Газовая сварка: режимы сварки и их особенности. Параметры, определяющие выбор режима проведения работы

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.

Общие правила безопасности

При выполнении сварочных работ необходимо соблюдать правила безопасности. Использовать можно только исправное оборудование. Место работы должно находиться не менее чем в 10 м от источника открытого огня.

Рекомендуем к прочтению Как использовать ультразвуковую сварку

Пост должен быть оснащен индивидуальными средствами для тушения пожаров. Если используется только ацетилен, то обязательно наличие углекислого огнетушителя или песка.

Воду для тушения пожаров, вызванных этим веществом, использовать нельзя. При воспламенении нужно перегнуть шланг в области редуктора, а затем завернуть все вентили.

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.

VT-metall предлагает услуги:

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.

Отдельно о сварке труб

При сварке труб на месте стыковки с внутренней стороны швов не должны образовываться наплывы. Они будут препятствовать продвижению жидкости по трубе. Кроме того, нельзя насквозь проплавлять стенки.

Сварка труб проводится за счет одного слоя и всего за один проход. При этом выпуклость шва не должна превышать 1-3 мм. Место стыка должно быть максимально ровным.

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.

Требования по ГОСТу

Газосварочный процесс является ручным, качество шва оценивается субъективно и зависит от мастерства сварщика. ГОСТа на результат работы не существует. Однако есть ряд требований к соблюдению технологии.

Качество карбида кальция, применяющегося при сварке, регулируется ГОСТ 1460-2013. Кроме того, нормативными актами установлены параметры давления в редукторе и баллоне, характеристики присадочной проволоки, требования к генератору. Существуют ГОСТы для горелок и шлангов.

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.

Слабые места и нюансы технологии

Если начали с плюсов, будет честным остановиться и на минусах. Недостаток в скорости нагревания металла – она низкая.

Кроме того, рабочий участок при таком методе «распластан» — уж очень большая зона нагревания металла, из-за чего теряется много тепловой энергии. Имеет место и такое неприятное явление как коробление.

Таким образом производительность рабочего процесса не очень высокая, а с увеличением толщины кромок свариваемых заготовок снижается еще больше.

Поэтому, если толщина вашего металлического листа больше шести миллиметров, начинайте думать о применении газовой сварки где-нибудь в другом месте. А толстый край лучше варить, к примеру, дуговым способом.

Инжекторная и безинжекторная горелка.

Газовая сварка – не самый дорогой способ сварки, это общеизвестно. Но газ для сварки — ацетилен и кислород, которые любят использовать в качестве сварочной газовой смеси, стоят все-таки дороже, чем электричество.

А если добавить довольно высокие риски взрывов и серьезную пожар опасность, которые мгновенно возникнут при неправильном обращении с горючими жидкостями, газами, кислородными баллонами и элементарным карбидом кальция, энтузиазм немного снижается.

Технология газовой сварки отлично подходит для широкого спектра сварочных работ: от соединения деталей из алюминия и стали до работы по бронзе и чугуну.

Сразу отметим, что газовой сварке по силам практически все металлы, включая такие капризные как медь, свинец или чугун: они варятся легче именно газовой технологией, чем какими-либо другими.

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.

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.

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.

Нюансы с разными швами и разными металлами

Горизонтальные швы формируются с использованием правого способа газовой сварки. Бывают ситуации, когда процесс ведут справа налево с мундштуком внизу ванны, а проволокой сверху. Так шов образуется быстрее и легче, а расплавленный металл в ванне не стекает вниз.

Вертикальные швы наоборот, производятся левым способом с направлением снизу-вверх. Если металл толстый, применяют шов с двойным валиком.

Потолочные швы – одни из самых сложных для исполнения. Здесь нужно сначала нагреть кромки заготовки, затем до момента их оплавления в ванну помещают проволоку, которая быстро оплавляется.

Жидкий металл в ванне удерживается от стекания вниз давлением газов из горелки. Сварку делают правым способом. Лучше всего использовать технологию многослойных швов с несколькими проходами.

Низкоуглеродистую сталь можно варить практически с любыми газами. Важно выбирать правильную присадочную проволоку: она должны быть выполнена также из стали с низким содержанием углерода.

Легированные стали бывают с очень разными составами. Поэтому единого метода газовой сварки для них нет и не может быть. Если сплав жаропрочный нержавеющий, детали из него варятся с помощью проволоки с содержанием никеля и хрома.

Встречаются отдельные марки, которые можно варить только с применением молибдена в составе присадочной проволоки.

Медь и ее сплавы всегда требуют сильного пламени. Во время расплавления она чрезвычайно текучая, поэтому зазор нужно делать минимальным. Помимо проволоки из меди, в работе применяются флюсовые смеси для раскисления металла шва.

Латунь – весьма непростой металл для работы из-за его состава. Здесь высокий риск образования пор в сварочном шве из-за летучести цинка. Этот риск можно значительно снизить, подавая в смеситель горелки больше кислорода и применяя латунную проволоку в качестве присадки.

Бронза – еще один капризный сплав. Во время сварки важно не выжечь из состава его важные элементы: олово, кремний и алюминий. Поэтому пламя должно быть восстановительное, а присадка – бронзовая с добавкой кремния, который поможет в дальнейшем раскислению шва.

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.

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.

Применяемое оборудование

В комплект оборудования для сварки газом входят:

1. Водяной затвор для предотвращения повреждения элементов оборудования обратным пламенем. Устанавливается между горелкой и источником ацетилена. По мере испарения воду доливают.
2. Баллоны с кислородом и горючим газом или генератор ацетилена. По правилам техники безопасности газ не должен контактировать с краской. Поэтому верхнюю часть баллонов не окрашивают. Чтобы при контакте ацетилена с медью не произошел взрыв, на баллонах с этим газом должны устанавливаться вентили из другого металла.
3. Газовая горелка, обычная или инжекторная.
4. Редукторы для снижения давления газа и кислорода на выходе из баллонов.
5. Шланги для соединения газовой горелки с баллонами. На шлангах для горючих газов нанесена желтая полоса.

Оборудование для газовой сварки

Если газосварочные работы проводятся в разных местах, оборудование устанавливают на тележку с соответствующими креплениями. На предприятиях устраивают стационарные газовые посты с вентиляцией и шкафами для хранения баллонов.