе из баллона.

Газы для сварки

Кислород при атмосферном давлении и обычной температуре газ без цвета и запаха, несколько тяжелее воздуха. При атмосферном давлении и температуре 20 гр. масса 1 м3 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 воздух разделительных 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 температуре 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 450-500 С. Смесь ацетилена с воздухом взрываться при атмосферном давлении, если в смеси содержится от 2.2до 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 to пламени была примерно в два раза превышала to плавления свариваемого металла.

Для сгорания горючих различных газов требуется различное кол-во кислорода подаваемого в горелку.

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 to 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 не экономично транспортировать в баллонах. Это ограничивает их применение для газопламенной обработки.

Горючие газы для сварки и резки

Горючие газы	Температура пламени при сгорании в кислороде, С	Коэффициент замены ацетилена
Ацетилен	3150	1,05
Водород	2400-2600	5,2
Метан	2400-2500	1,6
Пропан	2700-2800	0,6
Пары керосина	2400-2450	1-1,3

Материалы для выполнения сварки с использованием газа

Технологический процесс с применением газовых материалов зависит от ряда причин и факторов. Основным и не изменяемым газом является кислород при технологически чистом виде. Предназначение состоит в активации процессов горения металлических деталей для соединения в последующем времени. Газ транспортируется, содержится под высоким давлением для продолжительной работы вне заправочной станции. Хранение, контакты с техническими маслами недопустимо, а также не рекомендуется использовать кислород под прямыми солнечными лучами.

Получение чистого кислорода происходит из обычного воздуха, для очистки используются специальные устройства. Кислород делится на категории, бывает высший, первый и второй сорта. Работа с материалами невозможна без сопутствующего кислороду газа. При большинстве случаев применяется ацетилен бесцветного типа. Ацетилен производится путем соединения воды с карбидом кальция, при определённых температурных воздействия взрывоопасен.

Ацетилен для сварки

Использование ацетилена обуславливается высокими температурными показателями при сварке соединений, более дешевые аналоги не дают возможности производить качественную работу из-за недостаточной температуры горения.

Проволока и флюс для выполнения сварки

Проволока используется для сварки газа, необходима для восполнения ячеек высвобождаемых соединений. Применение флюса и проволоки дает возможность создавать правильно сформированный шов, с необходимыми характеристиками. Чистота, отсутствие признаков коррозии на материале проволоки дает возможность выполнять качественное изделие, в отдельных случаях возможно использовать кусок того же самого материала, который подвергается сварке. Флюс обеспечивает защиту от окислов, других окружающих установленный метал воздействий.

Сварочный флюс

Пренебрегать использованием флюса для выполнения сварки возможно только при изготовлении материалов из углеродистой стали. Борная кислота, используемая в качестве флюса, наносится на детали из меди, магния или алюминия.

Оборудование для газовой сварки

Кроме используемых газов и баллонов, необходимо наличие других технологических элементов:

1. Для газовой сварки применяют оборудование, как затвор водяного типа, обеспечивающий защиту от обратной тяги огня. Расположение происходит между емкостью с ацетиленом, газовым соплом.
2. Редукторы используются для контроля уровня газа на выходе из баллона. Существуют различные модели, обратного или прямого действия. Модификации для работы со сжиженным газом подразумевают наличие рубцов внутри конструкции, что позволяет исключить вымерзание.
3. Шланги специального типа используются для подачи газа к горелке. Маркировка происходит разным цветом в зависимости от максимального давления.
4. Горелка необходима для смеси горючей смеси, последующего воспламенения газов. Различные модификации делятся на инжекторные и обычные типы. Также разделение происходит по мощности, необходимой при работе.
5. Газовая сварка производится на обустроенном столе. Оборудуется столешницей для удобной, продуктивной работы. Аппарат для газовой сварки и резки должен соответствовать параметрам безопасности. Вытяжная вентиляция помогает сварщику, позволяет производить процессы с максимальной скоростью.

Газовая горелка

Оборудование для газовой сварки включает в себя огромный спектр приборов и механизмов. В совокупности оборудование позволяет проводить работы при удаленном от энергетических источников месте. Каждый вид оборудования обустроен под тип используемого газа при грамотном соблюдении техники безопасности.

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 температуры 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 toплавления, 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 покрывает 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 ее сплавов. При сварке углеродистых сталей не применяют.

Как выполняется газовая сварка в полуавтоматическом режиме

Полуавтоматическая газовая сварка подразумевает гибридный метод соединения металлов. Применяется с использованием защитного газа и электрической дуги, процесс происходит следующим образом:

• Пуск механизмов, подготовку инструментов к работе.
• В специальное отверстие продевается проволока, в непосредственной близости к горелке.
• Редуктором контролируется, выставляется уровень горючей смеси.
• Скорость подачи проволоки контролируется специальным механизмом на барабане.
• Устанавливается напряжение, другие параметры на полуавтомате.
• Перед началом процесса необходимо выставить под правильным углом горелку.

