Газовая сварка металлов: сущность, технология

 Сварка считается надежным способом, который позволяет производить соединение разнообразных металлических конструкций.

Существуют разнообразные виды данной технологии, которые могут использоваться для работы с разными видами металла. Но самым популярным считается метод под названием газовая сварка.

Во время нее используются высокие температуры, под действием которой изделие нагревается и расплавляется до мягкого состояния. Данная технология часто используется для сваривания важных изделий из чугуна, черных металлов, углеродистой стали.

Сущность технологии

Сущность процесса газовой сварки заключается в том, что во время ее проведения используется повышенное газовое пламя, которое и вызывает сильное нагревание кромок элементов и часть присадочного материала (электродов).

После этого металл переходит в жидкое состояние и образует сварочную ванну, эта находится под защитой пламени и газовой среды, которая вытесняет воздух. Металл в расплавленном состоянии медленно остывает и твердеет. В результате образуется сварной шов. Именно в этом и заключается сущность газовой сварки.

Во время сварочного процесса применяется смесь определенного газа с содержанием чистого кислорода, которая будет выполнять функции окислителя. Самые высокие температурные показатели - от 3200 до 34000С, позволяет получить газ ацетилен. Его образуется во время сварочного процесса в результате химической реакции между карбидом кальция и обычно водой. На втором месте стоит пропан, показатель его температуры горения составляет 28000С.

В редких случаях могут использоваться другие газы:

• метан;
• водород;
• пары керосина;
• блаугаз.

Однако у всех заменителей ацетилена температурные показатели пламени намного ниже. Именно по этой причине газовая сварка металлов с использованием альтернативных газов проводится редко. Обычно ее применяют только для цветных металлов - меди, латуни, бронзы и других, которые обладают небольшой температурой плавления.

Достоинства и недостатки

Что такое газовая сварка мы разобрались, это метод сваривания с использованием газа для нагревания металлической поверхности. В результате основа размягчается, образует сварочную ванну. Процесс горения газовой смеси обеспечивает благодаря введению в нее чистого кислорода.

Технология газовой сварки имеет целый ряд преимуществ:

1. Данный метод сваривания не требует применения специального оборудования, а именно сварочного инвертора или полуавтоматического аппарата.
2. Все расходные материалы можно приобрести в любом магазине со сварочными приспособлениями, они имеют не высокую стоимость.
3. Сварка газом может проводиться даже без применения мощного источника энергии.
4. Технологический процесс выполняется достаточно просто, его смогут выполнить даже сварщики, не имеющие большого опыта.
5. Наблюдается возможность контролирования режимов сварочного процесса.
6. Не всегда обязательно использование средств индивидуальной защиты.
7. Во время применения качественной придаточной проволоки и правильно подобранного пламени можно получить качественные и прочные сварные швы. По этой причине часто используется при соединении комплектующих трубопроводов.
8. Рабочее изделие достаточно медленно прогревается, именно это позволяет избежать деформирования или пропала, как при использовании полуавтоматической сварки и электродов.

Помимо положительных качеств газовая сварочная технология имеет отрицательные особенности:

• во время процесса металл прогревается длительное время, это негативно отражается на производительности;
• область тепла, которая образуется при помощи газовой горелки, имеет большие размеры;
• достаточно тяжело удерживать тепло, которое создается газовой горелкой. По сравнению с электродуговой технологией оно получается более рассеянным;
• сварка с применением газовых смесей считается дорогим методом соединения металлов;
• во время соединения толстых металлических деталей значительно снижается скорость выплавления швов. Это связано с низкой концентрации тепла, которое исходит от газовой горелки;
• технология сваривания с применением газа плохо поддается автоматизации. Механизировать можно процесс сварки тонкостенных труб, резервуаров, которые выполняется с использованием многопламенной горелки;

ни в коем случае не стоит проводить сваривание внахлест, это может привести к деформированию швов.

Технические стороны сварочного процесса

Техника газовой сварки имеет некоторые важные особенности, которые стоит учитывать во время ее проведения. Основное положительное свойство, которое выделяют многие сварщики, состоит в том, что .тот метод сваривания позволяет производить швы в любых пространственных положения - от потолочного до нижнего.

