Способы газовой сварки (назначение, техника выполнения)

08.06.2020 Автор: VT-METALL

Вопросы, рассмотренные в материале:

• Принцип газовой сварки
• Область применения газовой сварки
• Плюсы и минусы газовой сварки в целом
• Преимущества и недостатки левого способа газовой сварки
• Преимущества и недостатки правого способа газовой сварки
• Критерии выбора левого и правого способа сварки
• Другие востребованные способы газовой сварки
• Технику безопасности при газовой сварке

Существуют разнообразные способы газовой сварки. Одни из них более востребованы, другие – менее. У каждого метода определенный набор достоинств и недостатков – выбор зависит от конкретной ситуации.

В одном случае наиболее эффективной окажется правый способ газовой сварки, в другом – левый. Иногда необходима сварка с помощью ванночек, подчас – с использованием сквозного валика. Какой и когда лучше всего использовать метод? Об этом – в нашей статье.

Принцип газовой сварки

Особенность метода газовой сварки состоит в том, что во время работы на участок спайки подается поток раскаленного газа. Он разогревает стыковочные поверхности заготовок до критичной температуры и разжижает присадочный материал. Последний подается к месту нагрева с противоположной стороны или же закрепляется непосредственно на сопле.

Все известные способы газовой сварки предполагают защиту материала от образования оксидной пленки за счет того, что воздух вытесняется с места воздействия специальным газом. После плавного остывания шва элементы прочно скрепляются воедино. Для выполнения работ такого типа используют несколько видов газа:

• водород и кислород;
• кислород и ацетилен;
• метан и кислород;
• пропан и кислород;

Способы газовой сварки металлов допускают использование любого горючего газа с примесью кислорода, однако лучше всего для этих целей подходит ацетилен. Его рабочая температура достигает +3400 °С, в то время как у пропана – всего +2800 °С.

Газовая сварка пламенем повышенной мощности

При этом способе газовой сварки горелка берется мощностью в два раза большей, чем при обычном способе сварки, и устанавливается пламя с избытком ацетилена на 7-10%. Кромки металла нагреваются только до начала оплавления. Газовая сварка стали производится следующим образом. Кромки нагреваются науглероживающим пламенем, вследствие чего верхний слой их обогащается углеродом и температура плавления металла понижается. При температуре 1200°С кромки начинают оплавляться (потеть). В это время в сварочный шов вводят присадочную проволоку, нагретую до плавления. Расплавленный металл проволоки растворяет науглероженный верхний слой основного металла и прочно соединяется с ним. Глубокое расплавление кромок производить нельзя, так как получится высокоуглеродистый хрупкий слой.

Диаметр проволоки берут больший, чем при обычной сварке. Скос кромок 60-70°С. Газовая сварка производится правым способом. Этот способ обеспечивает большую скорость сварки, но требует высокой квалификации сварщика.

Область применения газовой сварки

Использование газосварки позволяет решить такие производственные задачи, как:

• пайка (включая ремонтные работы);
• наплавка;
• резание металлопроката и металлических труб на отдельные детали;
• сварка элементов в одну конструкцию.

Газовый сварочный аппарат часто применяется в промышленном производстве и в гаражных мастерских, в строительстве и автомастерских, а также в коммунальном хозяйстве. С помощью такого агрегата соединяют различные элементы сложных конструкций, тонкостенные трубы, выполняют стыковочные узлы изделий из цветных металлов.

Спайка и раскрой, выполненные способом газовой сварки, позволяют добиться нужного результата при надлежащем качестве.

Пайка осуществляется за счет трех ключевых факторов: происходит сильный нагрев краев соединяемых элементов, расплавляется припой и к этим двум составляющим добавляется специальное антиокислительное вещество – флюс. За счет взаимного проникновения молекул припоя и материала деталей конструкции (диффузии) на месте соединения образуется прочный аккуратный шов. При необходимости он может быть подвергнут последующей обработке.

Наплавка представляет собой покрытие основного материала слоем металла с другими характеристиками. Для этого поверхность спайки предварительно нагревается до температуры «запотевания». С помощью такого способа выполнения газовой сварки часто производят ремонт изношенных поверхностей, удлиняют или расширяют детали, улучшают показатели износостойкости и прочности элементов. Благодаря этому можно снизить стоимость починки, уменьшить расход редкого или дорогостоящего материала, продлить срок службы изделия.

Плюсы и минусы газовой сварки в целом

Любой способ соединения металлических элементов в единую конструкцию имеет свои достоинства и недостатки. Газосварочный метод, к примеру, отличается тем, что под струей газа рабочая поверхность нагревается относительно медленно. Однако нельзя четко определить, хорошо это или плохо.

К преимуществам такой интенсивности нагрева рабочей поверхности относятся:

• Плавность термического воздействия. Особенно важно это свойство при работе с цветными металлами.
• Отсутствие необходимости в мощном источнике питания.
• Возможность настройки силы раскаленной газовой струи.
• Легкость переключения режимов работы за счет дополнительных контроллеров.

Недостатки медленного нагрева рабочей поверхности при использовании способа газовой сварки:

• Большая часть тепла во время работы рассеивается впустую, поэтому у такого способа соединения деталей низкий КПД.
• Из-за увеличенной зоны теплового воздействия невозможно выполнять работы, требующие высокой точности.
• Экономические затраты на газ при выполнении работ такого типа превышают расходы на электроэнергию.
• Составляющие газосварочного оборудования (шланги, баллоны и пр.) нелегко транспортировать.
• Для получения швов высокого качества требуется большой практический опыт.

Значительная часть оборудования такого типа для выполнения резки по металлу или сварочных работ имеет ручное управление, поэтому в подобных случаях автоматизировать производственный процесс невозможно. На сегодняшний день существует два основных способа газовой сварки: левый и правый. Остановимся подробнее на каждом из них.

Преимущества и недостатки левого способа газовой сварки

Принцип работы при левом способе заключается в том, что движение сопла направлено справа налево. При этом пламя стремится вперед, на еще непрогретый участок изделия, а присадочный материал закрепляют перед огненным потоком. Равномерные диффузия и прогрев краев деталей обеспечиваются зигзагообразными движениями аппарата.

Этот метод позволяет добиться шва высокого качества с одинаковой высотой и шириной, а также внушительной эффективности при малых финансовых затратах. Однако все это вы получите, только если толщина металла при левом способе газовой сварки не превышает 3 мм.

Рекомендуем статьи по металлообработке

• Марки сталей: классификация и расшифровка
• Марки алюминия и области их применения
• Дефекты металлический изделий: причины и методика поиска

Такая особенность связана с тем, что пламя подогревает лежащий впереди металл. Левый способ считается менее сложным и требует меньшего мастерства.

Как правило, его используют для работы с 2-3-миллиметровыми заготовками из стали, а также для металлов с низкой температурой плавления. При обработке деталей толще 5 мм правый способ будет быстрее.

Диаметр присадочной проволоки для левой сварки определяется по формуле:

Плюсы левого способа следующие:

• шов получается эстетичный – гладкий с небольшой чешуйчатостью;
• оказывается малое термическое воздействие;
• быстро и эффективно справляется с заготовками тоньше 3 мм.

Минусы левого способа:

• теряется много тепла;
• сварочная ванна опережает движение аппарата;
• сложно регулировать провар;
• действие защитной атмосферы ограничено в пространстве.