Давление редуктора должно быть при определенных величинах, тип и параметры шлангов. Баллоны для содержания газа должны быть опрессованы и проверены, горелки и проволока отличаются по параметрам, должны соответствовать установленным порядкам. Проверку необходимо производить перед тем, как сваривать металлы.

Разновидности используемых газов с характеристиками

Чаще всего применяют следующие газы для полуавтоматической сварки:

1. Аргон. Тяжелее воздуха. Имеет низкую теплопроводность. Эффективно защищает сварочную ванну и поддерживает стабильность дуги. Чаще всего аргон используется для работы с изделиями из цветных металлов.
2. Углекислый газ. Также тяжелее воздуха. При температурах сварочной дуги распадается на составляющие — кислород и угарный газ. Чтобы первый не подействовал на шов, используют специальную присадочную проволоку, в составе которой есть кремний и марганец.
3. Гелий. Легче воздуха. Этим объясняются некоторые трудности, которые могут возникнуть при его использовании в сварке полуавтоматом. Имеет такой же показатель теплопроводности, как и аргон. Однако в чистом виде гелий используется редко, его применяют в качестве одного из компонентов газовых смесей.
4. Кислород. Эффективно поддерживает стабильность дуги, снижая при этом поверхностное натяжение расплавленного металла. Это увеличивает текучесть сварочной ванны, что положительно сказывается на результате.

Технология газовой сварки

Технология газовой сварки происходит с использованием присадки из легко сплавного материала, основной задачей которого является наполнение кромки материалов. Ацетиленовая горелка используется для оплавления кромок путем нагрева, после чего происходит соединение. Второй способ подразумевает наплавку или напыление, при зависимости от типа металла и оборудования. Отличие способов в расходе газовой смеси, подвергаемым к обработке материалам, затрачиваемом времени на операцию.

Опыление двух соединений металла затребует больших температурных показателей, на это потребуется повышенное количество горючей смеси. Для нагрева присадочных прутков не требуется высоких температур, структура инструмента состоит из легкоплавких материалов. Существует специальный вид электродов для соединения материалов инверторным типом оборудования.

Техника газовой сварки с применением различных присадок значительно прочнее, приятнее на внешний вид, процесс происходит быстрее, а расходы горючей смеси меньше в разы.

Сварочная проволока

Применяется данная технология сварочных работ в различных сферах, соединение трубопроводов технологического направления, запасных частей машин, наплавление прутка, ковка различных фрагментов.

Для процесса сварки газом потребуются основные элементы:

• В качестве газа при большинстве случаев используется пропан. Подойдет различного типа газ с инертной текучестью.
• Катализатором к воспламенению выступает баллон с кислородным газом.
• Шланги для отвода газовой смеси, сопло, редуктора на баллоне и рукояти.

Калибровочное сопло распыляет газовую смесь под давлением, для поджига применяется кремниевая пьеза-зажигалка, после чего регулируется насыщенность смеси, сила пламени.

Особенности выполнения газовой сварки

В процессе выполнения работ возможно регулировать состав смеси, в чем помогает редуктор. Мощность и температура пламени регулируется в зависимости от типов работ. Существует несколько видов газовой сварки:

• Окислительное.
• Восстановительное, которое используется для большинства соединений, материалов.
• С повышенным уровнем горючей смеси.

В расплавленной ванне при процессах сварки происходят два основных процесса, восстановление и окисление. Структура прилегающего металла в основном крупнозернистая, для более прочного соединения.

Несколько основных особенностей при работе газовым оборудованием:

• Газовая сварка стальных материалов низкоуглеродистого типа производится различными типами газа, присадочный элемент состоит из стальной проволоки, с малым количеством содержания углерода.
• Легированные стали подвергаются сварке материалами, которые взаимодействуют с составом. Например, жаропрочные детали из нержавеющей стали свариваются с применением никелевой проволоки, некоторые марки материала потребуют использования молибдена.
• Медные изделия свариваются на повышенных температурах, большая текучесть металла потребует минимального зазора соединений. Присадочный материал состоит из медной проволоки и флюса, который используется для раскисления шва.
• Латуневые соединения производятся путем применения присадки из идентичного материала. В силу летучести цинка, для избегания образования пор, при сварке подается большее количество кислорода.
• Бронзовые сплавы свариваются восстановительным типом пламени, не выжигая основные компоненты металла. Для присадки используется идентичный материал с применением кремния, способствующего раскислению шва и металла.

Газовая сварка труб

Стоит заметить, что при работе с алюминием или магнием процессы окисления текут быстрее. Участок обработки и шов имеют различные параметры и характеристики, расположенный в непосредственной близости участок прилегания отличается пониженной прочностью, склонен к преждевременным деформациям.

