Технология газовой сварки металлов: материалы, техника

Главная страница » Статьи и обзоры про инструмент и оборудование » Наука » Газовая сварка и резка

СваркаТехнологии

07.03.2020

185 Views

Евгений Максимович Костенко Сварочные работы: Практическое пособие для электрогазосварщика

Аннотация к книге «Сварочные работы: Практическое пособие для электрогазосварщика»

Раздел третий ГАЗОВАЯ СВАРКА И РЕЗКА

Преимущества и недостатки газовой сварки

Газовая сварка – довольно простая технология, имеющая много положительных аспектов:

• Возможность проводить сварочные работы в автономном режиме. Для этого не нужен мощный источник энергии.
• Наличие простого негабаритного оборудования, которое легко поддается транспортировке.
• Процесс сварки регулируемый. Газовая горелка позволяет варьировать рабочую высокую температуру, скорость нагрева и угол наклона огня.

А также большие возможности использования: обработка применяется для соединения элементов изделий из углеродистой стали, свинца, меди, чугуна, латуни, бронзы, силумина, алюминия и его сплавов.

Есть и недостатки при проведении сварочных работ:

• Большая площадь нагрева, создающая условия для деформации соседних элементов.
• Газосварочный процесс относится к работам повышенной опасности. Сжатый кислород, и горючие смеси требуют соблюдения мер предосторожности.
• Газовая сварка предназначена для металлов толщиной до 5 мм.
• Отсутствие автоматизации газовой горелки.
• Высокие требования к профессии сварщика.

Газовая сварка металлов и труб

Виды используемых газов

Газовая сварка и резка металлов направлены на локальное плавление участка детали. В качестве горючего материала используют разные виды. Их выбор определен многими факторами. Основные из них – температура огня и количество тепла при сгорании. При сварке применяют несколько химических веществ.

Кислород

Важнейший элемент для пайки и резки. Он используется в качестве катализатора, необходимого для активизации процессов обработки металлов. Для него характерно отсутствие цвета и запаха, плохая растворимость в воде и спирте. Кислород является активным химическим соединением. Его содержат в специальных емкостях под постоянным давлением. Для кислородной сварки используют технический газ трех сортов. Каждый вид зависит от чистоты кислорода. Это свойство влияет на качество обработки деталей.

Ацетилен

Наиболее распространенный вид, так как обеспечивает высокую температуру по сравнению с другими воспламеняющимися веществами. Он образуется на основе углеродистого кальция с водой. Химическое вещество поглощает влагу из атмосферы и расщепляется под ее влиянием, поэтому соединение хранят в закрытых барабанах. Ацетилен взрывоопасный. Однако это качество исчезает, если смесь растворить в жидкости.

Ацетилен – один из самых распространенных газов

Водород

Не имеет запаха и цвета. При контакте с воздухом становится взрывоопасным. Химический элемент хранят в стальных баллонах под давлением.

Коксовый газ

Образуется посредством переработки каменного угля. Это бесцветная смесь горючих веществ с выраженным сероводородным запахом, которую транспортируют по трубопроводам.

Природный газ

Используют на основе метана, добываемый из недр Земли.

Бензин и керосин

Продукты нефтеперерабатывающей отрасли. Имеют вид бесцветных жидкостей с запахом, которые легко испаряются. Газовая горелка подает их через испарители для образования пара.

Пиролизный газ

Подвергается очистке, так как состоит из углеводородов и угарного газа. Это побочный продукт предприятий по переработке нефти.

Материалы, подходящие для газовой сварки

Фото устройства горелок для газовой сварки
Газовая сварка незаменима в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве. Она позволяет скреплять большое количество металлов.

Сварка чугуна необходима для устранения дефектов, трещин, распавшихся частей изделия. Газовая горелка при этом должна быть с небольшим пламенем, чтобы избежать зернистости сварочного шва.

Пайка бронзы предполагает использование восстановительного пламени. В работе используют проволоку, идентичную свариваемому материалу.

Обработка меди не предусматривает наличия зазора между краями. Это обусловлено текучестью материала, что может затруднять газосварочный процесс.

Углеродистые стали можно соединять разными методами сварки. Швы становятся крупнозернистыми благодаря использованию стальной проволоки с низким уровнем углерода.

Необходимое оборудование для газосварки

Газосварочное оборудование применяется с целью соединения или резки металлических элементов под действием высокой температуры. Оно предполагает использование разных видов приборов и аксессуаров, в зависимости от вида проводимых работ. Для обработки металла используются несколько компонентов.

Водяной, или жидкостный затвор

Защищает части устройств от обратного удара сварочного пламени. Это может случиться тогда, когда скорость подачи газа меньше скорости возгорания, или в случае засорения каналов мундштука горелки. Таким предохранительным устройством оснащены все генераторы.

Баллоны с газом

Специальные цилиндрические резервуары с вентилями для хранения и транспортировки химического вещества. Определить, какой в них содержится вид, можно по цвету.