Техника газовой сварки‌

Способы газовой сварки‌

Различают два способа газовой сварки (рис. 92):

левую сварку, при которой горелку перемещают справа налево и держат позади присадочной проволоки. При этом сварочное пламя ориентировано на еще не сваренный шов. Этот способ не позволяет в достаточной степени защитить металл от окисления, сопровождается частичной потерей тепла и дает низкую производительность сварки; правую сварку, при которой горелку перемещают слева направо и держат впереди присадочной проволоки. В этом случае пламя ориентировано на законченный шов и конец присадочной проволоки. Такой способ дает возможность направить на расплавление металла сварочной ванны большее количество теплоты, а колебательные поперечные движения мундштука и проволоки осуществляются реже, чем при левом способе. Кроме того, конец присадочной проволоки оказывается постоянно погруженным в сварочную ванну, поэтому им можно перемешивать ее, что способствует переходу окислов в шлак. Правый способ обычно применяют, если толщина свариваемого металла превышает 5 мм, тем более что при этом сварочное пламя по бокам ограничено кромками изделия, а сзади – валиком наплавленного металла. Благодаря этому потери теплоты снижаются, и она используется более эффективно. Левый способ имеет свои преимущества, поскольку, во-первых, шов все время находится в поле зрения сварщика и он может регулировать его высоту и ширину, что имеет особое значение при сварке тонколистового металла; во-вторых, при сварке пламя может растекаться по поверхности металла, снижая риск пережога. При выборе того или иного способа сварки нужно руководствоваться и пространственным положением сварного шва: при выполнении нижнего шва следует учитывать толщину металла. Его можно накладывать и правым, и левым способом. Данный шов наиболее легкий, поскольку сварщик может наблюдать за процессом. Кроме того, жидкий присадочный материал стекает в кратер и не выливается из сварочной ванны; для горизонтального шва предпочтителен правый способ. Чтобы не допустить вытекания жидкого металла, стенки сварочной ванны делают с некоторым перекосом; для вертикального шва на подъем – и левый, и правый, а для вертикального шва на спуск – только правый способ; потолочный шов легче накладывать правым способом, поскольку поток пламени направлен на шов и не дает жидкому металлу вытечь из сварочной ванны. Способом, гарантирующим высокое качества сварного шва, является сварка ванночками (рис. 93).

Рис. 92. Способы газовой сварки (стрелкой указано направление сварки): а – левый; б – правый; 1 – присадочная проволока; 2 – сварочная горелка

Рис. 93. Сварка ванночками: 1 –

направление сварки; 2 – траектория движения присадочной проволоки; 3 – траектория движения мундштука

Данный метод применяют для сварки тонколистового металла и труб из низкоуглеродистых и низколегированных сталей облегченными швами. Им можно воспользоваться и при сварке стыковых и угловых соединений при толщине металла до 3 мм. Процесс сварки ванночками протекает следующим образом: Расплавив металл диаметром 4–5 мм, сварщик помещает в него конец присадочной проволоки. Когда ее конец расплавится, он вводит его в восстановительную зону пламени. Одновременно с этим сварщик, чуть сместив мундштук, совершает им круговые движения, чтобы образовать очередную ванночку, которая должна несколько (примерно на треть диаметра) перекрывать предыдущую. При этом проволоку надо продолжать держать в восстановительной зоне, чтобы не допустить ее окисления. Ядро пламени нельзя погружать в сварочную ванну, иначе произойдет науглероживание металла шва. При газовой сварке швы бывают одно– или многослойными. Если толщина металла составляет 8-10 мм, швы наваривают в два слоя, при толщине более 10 мм – три слоя и более, причем каждый предыдущий шов предварительно очищают от шлака и окалины. Многопроходные швы при газовой сварке не практикуют, поскольку наложить узкие валики очень тяжело. При газовой сварке возникают внутренние напряжения и деформации, поскольку участок нагрева оказывается более обширным, чем, например, при дуговой сварке. Для уменьшения деформаций необходимо принимать соответствующие меры. Для этого рекомендуют: равномерно нагревать изделие; подбирать адекватный режим сварки; равномерно распределять наплавленный металл по поверхности; придерживаться определенного порядка наложения швов; не увлекаться выполнением прихваток. Для борьбы с деформациями применяют разные способы: При выполнении стыковых соединений сварной шов накладывают обратноступенчатым или комбинированным способом, разделив его на участки длиной 100–250 мм (рис. 94). Поскольку теплота равномерно распределяется по поверхности шва, основной металл практически не подвержен короблению.

Уменьшению деформаций способствует их уравновешивание, когда последующий шов вызывает деформации, обратные тем, которые вызвал предыдущий шов. Находит применение и способ обратных деформаций, когда перед сваркой детали укладывают так, чтобы после нее в результате действия деформаций они заняли нужное положение. Бороться с деформациями помогает и предварительный нагрев соединяемых изделий, в результате чего достигается меньшая разность температур между сварочной ванной и изделием. Этот способ хорошо работает при ремонте чугунных, бронзовых и алюминиевых изделий, а также в том случае, если они изготовлены из высокоуглеродистых и легированных сталей. В ряде случаев прибегают к проковке сварного шва (в холодном или горячем состоянии), что улучшает механические характеристики шва и снижает усадку. Термическая обработка – еще один способ устранения развившихся напряжений. Она бывает предварительной, проводится одновременно со сваркой или ей подвергают уже готовое изделие. Режим термической обработки определяют форма деталей, свойства свариваемых металлов, условия и пр.

Рис. 94. Последовательность наложения шва при сварке стыковых соединений: а – от кромки; б – от середины шва

содержание .. 31 32 37 ..

Преимущества и недостатки правого способа газовой сварки

При выполнении сварки правым способом направление работы меняется: в этом случае сопло передвигается слева направо. При этом пламя устремлено к уже обработанным участкам, а присадочный прутик крепится непосредственно за ним.

Во время операции манипулой горелки выполняются поперечные колебания небольшой амплитуды. За счет того, что пламя направлено в сторону рубца, обеспечивается лучшая защита сварочной ванны от воздуха и содержащихся в нем азота и кислорода. Кроме того, шов при таком способе газовой сварки застывает более плавно.

Жар от пламени горелки распространяется не только на область сварочной ванны, но и на металлический шов и область вокруг него. Таким образом, как бы происходит дополнительная термическая обработка.

Присадочным прутком, так же как и при левом способе, выполняются зигзагообразные движения, но с меньшей амплитудой.

КПД правого способа выше, так как меньшее количество тепла расходуется впустую. Благодаря этому угол разделки шва уменьшается с 90° до 60–70°, что, помимо прочего, сокращает объем наплавляемого материала, уменьшает коробление изделия.

Как отмечалось ранее, оптимальная толщина металла при правом способе газовой сварки составляет от 5 мм. Данный метод также подходит для работы с материалами с высокой теплопроводностью. Диаметр присадочной проволоки в этом случае вычисляется по формуле:

Плюсы правого способа:

• достаточное количество выделяемого тепла;
• прочный шов;
• постепенное остывание металла;
• эффективная защитная атмосфера факела.

Минусы правого способа:

• рельеф шва чешуйчатый;
• работа с заготовками тоньше 3 мм затруднительна.

При обработке деталей толщиной до 8 мм сопло перемещают вдоль линии кромки ровно, без колебаний. Конец присадочной проволоки при этом опускают в сварочную ванну и как бы перемешивают им разжиженный металл спиралевидными движениями. Таким образом упрощается избавление от шлаков и окислов.

Текст книги «Сварочные работы: Практическое пособие для электрогазосварщика»

Глава 5

ОСОБЕННОСТИ ГАЗОВОЙ СВАРКИ РАЗЛИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

1. Сварка сталей

Низкоуглеродистые стали можно сваривать любым способом газовой сварки. Пламя горелки при сварке стали должно быть нормальным, мощностью 100—130 дм3(л)/ч ацетилена на 1 мм толщины металла при левой сварке и 120—150 дм3(л)/ч – при правой сварке.

При газовой сварке толщиной до 6 мм в качестве горючих газов применяют: ацетилен, пропан-бутановую смесь или природный газ (ограниченное применение). Сварочная проволока выбирается в зависимости от марки стали и должна удовлетворять требованиям существующих нормативных документов (табл. 65). Режимы газовой сварки сталей приведены в табл. 66, 67.

Таблица 65

Выбор присадочной проволоки и номера флюса для газовой сварки углеродистых и легированных сталей

Таблица 66

Выбор режимов газовой сварки изделий из сталей с использованием ацетиленовой смеси

Примечание. Режимы сварки уточнять в каждом конкретном случае.

Таблица 67

Выбор режимов газовой сварки изделий из сталей с использованием пропан-бутановой смеси

Примечание. Давление рабочих газов при входе в горелку пропан-бутановой смеси 0,2—0,5 кгс/см2 (0,02—0,05 МПа), кислорода 0,2—0,4 кгс/см2 (0,02—0,04 МПа).

Флюсы для газовой сварки в соответствии с отраслевыми стандартами маркируют номерами. По номерам определяют компоненты флюсов, которые приведены в табл. 68.

