Процесс газовой сварки металлов

Процесс газовой  сварки металлов, оборудование и материалы. 

Способ газовой  сварки был разработан в конце 19 века, когда началось 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 промышленности.

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. 

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 деятельности (на заводах машиностроения, сельском хозяйстве, ремонтных, строительно-монтажных  работах и др.).

Для газовой сварки необходимо:

Газы – кислород и горючий газ (ацетилен или его  заменитель);

Присадочная проволока (для сварки и наплавки);

Соответствующее оборудование и аппаратура, в том числе:

 а) кислородные  баллоны для хранения запаса  кислорода;

 б) кислородные  редукторы для понижения давления  кислорода, подаваемого из баллонов  в горелку или резак;

 в) ацетиленовые  генераторы для получения ацетилена  из карбида кальция или ацетиленовые  баллоны, в которых ацетилен  находится под давлением и  растворен в ацетилене;

 г) сварочные,  наплавочные, закалочные и другие  горелки с набором наконечников  для нагрева метла различной  толщины;

 д) резиновые  рукава (шланги) для подачи кислорода  и ацетилена в горелку;

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;

Сварочный стол или  приспособление для сборки и закрепления  деталей при прихватке, сварки;

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 необходимо 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 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 450-500С. 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.

Сварочные проволоки. 

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 металла, нарезанные из листов той же марки, что и свариваемый  металл.

3. Аппаратура и  оборудование для газовой сварки.

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 снаружи 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.

Шланги. 

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. 

  

Вернуться в раздел сварочные работы