Обычно сложности возникают при создании потолочных швов, потому что в данном случае расплавленный металл требуется поддерживать и быстро распределять по всей длине сварного соединения. Это осуществляется при помощи повышенного давления газовой смеси, которая создается благодаря пламени.

Самыми популярными видами швов при проведении этого метода сварки считаются стыковые. Но эта технология никак не дружит с соединениями внахлест, тавровыми швами. Это связано с тем, что для двух видов швов требуется чрезвычайно сильное нагревание металлической основы. Также это может привести к повышению риска коробления.

Если края у заготовок тонкие и отбортованные, то их необходимо варить без применения присадочной проволоки. Во время сварки получаются непрерывные или прерывистые швы, которые могут иметь одно- или многослойную структуру. Но перед началом сварочной технологии рекомендуется провести тщательное очищение краев и поверхностей заготовок из металла.

Важно! Техника и технология газовой сварки предполагает особое обращение с газовой горелкой. А именно при проведении процесса необходимо удерживать пламя на расстоянии около 5 мм от конца ядра, не касаясь металлической поверхности.

Под давлением газовых смесей на жидкий металл образуется сварочная ванна, они производят раздувание металлической основы по краям. Далее присадочная проволока погружается в сварочную ванну. Степень интенсивности нагрева можно изменять.

Выполняется это при помощи изменения угла наклона медного мундштука горелки к поверхности заготовки. Стоит обратить внимание на зависимость - чем больше угол наклона, тем выше степень нагревания металла от пламени.

Мундштук горелки обычно продвигается вдоль шва. Одновременно с этим требуется следить за состоянием сварочной ванны. Металл в ней должен быть защищен давлением газов от нежелательного воздействия окружающего воздуха. Данные действия производятся для защиты металлических изделий от оксидной пленки.

Популярные виды газовой сварки

Существуют разные виды газовой сварки, которые могут обладать некоторыми характерными качествами. Они могут применяться для металлических заготовок с разной структурой, с различными формами и размерами толщины. Но мы рассмотрим основные способы газовой сварки, которые пользуются высокой популярностью.

Левая сварка

Левый способ газовой сварки является самым распространенным методом, который пользуется высокой популярностью среди профессиональных сварщиков. Его часто используют мастера с разной квалификацией.

Левый способ сварки применяется для соединения металлов с тонким краем и невысокими показателями температуры. Он подходит для работы с легкоплавкими и тонкими конструкциями. Левый и правый способы газовой сварки похожи, они являются двумя сторонами одной медали.

Во время проведения левой газовой сварки горелку необходимо двигать справа налево. А вот рассматривая отличия между левым способом сварки и правым, то при проведении последнего горелка проводится слева направо и за ней ведется присадочная проволока. Жар пламени во время сварки практически не рассеивается и уровень угла открытия шва составляет 60-70 градусов.

Правая сварка

Правый способ газовой сварки применяется для работы с металлами, толщина которых составляет больше 3 мм, имеющих высокие показатели теплопроводности. Стоит обратить внимание на то, что во время проведения правой сварки шов получается более качественным, это достигается благодаря защитному действию пламени.

Во время правого способа сварки наблюдается экономичное использование тепла. При этом скорость процесса выше почти на 20 %. Также к положительным качествам данного метода сваривания стоит отнести экономное расходование газов почти на 10 %.

При проведении данной технологии рекомендуется применять присадочную проволоку с диаметром, который почти в два раза меньше толщины металлического свариваемого элемента. Но при этом проволока не может быть толще 8 мм.

Сварка с применением сквозного валика

Данная технология газовой сварки и резки металлов предполагает постепенное перемещение пламени с плавлением верхней кромки отверстия в металлическом изделии и накладыванием слоя расплавленного металла на область нижнего края этого отверстия.

Перед началом процесса листы фиксируются в вертикальном положении, при этом между ними оставляется зазор вполовину толщины заготовки. Соединение производится в виде валика, которое соединяет металлические компоненты. Оно обладает хорошей плотностью, в его структуре не должно быть пор и каких-либо неровностей.