Таблица 68

Флюсы, применяемые при газовой сварке сталей

При сварке пламенем большой мощности во избежание перегрева металла уменьшают угол наклона мундштука к основному металлу, а пламя преимущественно направляют на конец проволоки.

При сварке следует стремиться к одновременному расплавлению кромок шва и конца проволоки, чтобы капли расплавленного присадочного металла не попадали на недостаточно нагретую кромку основного металла. С целью уплотнения и повышения пластинности шва можно применять проковку. При сварке листов большой толщины, а также сварке ответственных изделий применяют термическую обработку сварного шва или изделия в целом.

При сварке сталей важное значение имеет чистота поверхности кромок, так как загрязнения вызывают в шве поры, непровар, шлаковые включения. Подготовка кромок должна соответствовать существующим стандартам (табл. 69). Прихватку деталей под газовую сварку необходимо производить той же присадочной проволокой и тем же наконечником горелки, каким выполняется основная сварка. Расположение прихваток, их количество, длину устанавливают согласно существующим стандартам. Прихватки необходимо производить в местах наименьшей концентрации напряжений. Не рекомендуется производить прихватку в острых углах, в местах резких переходов, на окружностях с малым радиусом.

Удовлетворительно свариваются газовой сваркой низколегированные строительные стали 10ХСНД и 15ХСНД. Данные о мощности наконечника и других необходимых параметрах режима сварки этих сталей представлены в табл. 65, 66 и 67. Для улучшения качества шва целесообразно проковать шов при температуре 800—850 °С с последующей нормализацией.

При ремонте паровых котлов и трубопроводов применяют газовую сварку низколегированных молибденовых теплоустойчивых сталей. Мощность при сварке этих сталей выбирают из расчета 100 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Сварочную проволоку применяют следующих марок: Св08ХНМ, Св10НМ, Св18ХМА, Св10ХМ. Сварку необходимо производить небольшими участками длиной 15—25 мм, поддерживая весь свариваемый участок нагретым до светло-красного каления.

Широко применяют низколегированные хромокремнемарганцовые стали (хромансили) для изготовления нагревающих устройств и трубопроводов, работающих в области невысоких температур. При газовой сварке этих сталей выгорают легирующие элементы, что вызывает появление в шве включений окислов и шлаков. Для предупреждения этого явления сварку ведут нормальным пламенем, мощностью 75—100 дм3/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Рекомендуется применять низкоуглеродистую сварочную проволоку Св08 и Св08А или легированную Св18ХГСА и Св18ХМА. Сварку производят только в один слой. Большое значение для качества шва при сварке этих сталей имеют тщательная очистка и подгонка кромок, а также точное соблюдение зазора между ними, который, должен быть одинаковым по всей длине. Эти стали при резком охлаждении склонны к образованию трещин, поэтому горелку необходимо отводить медленно, подогревая конечный участок сварки. Сварку необходимо производить по возможности быстро, без перерывов и не останавливаясь.

Таблица 69

Подготовка кромок при газовой сварке сталей

Стали типа «хромансиль» после сварки подвергают закалке с последующим отпуском.

Контрольные вопросы:

1. Какими горючими газами можно пользоваться при сварке углеродистых сталей?

2. Как осуществляется выбор номера флюса?

3. Каким критерием пользуются при выборе сварочной проволоки?

4. В чем особенности сварки конструкционных строительных низколегированных сталей?

2. Сварка меди и ее сплавов

Медь обладает высокой теплопроводностью, поэтому к месту расплавления металла в процессе сварки необходимо подводить значительно больше тепла, чем при сварке сталей, а следовательно, для сварки меди требуется более мощное пламя. В этом случае неизбежен перегрев металла и укрупнение зерна в его структуре. Прочность резко уменьшается. Чем чище медь от всевозможных примесей и чем меньше она содержит кислорода в виде Cu2O, тем лучше она сваривается. Основная трудность при газовой сварке меди заключается в том, что медь в расплавленном состоянии активно растворяет кислород и водород в процессе окисления образуется закись меди Cu20, которая располагается по границам зерен и делает медь хрупкой. Для уменьшения окисления меди при сварке применяют только восстановительное пламя.

Избыток ацетилена вызывает реакцию восстановления закиси меди водородом и окисью углерода, содержащихся в пламени. В результате чего в наплавленном металле образуются поры и трещины – это явление называется «водородной болезнью». Из-за высокой жидкотекучести меди сварку преимущественно выполняют в нижнем положении. Флюсы для сварки меди по номерам приведены в табл. 70.

Таблица 70

Флюсы, применяемые при газовой сварке меди

Размеры конструктивных элементов кромок стыковых соединений под газовую сварку изделий из меди и бронзы приведены в табл. 71.

Таблица 71

Размеры конструктивных элементов кромок стыковых соединений под газовую сварку меди и бронзы

Выбор присадочной проволоки, номера флюса и температуры подогрева осуществляется по данным табл. 72.

Таблица 72

Выбор присадочной проволоки и номера флюса для сварки меди

При сварке меди и медных сплавов прихватки не применяют. Из-за высокой жидкотекучести меди зазор между кромками не оставляют и детали стараются плотнее припасовывать друг к другу. При толщине деталей свыше 3 мм кромки скашивают под углом 45°. Притупление кромок составляет 0,2 от толщины деталей. Кромки зачищают до металлического блеска или протравливают в растворе азотной кислоты с последующей промывкой в воде.

Для уменьшения окисления меди при сварке применяют восстановительное пламя, ядро которого держат почти под прямым углом к кромкам листов, на расстоянии 3—6 мм от поверхности сварочной ванны. Сварку ведут быстро, без перерывов. После сварки деталей толщиной до 4 мм швы проковываются без предварительного подогрева. При толщине деталей от 5 до 15 мм применяют подогрев до 500—600 °С с последующей проковкой.

Выбор режимов газовой сварки для меди и ее сплавов (бронзы и латуни) осуществляется по табл. 73, 74.

Таблица 73

Режимы газовой сварки для бронзы

Таблица 74

Режимы газовой сварки для латуни

Газовую сварку широко применят для сварки латуни, так как она трудно сваривается электродуговой сваркой. Главная трудность при сварке латуни состоит в том, что при 900 °С начинается активное испарение (выгорание) цинка. Швы получаются пористыми. Поры возникают и по причине поглощения жидким металлом водорода из сварочного пламени, так как водород не успевает выделиться при быстром охлаждении латуни и образует в шве газовые пузырьки. Пары цинка, попадая в газовые пузырьки и расширяясь в них, увеличивают их размеры, образуя крупные поры. Для уменьшения испарения цинка сварку латуни необходимо производить с избытком кислорода до 30—40 %, т. е. на 1 м3 ацетилена подается 1,3—1,4 м3 кислорода. Для сварки наиболее распространенных латуней выбор присадочной проволоки и флюса осуществляется по табл. 75.

Таблица 75

Выбор присадочной проволоки и номера флюса для сварки латуни

В качестве флюса можно применять одну буру, которую разводят водой и в виде пасты наносят кистью на свариваемые кромки. Для сварки всех видов латуни и большинства бронз можно применять любые горючие газы: ацетилен, пропан-бутановую смесь, природный газ.

Размеры конструктивных элементов подготовки кромок стыковых соединений под газовую сварку изделий из латуни приведены в табл. 76.

Таблица 76

Размеры конструктивных элементов кромок стыковых соединений под газовую сварку латуней

В кромки металла перед сваркой латуни зачищают шкуркой, напильником или карцовочной щеткой до металлического блеска. Иногда применяют травление в 10%-ном растворе азотной кислоты с последующей промывкой в горячей воде и просушкой. Теплопроводность латуни выше, чем у стали, на 70 %, но применять мощное пламя нельзя из-за увеличения испарения цинка, поэтому мощность пламени выбирают такую же, как при сварке сталей 100—120 дм3/ч на 1 мм толщины детали. Для снижения испарения цинка и уменьшения поглощения водорода металлом конец ядра пламени держат от свариваемого металл на расстоянии, в 2—3 раза большем, чем при сварке сталей.

Проволоку держат по углом 90° к оси мундштука. Периодически конец проволоки погружают во флюс или подсыпают его в сварочную ванну и на края шва. Сварку ведут по возможности быстро. Выбор режимов газовой сварки латуни осуществляется из данных табл. 74.

