Материалы применяемые для газосварки

Материалы применяемые для газосварки

Газосварка представляет собой процесс, при котором кромки соединяемых элементов нагреваются сгоранием горючих газов в смеси с кислородом. Газовая сварка своими руками применяется для изготовления и ремонта изделий из листовой стали толщиной 1-5 мм, чугуна, латуни, меди, алюминия, исправления литьевых дефектов, наплавки твердых сплавов. Сварочные материалы для газовой сварки включают: горючий газ (ацетилен, пропан, водород), технически чистый кислород, присадочную проволоку, флюсы, в случае их потребности при работе с конкретным металлом или сплавом.

Сущность процесса газовой сварки

Газопламенная сварка, или просто газовая, предполагает соединение двух деталей или листов металла с помощью создания расплавленных кромок с последующей диффузией основного металла с добавочным (припоем). Для этого в области шва создается высокотемпературная область благодаря горению определенного газа с заданной скоростью. Газовая сварка и резка металла производится за счет экзотермической реакции процесса горения подаваемой газовой смеси с жидким (расплавленным) металлом.

Для создания необходимой температуры горения используют смесь кислорода и одного из горючих газов. Одновременно подаются в газовый смеситель от отдельных источников. После смесителя их искусственно поджигают. Технология газовой сварки предполагает регулировку объема каждого компонента. Это создает наилучшие условия проведения сварки и резания металла. Такой принцип применяется во всех газопламенных агрегатах.

По второму способу сварка проводится в обратном направлении – от левого края к правому. Присадочную проволоку медленно перемещают за пламенем горелки, которое направляют на определенный участок. Обеспечивается лучшая глубина воздействия на края металла, улучшается схватывание за счет медленного остывания и постепенной кристаллизации расплавленного края. Данный метод позволяет получить меньшее рассеивание теплоты, что обеспечивает получение наклонных кромок в 70°. Такой угол способствует снижению объема наплавленного металла, повышению производительности, снижению расхода газовой смеси, припоя и флюса. Благодаря таким возможностям его применяют для сварки металла толще пяти миллиметров.

В обоих способах, кроме продольного движения струи пламени, делают небольшие поперечные движения. Они позволяют лучше прогревать поверхность металла, близкую к краю, и обеспечить надежное сваривание.

Область применения

Газовую сварку металлов применяют для выполнения:

  • сборки и ремонта изделий из стали толщиной до 5 мм;
  • монтажа трубопроводов небольшого диаметра;
  • наплавки твердых сплавов и цветных металлов на сталь и чугун;
  • монтажа конструкций из тонкостенных труб;
  • заделки дефектов на отлитых заготовках.

Широкое распространение газопламенная сварка получила в строительстве, сельском хозяйстве, ремонтных мастерских.

Преимущества и недостатки

Варить газовой методикой не сложно, но она, как и электродуговая, полуавтоматическая или аргонная сварка имеет свои преимущества и недостатки.

Преимущества газового соединения:

  • это идеальный способ сваривания меди, латуни и чугуна;
  • обработке поддаются материалы с разным уровнем плавления, за счет высокой температуры, образующейся в результате горения;
  • варить можно в любом месте, так как не требуется специального оборудования или электрической розетки;
  • при использовании качественной придаточной проволоки и правильно подобранному пламени, получаются качественные и красивые швы (широко используются для соединения комплектующих в трубопроводах);
  • рабочее изделие греется медленно, что позволяет избежать деформации или пропала, как в случае с полуавтоматической сваркой или при использовании электрода).

Кроме положительных моментов, сущность газовой сварки имеет и несколько недостатков:

  • зона прогрева достаточно широка, то есть нагревается не только зона шва, но и большая площадь вокруг нее. Это может нанести вред изделию;
  • невозможность работы с деталями, толщина которых превышает 5 мм;
  • крайне не рекомендуется производить газопламенную сварку «внахлест», это приведет к деформации места сплавления;
  • высокая опасность работы, так как газы образуют химическую смесь, которая имеет свойство воспламеняться.

Материалы, необходимые для газовой сварки.

Сварка трубы газом производится при применении кислорода и ацетилена. Рассмотрим, какие именно функции выполняет каждый из этих газов.

  • Кислород.