Сварка с использованием ванночек

Газопламенная сварка состоит в образовании новых и новых ванночек по ходу шва. После того как образуется одна, в нее вводится один конец присадочной проволоки, здесь он плавится. Далее он перемещается в область восстановительного участка огня горелки.

Тем временем мундштук сопла перемещается дальше по поверхности сварного соединения, он переходит на следующую зону. Каждая новая ванночка перекрывает предыдущую примерно на одну треть диаметра присадочной проволоки.

При помощи этого метода сварки производят соединение тонких листов, когда требуется сделать стыковые и угловые виды швов. Его часто применяют для сваривания трубных изделий из низколегированных или малоуглеродистых сплавов.

Многослойная сварка

Этот метод сваривания часто используется при проведении ответственных работ. Она характеризуется низким показателем производительности. Кроме этого для ее осуществления требуются газы в большом объеме, поэтому этот метод достаточно дорогостоящий.

Стоит отметить! При проведении многослойной сварки с использованием газа наблюдается отжиг нижних слоев при наплавке верхних. В результате происходит качественная проковка каждого слоя перед формированием основного шва.

Сварка окислительным пламенем и раскислителем

Этот вид газовой сварки и резки создан специально для работы с элементами из низкоуглеродистой стали. Во время него применяется пламя с резко окислительным характером, именно это приводит к образованию окислов железа в сварочной ванне. Если образуется окисление, то обязательно требуется раскисление.

Раскисление получают при помощи специальной присадочной проволоки, в составе которой должно наблюдаться высокое содержание марганца и кремния. Этот способ по сравнению с другими видами имеет производительность выше на 10 %.

Газопрессовая сварка

Газопрессовая сварка подразумевает нагревание до пластичного состояния свариваемых изделий при помощи сварочной адетилено-кислородной горелки. А после того как достигается необходимая температура они сдавливаются и свариваются.

Выделяют два подвида этого метода - соединение в пластичном состоянии с защитой шва и сваривание оплавлением. Во время проведения сварки в пластичном состоянии к элементам, которые приготовлены для сваривания, прикладывается осевое давление и разжигается горелка. После производится нагревание, которое сопровождается сдавливанием. Как только появляется утолщение, нагревание прекращается, давление устраняется.

Во время сварки оплавлением детали для сварки фиксируются с соблюдением зазора, и разжигается горелка. После выполняется нагревание и оплавление концов металлических элементов. Затем производится прикладывание осевого давления и сваривание деталей.

Компоненты газовой сварки

Перед тем как будет начата газовая сварка, технология рекомендует подготовить все необходимые компоненты для ее проведения. Обязательно для работы потребуется специальный газ для пламени горелки. А вот какой выбрать газ стоит рассмотреть подробнее.

Кислород

Этот востребованный вид газа для проведения сварки и резки. Благодаря ему происходит моментальное воспламенение паров материалов с высокой горючестью. Особой популярностью пользуется сварка кислородом и пропаном. Этот метод позволяет получить прочный шов с высоким износом. Сварочный кислород выполняет роль катализатора плавления и резки заготовок из металла, он входит в состав горючей смеси.

Важно! Кислород помещается в баллоны под постоянным давлением, а при контакте с маслом самовоспламеняется. Чтобы этого не произошло, баллоны стоит хранить в месте, защищенном от солнца, а также их требуется периодически чистить от пыли, грязи.

Кислород для сварки получают из обычного воздуха, который отделяется от СО2 и Н2О в воздухоразделительной установке. При проведении газовой сварки пропаном и кислородом используется три вида газа - высший (99,5%), 1 и 2 сорта (99,2 и 98,5 %).

Ацетилен

Ацетилен является газовой смесью, которая состоит из двух компонентов - H и O. Это бесцветное вещество, которое не имеет запаха, в его составе наблюдается небольшое содержание NH4 и H2S.

Обратите внимание! Газовая сварка и резка металлов с использованием ацетилена должна проводиться с максимальной осторожностью. Если во время процесса будет наблюдаться превышение показателей давления более 1,5 кг/см² и температуры больше 400°С, то смесь может взорваться.