После сварки латуни шов для повышения плотности и прочности иногда проковывают, иногда применяют проколотку или выглаживание неровностей шва «заподлицо». После этого производят отжиг при температуре 600—650 °С с последующим медленным охлаждением вместе с печью для снятия наклепа и получения мелкозернистой структуры.

При сварке латуней наилучшие результаты дает применение флюса БМ-1.

При ремонте изделий из бронзы, при наплавке работающих на трение поверхностей деталей слоем антифрикционных бронзовых сплавов также применяют газовую сварку. Подготовка кромок и общие принципы технологии сварки сохраняются такими же, как при сварке меди или латуни. Выбор присадочной проволоки и флюса для наиболее широко применяемых бронз осуществляется по данным табл. 77.

При газовой сварке оловянистых и кремнистых бронз применяют флюсы, состав которых приведен в табл. 70.

Таблица 7 6

Выбор присадочной проволоки и номера флюса для сварки бронз

Сварочное пламя должно иметь восстановительный характер, так как при окислительном пламени увеличивается выгорание из бронзы ее компонентов: олова, кремния и алюминия. При этом образующиеся окислы затрудняют сварку, шов получается пористым, с большим количеством шлаков в качестве присадочного материала применяют прутки или проволоку. Размеры конструктивных элементов кромок стыковых соединений под газовую сварку бронз приведены в табл. 71. Выбор режимов при сварке бронз осуществляется по данным табл. 73.

Для раскисления металла в процессе сварки в присадочную проволоку вводят до 0,4 % кремния. Для защиты металла от окисления и удаления окислов в шлаки применяют флюсы тех же составов, что и при сварке меди и латуни. Для алюминиевых бронз применяют флюсы, содержащие хлористые и фтористые соединения натрия, бария, калия и лития.

После сварки детали подвергают отжигу при температуре 750 °С, охлаждению до 600° и дальнейшему охлаждению в воде. После сварки проковке подвергают только прокатную бронзу, но не литую.

Контрольные вопросы:

1. Каковы свойства меди, влияющие на процесс ее газовой сварки?

2. Каковы особенности газовой сварки меди?

3. Каковы особенности газовой сварки латуни?

4. Каковы особенности газовой сварки бронзы? За счет чего можно пополнять выгорающие элементы при газовой сварке цветных металлов и сплавов?

3. Сварка алюминия и его сплавов

Алюминий и его сплавы относительно хорошо свариваются газовой сваркой. Особенность, которую следует учитывать при сварке алюминия, состоит в том, что поверхность алюминия и его сплавов покрыта очень тугоплавкой пленкой окиси алюминия А12О3 (температура плавления свыше 2060 °С), которую полностью удалить невозможно. В процессе сварки она мгновенно образуется на жидком металле и препятствует сплавлению частиц металла, ослабляя прочностные характеристики шва. Частично оксидную пленку удаляют с металла путем химического травления в процессе подготовки изделия под сварку, частично удаляют за счет применения флюсов. Газовую сварку алюминия целесообразно применять для деталей толщиной 1—5 мм. Сварка дает хорошие результаты при правильном выборе режимов и выборе флюсов, хорошо растворяющих окись алюминия.

Состав флюсов для газовой сварки алюминия, алюминиевых сплавов и алюминиевых бронз приведен в табл. 78.

Таблица 78

Флюсы, применяемые при газовой сварке алюминия и его сплавов

Размеры конструктивных элементов кромок сварных соединений под газовую сварку изделий из алюминия и алюминиевых сплавов определяются по данным из табл. 79.

Особое значение имеет правильный выбор мощности пламени, так как пленка окиси алюминия полностью закрывает сварочную ванну и мешает сварщику контролировать начало расплавления металла. При мощном пламени этот момент может быть упущен и тогда в этом месте может возникнуть сквозное проплавление или провис целого участка шва, которые трудно поддаются исправлению. Присадочная проволока выбирается по данным табл. 80.

Выбор режимов газовой сварки алюминия и алюминиевых сплавов осуществляется по табл. 81.

Таблица 79

Размеры конструктивных элементов кромок стыковых соединений под газовую сварку алюминия и его сплавов

Таблица 80

Выбор присадочной проволоки алюминия и его сплавов

Таблица 81

Выбор режимов газовой сварки алюминия и его сплавов

Все флюсы для сварки алюминия, особенно содержащие соединения лития, гигроскопичны. Они активно поглощают влагу, поэтому должны храниться в стеклянных, герметично закрывающихся банках, небольшими порциями, по фактическому расходу флюса на сварку. Оставшийся после сварки на изделии флюс вызывает коррозию шва, поэтому флюсы после сварки необходимо удалять промывкой изделий в горячей воде. Для создания защитной пленки на поверхности шва его промывают в течение 5 мин 5%-ным раствором азотной кислоты с добавлением 2%-ного хромпика.

Удалять пленку окиси алюминия из сварочной ванны можно и без помощи флюса, пользуясь специальным скребком. Но в этом случае требуется большой навык, иначе можно не столько удалить пленку, сколько скомкать ее на поверхности шва и получить крупный дефект.

Для сварки алюминия и его сплавов предусмотрено 12 марок присадочной проволоки диаметром от 1 до 12 мм. Проволока поставляется как в бухтах, так и в кассетах по установленным требованиям стандартов.

Алюминий и его сплавы сваривают левой сваркой, восстановительным пламенем или с небольшим избытком ацетилена. Угол наклона мундштука к поверхности металла должен быть не более 45°. Для закрепления кромок делают предварительную прихватку. Допускается легкая проковка шва в холодном состоянии. Литой алюминий сваривают участками по 50—60 мм с предварительным подогревом до 250 °С. После сварки для получения мелкозернистой структуры литые детали подвергают отжигу при 350 °С с последующим охлаждением.

Контрольные вопросы:

1. Какие трудности существуют при газовой сварке алюминия?

2. В чем сложность при выборе мощности пламени горелки при сварке алюминия?

3. Какова роль флюса при газовой сварке алюминия?

4. Расскажите об особенностях технологии сварки алюминия.

4. Пайка мягкими и твердыми припоями

Пайкой называется технологический процесс получения неразъемных соединений, выполняемый с применением припоя – проволоки из сплава, имеющего температуру плавления более низкую, чем температура плавления основного металла. В результате взаимодействия расплавленного при определенной температуре припоя с кромками основного металла и последующего остывания образуется спай. Кромки основного металла соединяются (спаиваются) вследствие эффекта смачивания их поверхностей, взаимного растворения и диффузии (проникновения) припоя и основного металла в зоне шва (спая).

В связи с развитием современных ресурсосберегающих технологий процесс пайки находит широкое применение при изготовлении продукции машиностроения, приборостроения, электротехнической и электронной промышленности. По сравнению с другими методами получения неразъемных соединений (в том числе и по сравнению со сваркой) пайка имеет ряд преимуществ: простота выполнения операции, сохранение размеров и формы соединяемых деталей, сохранение неизменного химического состава и физико-механических свойств паяемых материалов. Кроме того, при пайке отпадает необходимость в последующей механической и термической обработке, легче получаются соединения в труднодоступных местах и есть возможности для механизации и автоматизации процесса пайки.

Процесс получения паяного соединения газопламенной горелкой состоит из нескольких стадий. Подготовка деталей перед пайкой аналогична подготовке под сварку. Перед предварительным нагревом для защиты металла от окисления на детали наносят флюс. При пайке применяют горелку, как правило, малой мощности. Состав пламени, присадочную проволоку и флюсы подбирают в зависимости от паяемого металла.

Восстановительным пламенем производят пайку меди, бронз, латуни и различных сталей.

Нейтральным пламенем паяют, как правило, сплавы цветных металлов специального назначения.

Пламенем горелки осуществляют общий или местный нагрев до температуры пайки. Обычно температура пайки превышает температуру плавления припоя на 30—50 °С. Затем расплавляют припой, который смачивает соединяемые поверхности и заполняет зазор соединения.