Описание технологии сварки

Технология сварки газом имеет некоторые особенности. Существует несколько вариантов проведения работ.

Правая и левая

Различают правую и левую схемы сварки. Первый вариант применяется наиболее часто. Он предполагает продвижение горелки от правого края к левому. В этом случае струю пламени направляют непосредственно на проволоку, которую продвигают перед горелкой. Этим методом часто сваривают мелкие детали, тонкие слиты и материалы, которые плавятся даже при низкой температуре.

Второй вариант предполагает движение горелки от левого края к правому. В этом случае проволоку продвигают после пламени. Левая сварка обеспечивает более глубокое воздействие и лучшее схватывание.

Многослойный метод

Этот способ применяется тогда, когда необходимо сформировать высокопрочный шов. Он предполагает отжиг нижнего слоя и дальнейшую наплавку верхнего. Таким образом, прокаливаются все слои. Это положительно влияет на качество шва.

Сквозной валик

Такой метод требует постепенного оплавления верхнего края имеющегося отверстия на заготовке с последующим наложением расплавленного металла на нижний край отверстия. Для проведения работ необходимо вертикально зафиксировать металлические листы. Таким образом, шов приобретает форму валика.

Сварочные ванночки

Этот способ предполагает формирование ванночек по ходу шва. В каждое такое образование вводится присадочная проволока, которая оплавляется и заполняет пустоты. Сопло двигается на новый участок, а следующая ванночка перекрывает ранее созданную.

Окислительное пламя

Метод применяется для соединения элементов, изготовленных из малоуглеродистых сплавов из стали. Пламя в этом случае окисляет материал, что ведет к формированию окиси железа. Для раскисления используют присадочную проволоку, включающую кремний и марганец.

Достоинства и недостатки

Метод газосварки имеет следующие достоинства:

• доступность расходных материалов;
• простота транспортировки баллонов с газом и другого оборудования к месту работы;
• обеспечение нужного диапазона температур для плавления;
• допустимость применения для сварки многих видов металлов;
• регуляция скорости горения и вида пламени при использовании флюса или припоя.

К преимуществам такого метода относится равномерное прогревание и остывание обрабатываемых поверхностей. Это препятствует появлению пустот и трещин в готовом покрытии. Достоинством газовой сварки считается и низкая цена расходных материалов.

У этого способа сварки немало недостатков. Использование открытого пламени приводит к нагреву большого участка металла. Повышается риск повреждения элементов с низкой термической устойчивостью.

Кроме того, такой метод сварки не применяют для обработки заготовок, толщина которых больше 5 мм, т.к. это становится причиной снижения производительности работ.

К недостаткам этого вида сварки относится невозможность автоматизации процесса и необходимость строгого соблюдения правил техники безопасности для недопущения взрыва и пожара.

Настройка, настройка и еще раз настройка

Главное – хорошенько запомнить четыре простых слова – «заводская настройка газового резака». Не только запомнить, но и по-настоящему уважать. Дело в том, что производители такого оборудования в обязательном порядке выполняют настройку в качестве финишного этапа сборки изделия.

Ее более чем достаточно, и рабочий с газовым резаком не нуждается в каких-либо дополнительных действиях.

Еще раз: настройка газового резака – дело сугубо заводское.

Схема использования газовой горелки для сварки.

Перед тем, как начинать работать с новым аппаратом, следует произвести сборку и проверку работоспособности только согласно инструкции по использованию, которая всегда прилагается ко всем моделям. Выполняйте лишь пункты в руководстве – это так просто. Лишь после их выполнения можно приступать к работе.

Пара слов о полных запретах. Абсолютно запрещается:

• Продувать шланг для пропана кислородом.
• Менять шланги между собой.

Если вдруг вы потеряли инструкцию или, например, не умеете читать, то перед вами короткая общая инструкция, как начинать работу и как пользоваться газовым резаком:

• Газовый резак по металлу можно начинать собирать только после визуального осмотра всех важных участков.
• Резиновые прокладки должны быть в идеальном состоянии – проверить и заменить, если понадобится.
• Вентиль для кислорода – один из важнейших элементов всего устройства. Никаких следов масла или жира!
• Штуцеры с газом должны иметь специальные клапаны, о которых писалось выше. Их состояние также должно быть идеальным, если обнаружатся хоть малейшие дефекты, убрать их мягким напильником.
• После внешнего осмотра резака для газовой резки следует разместить редукторы: синий редуктор на баллон с кислородом, красный редуктор на баллон с пропаном.
• Если аппарат инжекторного типа, необходимо проверить рабочую эффективность инжекции, о ней писалось выше.
• Шланг с пропаном устанавливается на баллон, после чего подключается горючий газ.