Сам кислород во время сварочных работ не горит, но он необходим для того, чтобы поддержать горение ацетилена. Поступает кислород на рабочую площадку в специальных баллонах, где он находится под высоким давлением. В процессе сварки труб высокое давление кислорода не требуется, поэтому его снижают с помощью редуктора, который присоединяется к газовому баллону.

  • Ацетилен.

Ацетилен как раз и является тем газом, который горит во время сварки – температура его горения может достигать 3000 градусов.

Иногда ацетилен во время сварки заменяют на другой горючий газ. Это может быть метан, пропан или пары керосина. Главное при выборе газа – соблюдать определенное условие: температура пламени при горении газа должна быть в два раза выше, чем температура плавления подвергаемого сварке металла.

Кроме газов, для газовой сварки труб требуются и другие материалы:

  • Сварочная проволока. Сварочная проволока выполняет роль присадочного материала, заполняющего сварной шов. При выборе состава сварочной проволоки учитывается состав металла, из которого изготовлена свариваемая деталь – химические и физические свойства этих материалов должны быть идентичными.
  • Флюсы. Флюсы выполняют защитную функцию, предотвращая окисление металла под воздействием воздуха. Это могут быть порошки или пасты, которые при нагревании металла образуют на его поверхности пленку. Выбор флюсов зависит от того, какие именно металлы подвергаются сварке. Обязательно флюсы используются при сварке чугуна, меди и легированной стали, а вот для сварки труб из углеродистой стали флюсы не применяют.

В чем отличие газовой сварки от электросварки?

Электросварка во многом отличается от газовой. Сфера применения, методы, характеристика процесса, экономическая целесообразность, оборудование, инструменты, эффективность, свариваемый материал и т.д.

Электродуговая сварка представляет собой процесс, при котором соединяемые участки металла расплавляются, после чего скрепляются вместе под действием электрической дуги. Сварка выполняется при помощи электрода, который расплавляется либо нагревает поверхность.

Газовая сварка осуществляется благодаря потоку струи сгорающего газа из резака или горелки. Для этого к горелке подсоединяется два баллона с разными газами: окислителя (кислород) и газа, который будет сгорать (ацетилен, метан, пропан или бутан).

Оборудование

Для электросварки необходимо следующее оборудование:

  • источник электрического питания;
  • сварочные трансформаторы (переменный ток) или специальные сварочные преобразователи и выпрямители (постоянный ток);
  • сварочный электрод.

Для газовой сварки требуется наличие такого оборудования:

  • газовые баллоны (кислородные баллоны, баллоны или генераторы с горючими газами — ацетиленом, метаном, пропаном, смесями);
  • специальная газовая горелка;
  • коммуникационные гибкие трубки;
  • специальная присадочная проволока (иногда обходятся без неё).

Отличия в составляющих для сварки возможно не столь существенны, но когда речь идёт о выполнении работ в местах, удалённых от источников электрической энергии, то применяется чаще всего газовая сварка. Помимо этого, газом часто сваривают, когда речь идёт о коммунальных ремонтах (жилые, нежилые помещения, тепломагистрали и т.д.) То есть газ удобнее в полевых условиях. Кислородные и ацетиленовые баллоны гораздо дешевле дизель-генератора.

Характеристики процесса газовой и электрической сварки

Газовая сварка отличается следующими основными свойствами:

  • нагревается большой участок;
  • автоматизация газовой сварки затруднена;
  • постепенный нагрев металла;
  • при увеличении толщины металла производительность газовой сварки падает.
Читайте также  Каркас под сайдинг

Электрическая сварка имеет следующие особенности:

  • нагревается небольшой участок;
  • возможна полная автоматизация процесса электрической сварки;
  • свариваемый металл нагревается практически мгновенно;
  • производительность при электрической сварке практически не зависит от толщины металла.

Несмотря на некоторые преимущества электросварки перед газовой, у последней есть одно немаловажное достоинство — меняя угол пламени можно регулировать скорость нагрева.

Экономическая эффективность сваривания

Этот показатель сильно зависит от толщины свариваемых металлов — газовая сварка будет эффективна и экономически оправдана до толщины металла в 6 мм. На более толстые пластины уйдёт неоправданно много газа. С другой стороны, для сваривания небольших, тонких металлических поверхностей, применение дорогих инструментов и недешёвой электроэнергии также экономически нецелесообразно.