Исходя из условий образования соединения, припои должны удовлетворять следующим основным требованиям:

иметь температуру плавления ниже температуры плавления паяемых материалов;

хорошо смачивать поверхность соединяемых материалов, хорошо растекаться по ним и заполнять капиллярные зазоры;

не вызывать в последующем химическую эрозию, не подвергаться старению;

не изменять свои физико-механические свойства в процессе эксплуатации изделия. Припои классифицируют по следующим основным признакам:

температуре плавления – особолегкоплавкие до 145 °С, легкоплавкие до 450 °С, среднеплавкие до 1100 °С, высокоплавкие до 1850 °С, тугоплавкие свыше 1850 °С;

способу образования – готовые, образующиеся в процессе пайки;

химическому составу (основному компоненту) – оловянные, медные, никелевые, марганцевые, железные, титановые, серебряные, золотые и т. д.;

способности к флюсованию – флюсуемые и самофлюсующиеся; виду полуфабриката – листовые, ленточные, проволочные, порошковые и др.

Выбор марки припоя и метода нанесения определяется конструкцией и требованиями, предъявляемыми к соединению.

В настоящее время разработано большое количество всевозможных припоев и флюсов.

Различают два основных вида пайки: мягкими и твердыми припоями. Мягкие припои имеют невысокую механическую прочность и их плавление осуществляется при температуре до 400 °С. Прочность твердых припоев значительно выше, а температура плавления – свыше 550 °С.

Пайку мягкими припоями применяют главным образом для получения плотного соединения деталей, не подверженных значительным нагрузкам. Широко известны припои оловянно-свинцовые (ПОС). Химический состав, температура плавления и примерное назначение некоторых мягких припоев приведены в табл. 82.

Таблица 82

Химический состав, температура плавления и примерное назначение некоторых мягких припоев

При пайке железа мягким припоем применяют в качестве флюсов хлористый цинк ZnCI3 или хлористый аммоний NH4C1 (нашатырь). Эти флюсы, как все хлориды, ускоряют последующее ржавление и поэтому после пайки поверхность необходимо тщательно промыть. Для пайки меди и латуни часто применяют канифоль, а для пайки легкоплавких сплавов и металлов – стеарин; они хорошо растворяют оксидные пленки.

Пайка твердыми припоями дает возможность получить соединение, приближающееся по прочности к сварным, и поэтому широко применяется в производстве. Соединения могут быть внахлестку, встык или в «ус». Наиболее прочное соединение получается при пайке внахлестку.

Подготовка кромок состоит в их точной подгонке, в обезжиривании горячей щелочью и в фиксации деталей, чтобы обеспечить заданный зазор. Чем меньше зазор, тем прочнее спай. Наиболее приемлемый и широко применяемый на практике зазор составляет 0,01—0,02 мм. Стальные детали обычно паяют электролитической медью. Кроме меди для пайки различных сталей и особенно сплавов цветных металлов применяют различные припои: медно-цинковые, медно-никелевые, серебряные, палладиевые, марганцевые, марганцово-никелевые, никелевые, германиевые, титановые, алюминиевые. Наиболее широко применяемые припои стандартизованы. Можно применять в качестве припоев латунь Л62 и Л68, силумины и др. Наиболее известные в практике припои приведены в табл. 83.

Таблица 83

Химический состав, температура плавления и назначение некоторых твердых припоев

* ПМЦ – припой медно-цинковый. ** ПСр – припой серебряный.

В качестве флюса при пайке твердыми припоями используют традиционную обезвоженную буру (Na2B207). Широко известны флюсы ПВ200, ПВ201, ПВ209, ПВ284; для пайки алюминия применяется флюс типа 34А на основе щелочных и щелочноземельных металлов.

Контрольные вопросы:

1. В чем сущность пайки?

2. Какие преимущества пайки вы знаете?

3. Каким требованиям должны удовлетворять припои?

4. В чем сущность пайки мягкими припоями?

5. Какими достоинствами обладает пайка твердыми припоями?

Левый и правый способы сварки: критерии выбора

Толщина заготовок – не единственный критерий подбора способа ручной газовой сварки. Влияние на выбор также оказывает пространственное положение элементов. Если они находятся в нижнем положении, то выбирают на основании толщины металла так, как это описывалось ранее.

Если предполагаемый шов находится в вертикальной плоскости, применяют левый способ, то есть горелка движется по направлению справа налево вслед за присадочным прутком. При работе с рубцами в горизонтальной плоскости также выбирают левый способ. Пламя в этом случае направляют в сторону формирующегося шва. Во избежание вытекания разжиженного материала из сварочной ванны ее выполняют с небольшим перекосом.

Если место предполагаемого рубца находится на потолке, применяют правый способ газовой сварки. В этом случае поток пламени направлен в сторону образовавшегося шва, что предупреждает вытекание материала из сварочной ванны.

Эффективность того или иного метода зависит от условий, в которых он применяется. Принято считать, что правый способ отличается большей производительностью и энергоэффективностью, однако это так лишь в случаях, когда толщина заготовки превышает 5 мм, а сам материал обладает высокой теплопроводностью. Для более тонких металлов оптимальным является левый способ.

Пара слов о расходных материалах

Какой газ используют при сварке – вопрос не маловажный, в котором нужно разбираться, чтобы сделать верный выбор. Типы используемых газов разные, выбор зависит от нескольких факторов.

Кислород

Кислород, к примеру, отличается полным отсутствием цвета и запаха. Роль у него особая, он выполняет функцию катализатора процессов плавления металлов во время сварки. Хранение и транспортировка кислорода производятся в баллонах с постоянным давлением. Это дело непростое, но вполне выполнимое.

Главное – знать и выполнять правила безопасности в обращении с кислородными баллонами и самим газом. Например, присутствие технического масла может привести к возгоранию: следовательно, нужно категорически исключить малейший контакт с таким маслом.

Пламя газовой горелки.

В помещениях, где хранятся баллоны, ни в коем случае не должно быть ни источником тепла, ни прямого солнечного света.

Как получают сварочный кислород: это делается достаточно просто – из атмосферного воздуха с помощью специализированного оборудования.

Кислород подразделяется по чистоте на три типа:

• высший сорт с концентрацией газа в 99,5%;
• первый сорт с 99,2%;
• второй – с 98,5%.

Ацетилен

Это второй по популярности газ, применяемый в ГС как для сварки, так и для резки. Он также без цвета и запаха. При повышенном давлении или нагревании ацетилен может взорваться. Производится он из карбида кальция и воды.

Ацетилен – не самый дешевый газ, но его преимущество делает его очень востребованным среди сварщиков. Все дело в температуре горения – она у ацетилена замечательно высокая, особенно в сравнении с такими более дешевыми газами как метан, пропан или пары керосина.

Флюс и присадочная проволока

Это главные участники процесса формирования сварочного шва. Присадочная проволока должна быть абсолютно очищенной от малейших признаков грязи или коррозии. Иногда вместо проволоки можно применять полоску из такого же металла, что и заготовки для сваривания.

Флюсы необходимы для защиты сварочной ванны от вредного воздействия внешних факторов. Чаще всего в качестве составных элементов флюсовых смесей берутся бура и борная кислота, которые могут наноситься прямо на свариваемые заготовки или на присадочную проволоку.

Единственный металл, который может обойтись без флюсовой смеси, это углеродистая сталь. Ну а особая нужда в присутствии флюса возникает при сварке меди, алюминия и их сплавов.

Другие востребованные способы газовой сварки

• Сварка с применением ванночек.

Принцип действия напрямую отражен в названии способа – по ходу выполнения работ образуются все новые и новые сварочные ванны. Когда возникает одна из них, в нее опускается конец присадочного прутка. Он там разжижается, а после погружается в восстановительный участок пламени. В это время сопло перемещают дальше вдоль шва – туда, где будет образована следующая ванночка. Каждая из них выполняется как бы внахлест, перекрывая предыдущую примерно на треть диаметра присадочного материала.

Этот способ выполнения газовой сварки широко применяется при угловой спайке труб из стальных низколегированных или малоуглеродистых сплавов, а также при работе с тонкими металлическими пластинами.

• Сварка при помощи сквозного валика.

Сварочная операция при этом выглядит следующим образом: сперва металлические элементы конструкции устанавливают в вертикальной плоскости так, чтобы между ними оказался зазор, по ширине равный половине толщины листа. Затем сопло равномерно перемещается вдоль борозды, подплавляя при этом верхнюю кромку отверстия заготовки. Параллельно накладывается слой расплавленного металла на нижнюю часть борозды. При этом образуется рубец в виде валика, который и соединяет элементы конструкции. Шов получается плотный, без шлаков и пор.

