Как правильно пользоваться газовой горелкой для сварки. Технология газовой сварки металлов – технология соединения, характеристики шва и основы мастерства
Такому способу соединения металлических деталей, как газовая сварка, уже более сотни лет. На протяжении этого времени данная технология продолжает успешно совершенствоваться, хотя другие методы сварки, в которых используется электрическая дуга, развиваются более активно и вытесняют сварку, в которой используется газовая горелка.
Плюсы и минусы газовой сварки
Такой метод соединения металлов, как газовая сварка, предполагает плавление соединяемых материалов, в результате чего формируется гомогенная структура. Горение газа, за счет которого и осуществляется нагрев и расплав металла, обеспечивается за счет введения в газовую смесь чистого кислорода. Такой метод соединения металлов отличается целым рядом преимуществ.
- Этот способ сварки не требует использования сложного оборудования (сварочного инвертора или полуавтоматического аппарата).
- Все расходные материалы для осуществления такой сварки несложно приобрести.
- Газовая сварка (соответственно, и газовая сварка труб) может выполняться даже без мощного источника энергии и порой без специальных защитных средств.
- Процесс такой сварки хорошо поддается регулированию: можно устанавливать требуемую мощность пламени горелки, контролировать степень нагрева металла.
У данного метода есть и недостатки.
- Металл нагревается очень медленно, в отличие от использования электрической дуги.
- Зона тепла, которая формируется газовой горелкой, является очень широкой.
- Очень сложно концентрировать тепло, создаваемое газовой горелкой, оно является более рассеянным, по сравнению с электродуговым способом.
- Газовую сварку можно отнести к достаточно дорогостоящим методам соединения металлов, если сравнивать ее с . Стоимость затраченного кислорода и ацетилена значительно перекрывает цену электричества, затрачиваемого для сварки однотипных деталей.
- При сварке толстых металлических деталей значительно снижается скорость выполнения соединения. Обусловлено это тем, что концентрация тепла при использовании газовой горелки очень низкая.
- Газовая сварка плохо поддается автоматизации. Механизировать можно лишь процесс газовой сварки тонкостенных труб или резервуаров, который выполняется с использованием многопламенной горелкой.
Материалы для выполнения сварки с использованием газа
Технология газовой сварки предполагает использование различных типов газов, выбор которых зависит от целого ряда факторов.
Одним из газов, используемых для сварки, является кислород. Характеризуется этот газ отсутствием цвета и запаха, он выступает в качестве катализатора, активизируя процессы плавления соединяемого или разрезаемого материала.
Для того чтобы хранить и транспортировать кислород, используются специальные баллоны, в которых он содержится под постоянным давлением. При контакте с техническим маслом кислород может воспламениться, поэтому следует исключить саму возможность такого контакта. Баллоны, в которых содержится кислород, необходимо хранить в помещениях, защищенных от источников тепла и солнечного света.
Получают сварочный кислород путем его выделения из обычного воздуха, для чего используются специальные устройства. В зависимости от степени своей чистоты кислород бывает трех типов: высший (99,5%), первый (99,2%) и второй (98,5%) сорт.
Для различных манипуляций с металлами (сварки и резки) также применяется бесцветный газ ацетилен C2H2. При определенных условиях (давлении, превышающем 1,5 кг/см2 и температуре свыше 400 градусов) данный газ может самопроизвольно взорваться. Получают ацетилен при взаимодействии карбида кальция и воды.
Преимущество использования ацетилена при сварке металлов заключается в том, что температура его горения позволяет без проблем осуществлять этот процесс. Между тем использование более дешевых газов (водород, метан, пропан, керосиновые пары) не дает возможности получить такую высокую температуру горения.
Проволока и флюс для выполнения сварки
Для осуществления сварки металлов, кроме газа, необходимы также . Именно за счет этих материалов создается сварочный шов, формируются все его характеристики. Проволока, которая используется для сварки, должна быть чистой, без признаков коррозии и краски на ее поверхности. В отдельных случаях в качестве такой проволоки можно использовать полоску того же металла, который подвергается свариванию. Для того чтобы обеспечить защиту сварочной ванны от внешних факторов, необходимо использовать специальный флюс. В качестве такого флюса часто используются борная кислота и бура, которые наносятся непосредственно на поверхность свариваемого металла или на используемую для сварки проволоку. Без флюса может выполняться газовая , а при соединении деталей из алюминия, меди, магния и их сплавов такая защита необходима.
Оборудование для газовой сварки
Технология газовой сварки предполагает использование определенного оборудования.
Водяной затвор
Водяной затвор необходим для обеспечения защиты всех элементов оборудования (генератор ацетилена, трубы) от обратной тяги огня из горелки. Такой затвор, вода в котором должна находиться на определенном уровне, размещается между газовой горелкой и генератором ацетилена.
Баллон, в котором содержится газТакие баллоны окрашиваются разной краской в зависимости от того, какой газ в них планируется хранить. Между тем верхняя часть баллона не красится, чтобы исключить контакт газа с компонентами краски. Следует также иметь в виду, что на баллоны, в которых хранится ацетилен, нельзя устанавливать вентили из меди, так как это может привести к взрыву газа.
РедукторОн используется для снижения давления газа, выходящего из баллона. Редукторы могут быть прямого или обратного действия, а для сжиженного газа используются модели с оребрением, которые исключают его вымерзание при выходе.
Специальные шлангиГазовую сварку невозможно выполнять без использования специальных шлангов, по которым может подаваться как газ, так и горючие жидкости. Такие шланги делятся на три категории, маркируемые 1) красной полосой (работают при давлении до 6 атмосфер), 2) желтой полосой (для подачи горючих жидкостей), 3) синей полосой (работают при давлении до 20 атм).