Баллоны с газом для сварки

Редуктор

Снижает давление газа или держит его на определенном уровне. Устройство бывает прямого и обратного действия. Это важный элемент газобаллонного оборудования, который определяет работоспособность всей системы. Есть разные виды устройств, среди которых – кислородный редуктор. Он приспособлен к агрессивной среде и имеет голубую маркировку.

Для газовой сварки, как правило, используются простейшие однокамерные редукторы

Газовый шланг

Обеспечивает подачу горючих жидкостей. Он сделан по особой технологии. Это многослойное изделие, выдерживающее агрессивную среду, с внутренним диаметром не больше 16 мм. В зависимости от категории, шланги маркируют красным, желтым и синим цветом.

Газовые рукава

Газовая горелка

Является основной частью сварочного оборудования. Она образует пламя, необходимо для нагревания и плавления металла. По конструкции изделие бывает двух видов: инжекторного и безинжекторного. Газовая горелка работает на разных мощностях. Выбор зависит от количества газа, подаваемого в единицу времени.

Схема устройства газовой горелки

Специальный стол

Повышает удобство работы сварщика, так как выполняет несколько функций:

• фиксирует рабочие заготовки;
• хранит вспомогательный инструмент;
• является контуром заземления.

В конструкции может быть поворотная или статичная столешница.

Схема стола для сварки

Самые востребованные способы

Сварка в нижнем положении.
Способы газовой сварки могут описываться и перечисляться в нескольких толстых томах.

Возьмем самые распространенные из них:

Левая сварка

Левый способ газовой сварки – самый распространенный среди мастеров любой квалификации. Используется для соединения металлов с тонким краем и невысоким уровнем температуры плавления. Левая и правая сварка – две стороны одной медали, запомнить это легко.

Правая сварка

Правый способ сварки годится для работы с металлами с толщиной больше 3-х мм и высокой теплопроводностью. Нужно заметить, что сварочный шов при правой сварке получается более качественным благодаря лучшей защите металла пламенем.

Использование тепла пламени при правом способе экономичнее, а скорость процесса выше почти на 20%. В эту же копилку плюсов можно добавить экономию расходов газов около 10%.

Присадочную проволоку нужно брать с диаметром, меньшим ровно в два раза толщины металлической заготовки. Проволока не может быть толще 8-ми мм.

Сварка с использованием сквозного валика

Эта технология газовой сварки предполагает постепенное, шаг за шагом, перемещение пламени с плавлением верхней кромки отверстия в заготовке и накладыванием слоя расплавленного металла на нижний край этого же отверстия.

Предварительно листы металла фиксируют вертикально, оставляя зазор между ними в половину толщины самой заготовки. Шов формируется в форме валика, который и соединяет детали. Он отличается плотностью, без каких-либо пор или шлаковых остатков.

Сварка с помощью ванночек

Здесь название говорит само за себя. Принцип метода заключается в образовании новых и новых ванночек по ходу шва. Как только образовывается одна из них, в нее вводится конец присадочной проволоки, там плавится, а затем перемещается в восстановительный участок огня горелки.

Тем временем мундштук сопла перемещается дальше по шву – на следующий участок. Каждая новая ванночка перекрывает предыдущую примерно на одну треть диаметра проволоки.

Этим способом соединяют тонкие листы, когда нужно выполнить стыковые или угловые типы швов. Это любимый вид сварки для труб из стальных низколегированных или малоуглеродистых сплавов.

Многослойная газовая сварка

Применяется при очень ответственных видах работ, так как характеризуется довольно низкой производительностью, да и сварочные газы здесь требуются в большом объеме – метод не из дешевых. В нем происходит отжиг нижних слоев при наплавке верхних – последующих.

В результате идет отличная проковка каждого слоя перед формированием следующего шва. Такой способ значительно повышает качество металла шва.

Процесс идет в коротких участках. Особое внимание уделять очистке поверхности нижележащего слоя перед наложением следующего.

Сварка окислительным пламенем и раскислением

Баллоны для газовой сварки.
Эта технология создана для соединения деталей из малоуглеродистых стальных сплавов. Пламя здесь имеет резко окислительный характер, вследствие чего в сварочной ванне образуются окислы железа. Если есть окисление, необходимо и так называемое раскисление.

Его добиваются с помощью специальной присадочной проволоки с высокими долями марганца и кремния. Отличный способ с производительностью выше на 10%, чем остальные методы.

Газовые резаки

Демонтаж металлоконструкции и раскрой проката невозможен без газового резака. Модели такого устройства имеют одинаковый принцип работы, но отличаются между собой размерами, конструкцией, наличием дополнительных деталей. С помощью газового резака можно выполнять работы с заготовками большой толщины. Резка происходит за счет того, что температура горения меньше температуры плавления.