Лекция на тему:»Технология газовой сварки»

ЛЕКЦИЯ № 1.4. ТЕМА: «ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ»

Содержание:

Техника газовой сварки

Технология газовой сварки

Особенности сварки различных швов

Специальные виды газовой сварки.
1.ТЕХНИКА ГАЗОВОЙ СВАРКИ.

Левая и правая сварка.

Положение горелки при газовой сварке. Выбор способа сварки в зависимости от положения шва в пространстве. Специальные виды газовой сварки. Способы скоса.

В практике различают два способа ручной газовой сварки: правый и левый. Левым способом
газовой сварки (рис. 1, а) называется такой способ, при котором сварку ведут справа налево, сварочное пламя направляют на еще не сваренные кромки металла, а присадочную проволоку перемещают впереди пламени.
Левый способ наиболее распространен и применяется при сварке тонких и легкоплавких металлов. При левом способе сварки кромки основного металла предварительно подогревают, что обеспечивает хорошее перемешивание сварочной ванны. При этом способе сварщик хорошо видит свариваемый шов, поэтому внешний вид шва получается лучше, чем при правом способе.
Правый способсварки(рис. 1, 6) — это такой способ, когда сварку выполняют слева направо, сварочное пламя направляют на сваренный участок шва, а присадочную проволоку перемещают вслед за горелкой.
Мундштуком горелки при правом способе выполняют незначительные поперечные колебания. Так как при правом способе пламя направлено на сваренный шов, то обеспечивается лучшая защита сварочной ванны от кислорода и азота воздуха и замедленное охлаждение металла шва в процессе кристаллизации. Качество шва при правом способе выше, чем при левом. Теплота пламени рассеивается меньше, чем при левом способе.

Рис. 1. Способы сварки: а — левый; б — правый Поэтому при правом способе сварки угол разделки шва делается не 90°, а 60-70°, что уменьшает количество наплавляемого металла и коробление изделия. Правый способ экономичнее левого, производительность сварки при правом способе на 20-25% выше, а расход газов на 15-20% меньше, чем при левом. Правый способ целесообразно применять при сварке деталей толщиной более 5 мм и при сварке метал лов с большой теплопроводностью. При сварке металла толщиной до 3 мм более производителен левый способ.

Мощность сварочной горелки для стали при правом способе выбирается из расчета ацетилена 120-150 дм3/ч, а при левом — 100-130 дм3/ч на 1 мм толщины свариваемого металла. Диаметр присадочной проволоки выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла и способа сварки. При левом способе сварки диаметр присадочной проволоки d=S/2+1 мм, а при правом d=S/2 мм, где S — толщина свариваемого металла, мм.

Левая и правая сварка. При левой сварке (рис. 2, а

) перемещение горелки производится справа налево, а при правой сварке (рис. 2,
б
) — слева направо. В первом случае присадочная проволока находится перед пламенем горелки, во втором случае — сзади него. При левом способе пламя направлено на несваренную часть шва; для более равномерного прогрева кромок и лучшего перемешивания металла сварочной ванны производятся зигзагообразные движения наконечника и проволоки.

Рис. 2. Способы сварки и угол наклона мундштука: а — левая, б — правая; 1 — момент сварки, 2 — схемы движений мундштука и проволоки, 3 — углы наклона мундштука и проволоки, в — угол наклона мундштука при разной толщине металла
Левая сварка обеспечивает более равномерную высоту и ширину шва в сварном соединении, наибольшую производительность и меньшую стоимость при сварке листов толщиной до 5 мм. Это объясняется тем, что пламя предварительно подогревает основной металл, подлежащий сварке. Кроме того, левая сварка проще по выполнению и не требует от сварщика приобретения больших навыков.

Левую сварку применяют также для легкоплавких металлов. Для сварки стали при левом способе мощность пламени устанавливается 100 — 120 дм3 ацетилена/ч на 1 мм толщины свариваемого металла. Повышение скорости при левой сварке по сравнению с правой может происходить лишь до тех пор, пока поглощение тепла изделием (потери) незначительно, а это возможно только при сварке тонких листов.

При толщине листов более 5 мм левая сварка по скорости уступает правой. При правой сварке нагрев в сварочной ванне более интенсивен, в сварочную ванну вводится больше тепла, ядро пламени можно приблизить к поверхности ванны. Кроме того, пламя подогревает уже наплавленный металл, этот нагрев распространяется на незначительное расстояние от сварочной ванны, следовательно, происходит термическая обработка металла шва и зоны термического влияния.

Колебательных движений мундштука при правом способе обычно не делают, а присадочной проволокой выполняют спиральные движения, но с меньшей амплитудой, чем при левой сварке.

Мощность пламени для сварки стали устанавливается 120 — 150 дм3 ацетилена/ч на 1 мм толщины свариваемого металла.

2.ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ

Для получения сварного шва с вы­сокими механическими свойствами необходимо хорошо подготовить свари­ваемые кромки, правильно подобрать мощность горелки, отрегули­ровать сварочное пламя, выбрать при­садочный материал, установить положение горелки и направление пере­мещения ее по свариваемому шву.

Подготовка кромок заключается в очистке их от масла, окалины и дру­гих загрязнений, разделке под свар­ку и прихвате короткими швами.

Свариваемые кромки зачищают на ширину 20.. 30 мм с каждой стороны шва. Для этой цели можно использовать пламя сварочной, горелки. При нагреве окалина отстает от ме­талла, а краска и масло выгорают. Затем поверхность свариваемых дета­лей зачищают стальной щеткой до металлического блеска. При необходимости (например, при сварке алю­миния) свариваемые кромки травят в кислоте и затем промывают и сушат.

Разделка кромок под сварку за­висит от типа сварного соединения, который, в свою очередь, зависит от взаимного расположения сварива­емых деталей.

Рис. 3

Стыковые соединения

являются для газовой сварки наиболее рас­пространенным типом соединений. Металлы толщиной до 2 мм свари­вают встык с отбортовкой кромок (рис. 3,
а)
без присадочного мате­риала или встык без разделки кро­мок и без зазора (рис. 3, б), но с присадочным материалом. Металл толщиной 2…5 мм сваривают встык без разделки кромок, но с зазором между ними (рис. 3,
в).
При сварке металла толщиной более 5 мм при­меняют V- или Х-образную разделку кромок (рис. 3,
г)
. Угол скоса вы­бирают в пределах 70…90°; при этих углах получается хороший провар вер­шины шва.

Угловые соединения

(рис 3,
д
) также часто применяют при сварке металлов малой толщины. Такие соединения сваривают без присадочного металла. Шов получается за счет расплавления кромок свариваемых деталей.

Нахлесточные (

рис. 3,
е
) и т
ав­ровые
(рис. 3,
ж)
соединения до­пустимы только при сварке металла толщиной менее 3 мм, так как при больших толщинах металла неравно­мерный местный нагрев вызывает большие внутренние напряжения и деформации и даже трещины в шве и основном металле.

Скос кромок производят ручным или пневматическим зубилом, а также на кромкострогальных или фрезерных станках. Экономичным способом под­готовки кромок является ручная или механизированная кислородная резка; образующиеся при этом шлаки и окалины удаляют зубилом и метал­лической щеткой.

Чтобы не допустить изменения по­ложения свариваемых деталей и за­зора между кромками в течение все­го процесса сварки, изделие закреп­ляют в приспособлениях или с по­мощью прихваток. Длина прихваток, их число и расстояние между ними зависят от толщины металла, длины и конфигурации свариваемого шва. При сварке тонкого металла и корот­ких швах длина прихваток состав­ляет 5…7 мм, а расстояние между ними — 70… 100 мм. При сварке тол­стого металла и значительной длине прихватки делают длиной 20…30 мм, а расстояние между ними − 300… 500 мм.