Свариваемые материалы

Такие металлы как медь, латунь, свинец, чугун и т.п., легче поддаются газовой сварке, чем электродуговой. Помимо того, их быстрый нагрев может привести к изменению прочности.

Вывод

Исходя из вышеизложенного, для выбора способа сварки необходимо учесть многие факторы, чтобы получить максимальный технолочический и экономический эффект.

Определение режимов газовой сварки

Режимы газовой сварки подбираются под конкретную марку соединяемого метала в соответствии с характеристиками сплава и показателями диаметра присадки. Их отличие состоит в тепловой мощности, которая рассчитывается при умножении выраженной в миллиметрах толщины свариваемого сплава (S) и зависящего от вида стали коэффициента пропорциональности (к). Отсюда получается формула:

где Vа – тепловая мощность, выраженная расходом ацетилена.

Чаще всего для сварки правым методом за исходную тепловой мощности берется расход ацетилена в объеме 120 – 150 л/ч. В случае выбора левого способа сварки этот показатель находится в диапазоне от 100 до 130 л/ч на 1 мл.

Угол наклона мундштука выражается в значениях, представленных с помощью таблицы:

Угол наклона 80° 70° 60° 50° 40° 30° 20°
Толщина металла, мм От 15 10-15 7-10 5-7 3-5 1-3 До 1

Подбирая присадочный материал, принимают во внимание выбранные способ наложения шва и толщину металла. Чаще всего его диаметр приравнивается к половине показателя толщины свариваемого металла. Так при толщине материала превышающей 15 мм. подбирается присадка диаметром в 6 – 8 мм.

Для определения скорости сварки применятся формула:

где V – скорость сварки;

А – коэффициент, присущий материалу с определенными свойствами;

S – толщина свариваемого металла, выраженная в миллиметрах.

Подготовка кромок и их сборка под сварку

Способы подготовки кромок под сварку (механические, газовые и т. д.) такие же, как и при других способах сварки. Вид разделки кромок и ее геометрические размеры должны соответствовать ГОСТ 14771—76 или техническим условиям на изготовление изделия. При механизированной сварке плавящимся электродом можно получить полный провар без разделки кромок и без зазора между ними при толщине металла до 8 мм. При зазоре или разделке кромок полный провар достигается при толщине металла до 11 мм. При автоматической сварке стыковых соединений производительность процесса значительно возрастает при использовании разделки без скоса кромок (щелевой разделке см. рис. Х.11). При толщине металла до 40 мм зазор между кромками в нижней части стыка до 10 мм. Для обеспечения постоянства зазора в зоне сварки из-за поперечной усадки при сварке каждого прохода выполняют шарнирное закрепление деталей с углом раскрытия кромок, зависящим от толщины свариваемого металла.

XI.11. Схема расположения присадочной проволоки относительно сварочной ванны
1 — присадочная проволока; 2 — сварочная ванна; 3 — электрод; 4 — границы струи защитного газа. Стрелкой указано направление сварки

При сварке в углекислом газе многослойных швов на сталях перед наложением последующего слоя поверхность предыдущего слоя следует тщательно очищать от брызг и образующего шлака. Для уменьшения забрызгивання поверхности детали из углеродистой стали ее покрывают специальными аэрозольными препаратами типа «Дуга». Сварку можно вести при непросохшем препарате. Детали собирают с помощью струбцин, клиньев, скоб или на прихватках. Прихватки лучше выполнять в защитных газах тем же способом, которым будет проводиться и сварка. Прихватки перед сваркой осматривают, а при сварке переваривают.

Техника безопасности

Работа с электрооборудованием и взрывоопасным газом должна проводиться после отключения газа. Газопровод должен быть очищен от остатков газа, а помещение проветрено. При работе нужно постоянно проветривать помещение от продуктов горения и газов, образовавшихся в процессе плавки металла.

Делать врезку в магистральную трубу должен квалифицированный сварщик, имеющий соответствующий допуск. Не допускается работать с газопроводом под давлением.

При работах рекомендуется использовать асбестовое одеяло или экран из негорючего материала, для защиты декоративного покрытия от воздействия пламени и температуры.