Процесс условно разделяется на периоды:

Резак газовый

1. Обрабатываемая зона разогревается до нужной температуры. Для получения факела пламени кислород смешивают с горючим веществом в определенной дозировке.
2. Кислород способствует раскислению металла, продукты горения удаляются из рабочей зоны.

Конструкция газового резака бывает двух видов:

• Инжекторная – двухтрубная, когда технический кислород разделяется на два потока.
• Безинжекторная, или трехтрубная, при которой кислородный и газовый поток движется по разным трубкам, смешиваясь внутри головки.

Как пользоваться плазморезкой?

Опытные резчики сформулировали ряд рекомендаций для облегчения освоения технологии начинающим мастерами:

• строго соблюдать постоянное расстояние от горелки до заготовки;
• при необходимости пользоваться упором, крепящимся сбоку на горелке и ограничивающим зазор;
• вести горелку равномерно, без рывков, с заданной скоростью;
• следить за перпендикулярностью плазменного пучка к поверхности детали отклонения приводят к снижению качества поверхности разреза;
• следить за пучком искр, вылетающих с тыльной стороны детали, если их мало или они пропали — металл прорезается не полностью и надо корректировать режим резки;

После завершения разреза горелку необходимо наклонить, чтобы дать выйти газам, скопившимся в шланге.

Технологический процесс газовой резки

При изготовлении металлических конструкций используется не только газовая сварка, но и резка металлов. Она позволяет работать с такими заготовками:

Газовая резка

• диски, кольца;
• контурные элементы, сочетающие прямые и изогнутые линии из стали толщиной до 200 мм:
• детали сложной конфигурации;
• листы толщиной более 4 мм;
• швеллеры от №16;
• двутавровые балки от №20.

Чтобы получить высококачественный рез, поверхность металла предварительно очищается от грязи, краски, масла или ржавчины. Резка металлов – это термический способ обработки, разделенный на этапы:

• Нагреватель доводит температуру до 1100 0С.
• Газовая горелка подает в рабочую зону кислород.
• Струя, соприкасаясь с металлом, воспламеняется. Ядро пламени должно располагаться на расстоянии от 1 до 1,5 мм от обрабатываемой поверхности.
• В условиях стабильной подачи газа поток легко разрезает заготовку. Скорость струи зависит от химического состава разрезаемого материала.

Способы сварки

Воздействие примесей стали

Воздействие примесей стали на непрерывность процесса газовой резки напрямую зависит от их процентного содержания:

1. Алюминий. Допустимый уровень составляет 0,5%.
2. Медь. Содержание примеси до 0,7% от общей массы на процесс не влияет.
3. Ванадий, фосфор, сера. Не оказывают отрицательного влияния при допустимых значениях.
4. Вольфрам. Не нарушает непрерывность резки при показателе до 10%. Более высокий процент делает работу затруднительной, при 20% процесс прерывается.
5. Молибден. Допускается содержание 0,25%.
6. Никель. Верхняя планка – 7-8%.
7. Хром. Максимум – 4-5 % отрицательного влияния. Повышенный уровень резко ухудшает условия резки. Требуется применение флюса.
8. Кремний. При стандартных показателях не мешает процессу. При 4% резка невозможна.
9. Углерод. Показатели колеблются от 0,4 % (норма) до 1-1,25 % (остановка работы).
10. Марганец. Стандарт – до 0,4%. По мере повышения резка затрудняется, при достижении 14% — становится невозможной.

Техника безопасности

Газовая сварка и резка не обходятся без соблюдения правил техники безопасности. Во время работы сварщик подвергается всевозможным потенциальным опасностям. Меры предосторожности комплексные:

От поражения электротоком нужна такая защита:

Инструкции по технике безопасности

• Заземление аппарата.
• Изоляция токопроводящих частей оборудования.
• Сухая, неповрежденная одежда.
• Исключение работ в мокрую погоду.

Защита зрения требует использования специальной маски со светофильтрами.

Газовая сварка – это угроза ожогов, взрывов пожаров. Избежать аварийной ситуации помогут:

• Экипировка в спецодежду.
• Отсутствие в местах проводимых работ открытых горючих, легковоспламеняющихся веществ.
• Наличие средств пожаротушения.
• Соблюдение технологического режима.

Против отравления ядовитыми парами используют:

• Респираторы.
• Эффективную вентиляцию в помещении.
• Маски, схожие с противогазами.

Аннотация к книге «Сварочные работы: Практическое пособие для электрогазосварщика»

Книга содержит общие сведения о сварке, сварных соединениях и швах электрической и газовой сварке плавлением, газовой сварке и резке. Кратко описано устройства, оборудование и аппаратура для дуговой и газовой сварки, наплавки и резки, рассмотрены приемы выполнения различных сварных швов, вопросы контроля качества сварных соединений. Приводятся сведения о перспективных видах сварки. Для профессиональной подготовки и повышения квалификации сварщиков, учащихся ПТУ и УКК, а также для мастеров и инженерно-технического персонала.

Другие книги автора на Литрес