Основные параметры режима свар­ки выбирают в зависимости от сва­риваемого металла, его толщины и типа изделия. Определяют потребную мощность пламени, вид пламени, мар­ку и диаметр присадочной проволоки, технику сварки. Швы накладывают одно- и многослойные. При толщине металла до 6…8 мм применяют однослойные швы, до 10 мм швы вы­полняют в два слоя, а при толщине металла более 10 мм швы сварива­ют в 3 слоя и более. Толщина слоя при многослойной сварке зави­сит от размеров шва, толщины метал­ла и составляет 3…7 мм. Перед наложением очередного слоя поверх­ность предыдущего слоя должна быть хорошо очищена металлической щет­кой. Сварку производят короткими участками. При этом стыки валиков в слоях не должны совпадать. При многослойной сварке зона нагрева меньше, чем при однослойной. В процессе сварки при наплавке оче­редного слоя происходит отжиг ниже­лежащих слоев. Кроме того, каждый слой можно подвергнуть проковке. Все эти условия позволяют получить сварной шов высокого качества, что очень важно при сварке ответствен­ных конструкций. Однако следует учесть, что при этом производитель­ность сварки низкая при большом расходе горючего газа.

Низкоуглеродистные стали свари­вают газовой сваркой без особых затруднений. Сварка выполняется нормальным пламенем. Присадочным материалом служит сварочная прово­лока по ГОСТ 2246—70. Ответствен­ные конструкции из низкоуглероди­стой стали сваривают, применяя низ­колегированную проволоку. Наилуч­шие результаты дают кремнемарган­цовистая и марганцовистая проволоки марок Св-08ГА, Св-10Г2, Св-08ГС, Св-08Г2С. Они позволяют получать сварные швы с высокими механи­ческими свойствами. Удельная мощ­ность пламени − 100… 150 л/(ч·мм).

Среднеуглеродистые стали свари­ваются удовлетворительно, однако при сварке возможно образование в сварном шве и зоне термического влияния закалочных структур и тре­щин. Сварку выполняют слегка науглероживающим пламенем, так как даже при небольшом избытке в пла­мени кислорода происходит сущест­венное выгорание углерода. Удельная мощность пламени должна быть в пределах 80… 100 л/(ч·мм). Рекомен­дуется левый способ сварки, чтобы снизить перегрев металла. При тол­щине металла более 3 мм следует проводить предварительный общий подогрев детали до 250…300°С или местный нагрев до 650…700°С. При­садочным материалом служат марки сварочной проволоки, указанные для малоуглеродистой стали, и проволока марки Св-12ГС.

При определении мощности пламе­ни следует иметь в виду, что при сварке правым способом удельная мощность должна быть повышена на 20…25%. Увеличение мощности пла­мени повышает производительность сварки. Однако при этом возрастает опасность пережога металла.

Диаметр присадочной проволоки d

(мм) при сварке металла толщиной до 15 мм левым способом определяют по формуле
d
=
S/2
+1, где S — толщина свариваемой стали, мм. При правом способе диаметр проволоки берут равным половине толщины сва­риваемого металла. При сварке ме­талла толщиной более 15 мм при­меняют проволоку диаметром 6…8 мм.

После сварки можно рекомендо­вать проковку металла шва в горя­чем состоянии и затем нормализацию с температуры 800…900°С. При этом металл приобретает достаточную пластичность и мелкозернистую структуру.

Положение горелки и присадочной проволоки при газовой сварке. Пламя горелки направляют на металл изделия так, чтобы кромки свариваемых частей находились в восстановительной зоне пламени на расстоянии 2 — 6 мм от конца ядра. Касаться концом ядра металла изделия и присадочного прутка нельзя. Это вызовет науглероживание металла ванны и будет способствовать возникновению хлопков и обратных ударов пламени.

Скорость нагрева металла при газовой сварке можно регулировать наклоном мундштука горелки по отношению к поверхности металла. С увеличением толщины металла угол наклона мундштука горелки к вертикали возрастает (рис. 3, в

).

Угол наклона присадочной проволоки к поверхности металла обычно составляет 30 — 40° и может изменяться сварщиком в зависимости от положения шва в пространстве, числа слоев многослойного шва и других условий.

Как правило, конец присадочной проволоки должен постоянно находиться в сварочной ванне, защищенной от окружающего воздуха газами -восстановительной зоны пламени. Пользоваться для образования шва так называемым капельным процессом сварки, когда проволоку опускают периодически в сварочную ванну, не рекомендуется из-за опасности окисления металла проволоки в момент ее отрыва от сварочной ванны.

3.ОСОБЕННОСТИ СВАРКИ РАЗЛИЧНЫХ ШВОВ

Горизонтальные швы сваривают правым способом (рис. 4, а).

Иногда сварку ведут справа налево, держа конец проволоки сверху, а мундштук снизу ванны. Сварочную ванну располагают под некоторым углом к оси шва. При этом облегчается формирование шва, а металл ванны удерживается от стекания.

Вертикальные и наклонные швы сваривают снизу вверх левым способом (рис. 4, б). При толщине металла более 5 мм шов сваривают двойным валиком.

При сварке потолочных швов (рис. 4, в) кромки нагревают до начала оплавления (запотевания) и в этот момент вводят в ванну присадочную проволоку, конец которой быстро оплавляют. Металл ванны удерживается от стекания вниз прутком и давлением газов пламени, которое достигает 100-120 гс/см2. Пруток держат под небольшим углом к свариваемому металлу. Сварку ведут правым способом. Рекомендуется применять многослойные швы, свариваемые в несколько проходов.

Сварку металла толщиной менее 3 мм с отбортованными кромками без присадочного металла производят спиралеобразными (рис. 4, г) или зигзагообразными (рис. 4, д) движениями мундштука.

4.СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ ГАЗОВОЙ СВАРКИ

Сварка сквозным валиком

выполняется при вертикальном положении деталей в направлении снизу вверх.

Наклон горелки и присадочной проволоки, а также характер движения горелки и проволоки в процессе выполнения шва показаны на рис. 5.

Рис. 5. Схема сварки сквозным валиком при толщине S: а — от 2 до 6 мм, б — от 6 до 12 мм, в — от 12 до 20 мм

При толщине листов от 2 до 12 мм кромки не скашивают. Сварку начинают с проплавления отверстия диаметром, равным толщине свариваемых листов. Затем проволокой заплавляется нижняя часть отверстия на всю толщину металла, перемещают пламя, оплавляя верхнюю часть отверстия и накладывая металл на нижнюю кромку. Таким образом, отверстие все время продвигается вверх, заплавляясь снизу и оплавляясь сверху. В процессе сварки совершаются круговые движения мундштуком. Новая круговая ванночка должна перекрывать предыдущую на 1/3 диаметра. Сваренные этим приемом стальные листы образуют плотный шов с лучшими механическими свойствами, чем сварка в нижнем положении.

Мощность горелки подбирается из расчета 60 дм3/ч на 1 мм толщины листа. При сварке листов толщиной более 6 мм применяется вертикальная сварка одновременно с двух сторон. Мощность горелки выбирается из расчета 30 дм3/ч на 1 мм толщины металла.

При сварке труб, расположенных горизонтально, после сборки стыка (обычно на сварочных прихватках, расположенных в зависимости от диаметра трубы в 3 — 6 местах на равных расстояниях) сварку производят участками, независимо от того, поворотный или неповоротный стык. При сварке с поворотом свариваемый участок обычно находится наверху и занимает положение между вертикальным диаметром и диаметром, наклоненным к нему под углом 45°. Трубы без поворота свариваются участками в нижнем, наклонном и потолочном положениях с соблюдением принципа обратноступенчатой сварки с целью борьбы с деформациями.

Сварка ванночками (рис. 6, а). Сущность этого способа состоит в последовательном образовании ванночек расплавленного металла и ввода в них по нескольку капель присадочного металла.

Каждая последующая ванночка должна перекрывать предыдущую на 1/3 ее диаметра. Этот способ иногда называют также сваркой «каплями». Применяют его при сварке металла толщиной до 3 мм. Сварка по отбортованным кромкам (рис. 6, б). Применяется при сварке тонкого металла толщиной до 2-3 мм. Сварку ведут без присадочного материала, горелке придают колебательное или спиралеобразное движение.

Рис. 6. Сварка ванночками (а) и сварка по отбортованным кромкам (б)

Многослойная газовая сварка.

Этот способ сварки имеет ряд преимуществ по сравнению с однослойной: обеспечивается меньшая зона нагрева металла; достигается отжиг нижележащих слоев при наплавке последующих; обеспечивается возможность проковки каждого слоя шва перед наложением следующего. Все это улучшает качество металла шва. Однако многослойная сварка менее производительна и требует большего расхода газов, чем однослойная, поэтому ее применяют только при изготовлении ответственных изделий. Сварку ведут короткими участками. При наложении слоев нужно следить за тем, чтобы стыки швов в различных слоях не совпадали. Перед наложением нового слоя нужно проволочной щеткой тщательно очистить поверхность предыдущего от окалины и шлаков.