Ацетилен добывают при помощи диссоциации жидких углеводородов под воздействием электричества.

Заменители ацетилена

Стоит помнить, что сварка может проводиться не только пропаном и кислородом или ацетиленом, во время нее могут использоваться заменители последнего газа.

В качестве замены могут применяться следующие газы:

• водород;
• метан;
• пропан;
• керосиновые пары.

Температурные показатели их горения находятся в пределах 2400-28000С. А при горении ацетилена обычно наблюдается 31500С. При использовании заменителей рекомендуется дополнительно применять проволоку с содержанием марганца и кремния, которая будет раскислять сталь. А вот для плавящихся цветных металлов потребуется флюс.

Использование проволоки и флюса

Присадочная проволока и сварочный флюс являются необходимыми элементами, которые применяются при проведении газового сварочного процесса. Оно позволяет получить качественный и прочный шов.

Для проведения сварки рекомендуется использовать присадочную проволоку без масла и краски, на ней не должно быть признаков коррозийного поражения. Порог плавления этого материала должен быть равен или ниже плавления свариваемого металла.

Для плавящихся металлов необходимо использовать флюс. При помощи него до начала сварки делается нанесение на металл или проволоку. Далее флюс плавится и выдает плавкий шлак, который покрывает металлическое изделие поверхностно.

Оборудование для газовой сварки

Основы газовой сварки требуют использования необходимого оборудования. Оно должно соответствовать всем нормам и стандартам, которые указываются в технологии данного сварочного процесса. Кроме этого сварщик обязательно должен уметь им пользоваться и знать принципы его работы.

Сварка пропаном, кислородом, ацетиленом и его заменителями предполагает использование следующего оборудования:

1. Водяной затвор. Этот элемент защищает генератор ацетилена и трубы от обратной тяги огня из горелки. Он должен быть исправным, его обязательно заполняют водой вровень с краном.
2. Газовый баллон. У баллона предусмотрена конусная резьба на области отверстия, на которую устанавливается закрывающий вентиль. Снаружи баллон окрашивается в определенный цвет в зависимости от вида газа. Для ацетилена можно применять вентиль из любого металла, кроме меди, с ней газ образует взрывоопасную смесь.
3. Редуктор. Он вызывает снижение показателей давления выходящего газа. Он может быть одно- и двухкамерным, последний позволяет удерживать стабильное давление. Редуктор может быть прямого и обратного действия.
4. Шланги. Шланги, которые применяются для горючих газовых смесей. На них часто наносится сплошная линия красного цвета (это обозначение). Их можно применять при давлении в 6 атм. Это шланги первого класса, а вот второго класса используются для передачи горючих жидкостей (бензина, керосина). На них имеется линия желтого цвета. Шланги третьего класса способны выдерживать давление в 20 атм ( на них нанесена линия синего цвета).
5. Горелка. Данное оборудование производит смешивание газов, выпускает из мундштука под необходимым давлением смесь, которая плавить металлические заготовки. Горелки могут быть инжекторными и безинжекторными. Этот элемент состоит из таких элементов, как ниппель, мундштук, наконечник, камера-смеситель, гайки, инжектор, корпус с рукоятью.
6. Пост. Это место для проведения сварочного процесса. Оно имеет стол, тумбы для хранения требуемых элементов, сварочного оборудования. Пост может иметь поворотную и неповоротную столешницу. Для работы на крупных производствах может использоваться передвижной или стационарный пост.

Но все же перед тем как приступать к использованию вышеперечисленных элементов стоит разобраться в том, как варить газовой сваркой. Это ответственной процесс, который требует обязательное соблюдение важных мер защиты.  Опытные сварщики советуют применять защитную маску, форму из плотной ткани, краги.

Итоги

Чтобы понять, что такое газовая сварка стоит рассмотреть ее основные особенности и технологию. Этот метод предполагает использование специальных газов для нагревания и плавления металлических изделий. Обычно применяется кислород, ацетилен, но иногда допускаются заменители, которые имеют меньшую стоимость. Но чтобы шов получился качественным и прочным особое внимание стоит уделять технике проведения сварочного процесса.

Интересное видео