Сварка окислительным пламенем.

Этим способом сваривают малоуглеродистые стали. Сварку ведут окислительным пламенем, имеющим состав

Для раскисления образующихся при этом в сварочной ванне окислов железа применяют проволоки марок Св-12ГС, Св-08Г и Св-08Г2С по ГОСТ 2246— 60, содержащие повышенные количества марганца и кремния, которые являются раскислителями. Данный способ повышает производительность на 10—15%.

Сварка пропан — бутан-кислородным пламенем.

Сварка ведется при повышенном содержании кислорода в смеси

с целью повышения температуры пламени и увеличения провара и жидко текучести ванны. Для раскисления металла шва применяют проволоки Св-12ГС, Св-08Г, Св-08Г2С, а также проволоку Св-15ГЮ (0,5—0,8% алюминия и 1 — 1,4% марганца) по ГОСТ.

Исследованиями А. И. Шашкова, Ю. И. Некрасова и С. С.Ваксман установлена возможность использования в данном случае обычной малоуглеродистой присадочной проволоки Св-08 с раскисляющим покрытием, содержащим 50% ферромарганца и 50% ферросилиция, разведенного на жидком стекле. Вес покрытия (без учета веса жидкого стекла) составляет 2,8—3,5% к весу проволоки. Толщина покрытия: 0,4-0,6 мм при использовании проволоки диаметром 3 мм и 0,5—0,8 мм при диаметре 4 мм. Расход пропана 60-80 л/ч на 1 мм толщины стали, в = 3,5, угол наклона прутка к плоскости металла составляет 30-45°, угол разделки кромок 90°, расстояние от ядра до прутка 1,5—2 мм, до металла 6-8 мм. Этим способом можно сваривать сталь толщиной до 12 мм. Лучшие результаты получены при сварке стали толщиной 3-4 мм. Проволока Св-08 с указанным покрытием является полноценным заменителем более дефицитных марок проволоки с марганцем и кремнием при сварке пропан-бутаном.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите области применения газовой сварки.

2. Каковы преимущества и недостатки левой и правой сварки?

3. Каким должно быть положение горелки и присадочной проволоки при левой и правой сварке?

4. Назовите специальные виды газовой сварки.

Техника безопасности при газовой сварке

Сварочные работы отличаются повышенной опасностью. Использование газосварочного метода – не исключение. Стоит отметить, что он требует повышенных мер предосторожности, поскольку дополнительную угрозу представляют сварочные газы: кислород и ацетилен. Соблюдение норм техники безопасности убережет мастера от производственных травм.

Генератор и газовый баллон должны находиться на расстоянии не меньше 5 м друг от друга. Во избежание повреждения соединительных шлангов их необходимо подвешивать. Если в помещении для выполнения газосварочных операций также работают другие специалисты, то по его периметру должны быть выставлены предметы защиты.

Перед зажиганием горелки проводится продувка шлангов: сперва открывается подача кислорода, а затем – ацетилена. Только после этого горючую смесь можно воспламенять. Стоит следить за тем, чтобы каналы всегда были чистыми, иначе могут произойти хлопки или обратные удары.

Нельзя работать со сварочным аппаратом с замасленными руками или допускать прочий контакт оборудования с маслом – это может привести к взрыву. Если обратный удар все же произошел, необходимо оперативно перекрыть вентили подачи газа на резаке, баллонах и водяном затворе. Пламя распространяется по шлангам медленно, однако если не предпринять указанные меры незамедлительно, может произойти детонация.

Во избежание обратных ударов при работе одним из способов газовой сварки важно исключить следующие факторы:

• падение давления кислорода – это может произойти из-за окончания газа в баллоне, засорения инжектора или замерзания редуктора;
• слишком близкое расстояние от сопла до детали – это снижает скорость газового потока;
• чрезмерный нагрев сварочного мундштука или труб;
• засорение мундштука – это провоцирует сокращение проходного отверстия и, как следствие, падение скорости подачи газа.

В случае перегрева горелки необходимо приостановить сварочные работы и остудить ее, например, в воде. Генератор с ацетиленом нельзя опустошать до тех пор, пока газ не закончится. В противном случае это может вызвать обратный удар.

При выполнении работ любым из способов газовой сварки нельзя допускать протечек газа. Наиболее уязвимые места: краны и пробки. Определить дыру можно при помощи мыльного раствора.

Подготовка сварных кромок для газовой сварки

Подготовка сварных кромок включает в себя их очистку от масляных плёнок, лакокрасочных покрытий, от окалины, от грязи и пыли, ржавчины, а также разделку под сварку и их прихватку короткими швами.

Очистка сварных кромок под газовую сварку

Под газовую сварку выполняют не только очистку самих сварных кромок, но и участков в непосредственной близости от них. Ширина очищаемой зоны составляет 20-30мм с каждой стороны соединения.

Для очистки хорошо подходит пламя сварочной горелки. При нагревании горелкой, окалина отходит от металла, а лакокрасочные покрытия и масло сгорают. После этого поверхность сварных кромок и близлежащих участков тщательно зачищают при помощи металлических щёток или наждачной бумаги. Зачистку производят до появления металлического блеска на свариваемых поверхностях. Часто, для очистки, свариваемые детали подвергают дробеструйной или пескоструйной обработке.

В случае, когда невозможно удалить загрязнения при помощи щёток (например, при сварке алюминия удаление оксидных плёнок затруднено), сварные кромки и участки возле них очищают при помощи специальных паст на кислотной основе или протравливают в кислоте. После протравки необходимо промыть и высушить кромки.

Разделка кромок под газовую сварку

Сварные кромки разделывают, в зависимости от вида сварного соединения. Вид сварного соединения определяется взаимным расположением соединяемых деталей. Для газовой сварки наиболее характерны стыковые сварные соединения.

Металлы малой толщины (до 2мм) сваривают в стык с отбортовкой кромок и без применения присадочного материала (схема а) на рисунке) или без отбортовки кромок и без зазора (схема б) на рисунке), в таком случае применяют присадочный материал.

Металл, толщиной от 2мм до 5мм сваривают в стык, не разделывая кромки, но оставляя зазор между ними (схема в) на рисунке). При толщине сварного металла более 5мм, применяют V-образную, или X-образную разделку (схема г) на рисунке). Суммарный угол раскрытия кромок должен составлять 70-90° для обеспечения хорошего провара корня сварного шва.

При газовой сварке металлов малой толщины, часто применяются угловые соединения (схема д) на рисунке). Технология газовой сварки таких соединений предусматривает сварку без использования присадочной проволоки. Формирование сварного шва происходит за счёт расплавления свариваемых кромок.

Нахлёсточные сварные соединения и тавровые (схемы е) и д), соответственно на рисунке) применяют только в тех случаях, когда толщина свариваемого металла менее 3мм. При сварке металла большой толщины, в результате неравномерного местного нагрева возникают деформации и напряжения при сварке, которые могут стать причиной образования горячих трещин или холодных трещин при сварке в металле шва и в зоне термического влияния.

Разделку кромок в свариваемых деталях можно выполнять вручную, пневматическим зубилом, на фрезерных станках, или же на специальных кромкострогальных станках. Но экономически целесообразным способом является кислородная резка (ручная или механизированная). При этом окалину и шлак после резки необходимо зачистить до металлического блеска.

Прихватка кромок свариваемых деталей перед газовой сваркой

Технология газовой сварки предусматривает прихватку деталей перед сваркой для того, чтобы в процессе сварки металла не допустить изменении положения деталей или появления зазоров между ними.

Длина прихваток и расстояние между ними определяются толщиной металла, формой и протяжённостью сварного шва. При сваривании деталей небольшой толщины и при небольшой длине сварного шва, прихватки выполняют длиной 5-7мм на расстоянии 70-100мм друг от друга.

В случае сваривания металла большой толщины и при больших длинах сварных швов, длина прихваток составляет 20-30мм, а рекомендуемое расстояние между прихватками составляет 300-500мм.