ГорелкаСмешивание газов и их горение обеспечивается за счет использования горелки, которая может быть инжекторного и безинжекторного типа. Классифицируются горелки и по своей мощности, которая характеризует количество газа, пропускаемого в единицу времени. Так, бывают горелки большой, средней, малой и микромалой мощности.
Специальный столГазовую сварку осуществляют на специально обустроенном месте, которое называется постом. По сути, таким местом является стол, который может быть с поворотной или фиксированной столешницей. Этот стол, оснащенный вытяжной вентиляцией и всем необходимым для хранения вспомогательного инструмента, значительно облегчает труд сварщика.
Особенности выполнения газовой сварки
Регулировка параметров пламени осуществляется при помощи редуктора, который позволяет менять состав газовой смеси. При помощи редуктора можно получать пламя трех основных типов: восстановительное (используемое для сварки практически всех металлов), окислительное и с повышенным количеством горючего газа. При сварке металлов в расплавленной ванне протекают одновременно два процесса – окисление и восстановление. При этом при сварке алюминия и магния окислительные процессы протекают активнее.
Сам сварочный шов и участок, прилегающий к нему, характеризуется разными параметрами. Так, участок металла, прилегающий к шву, отличается минимальной прочностью, именно он наиболее склонен к разрушению. Прилегающий к данной зоне металл имеет структуру с крупными зернами.
Чтобы улучшить качество шва и зоны, которая к нему прилегает, выполняют дополнительный нагрев или так называемую термическую ковку металла.
Технологии сварки различных металлов имеют свои нюансы.
- Газовую выполняют с помощью любого газа. В качестве присадочного материала при сварке таких сталей используется проволока из стали, содержащей небольшое количество углерода.
- Методы сварки выбираются в зависимости от их состава. Так, нержавеющие жаропрочные стали варятся с использованием проволоки, содержащей хром и никель, а отдельные марки требуют применения присадочного материала, дополнительно содержащего молибден.
- Чугун варится науглероживающим пламенем, которое предотвращает пиролиз кремния и образование зерен хрупкого белого чугуна.
- Для сварки меди необходимо использовать пламя большей мощности. Кроме того, по причине повышенной текучести меди детали из нее сваривают с минимальным зазором. В качестве присадочного материала используется проволока из меди, а также флюс, который способствует раскислению металла шва.
- При
Появившись на рынке, инверторные сварочные аппараты потеснили остальное оборудование, применяемое для соединения металлических деталей и узлов. Но любой опытный сварщик скажет, что автогенная сварка – это первый класс в школьной программе сварщика, без которой невозможно овладеть техникой сваривания металлов и разобраться в самом сварочном процессе. К тому же необходимо отметить, что данный вид сварки еще нередко применяется, а в некоторых случаях без него просто не обойтись.
В состав автогенной сварки входят:
- Два баллона: кислородный и ацетиленовый.
- Два редуктора по одному на каждый баллон.
- Пламегасители по одному на баллон.
- Комплект из двух шлангов: один для кислорода, второй для ацетилена.
- Горелка, снабженная насадками с отверстиями разного диаметра.
Баллон для кислорода – это металлическая емкость с толщиною стенки 6 мм, объемом 40 литров, в которую помещается 6000 литров кислорода под давлением 150-200 атмосфер. Баллон является бесшовным, поэтому и выдерживает такие высокие нагрузки давлением. В верхней его части располагается вентиль, к которому закручивается кислородный редуктор. Основное требование безопасной эксплуатации – не допустить попадание масла и жира на вентиль, особенно в место соединения его с редуктором. Кислород быстро взаимодействует с маслами, при этом происходит реакция окисления, которая приводит к взрыву.
Баллон для ацетилена имеет совершенно другую конструкцию. Все дело в том, что сжатие ацетилена обязательно приводит к взрыву. Чтобы этого не происходило, необходимо этот газ разделить на мелкие объемы. А для увеличения самого объема, нужно растворить его в ацетоне, который в больших количествах поглощает ацетилен. Пропорция поглощения – 1 к 360. То есть, один литр ацетона поглощает 360 литров ацетилена. Разбивка смеси на мелкие объемы производится за счет пористой структуры наполнителя баллона. В этом материале и размещается ацетон. Кстати, его количество равно 16 литрам, соответственно количество ацетилена при давлении 15 атмосфер будет равно 6000 литрам.
Пористый материал – это симбиоз асбеста, древесного угля, кизельгура и вяжущих наполнителей. Толщина стенки ацетиленового баллона – 4-5 мм.
Как и в случае с кислородным баллоном, у ацетиленового также есть вентиль, к которому присоединяется свой специальный редуктор. Необходимо отметить, что масла и жиры этой емкости не страшны. Единственное, что нужно учитывать, это при проведении сварки автогеном держать ацетиленовый баллон в вертикальном положении.
Что касается редукторов (ацетиленового и кислородного), то их задача – снижать давление газов до необходимых показателей. Оба приспособления имеют практически одинаковую конструкцию, в основе которой лежит подпружиненный вентиль. В них же установлены по два манометра, один из которых показывает давление внутри баллона, второй давление газа после редуктора, то есть, на горелке.
Показатели давления после редуктора должны быть такими:
- Кислород – 2,5-3,0 атм.
- Ацетилен – 0,3-0,7 атм.
Данные показатели не являются абсолютными, потому что газосварка используется для соединения разных по толщине металлов. И чем толще заготовки, тем больше давления газов должно быть на горелке. К тому же резка металла автогеном также производится при повышенных показателях давления.
Пламегасители или обратный клапан – это устройство, которое защищает от обратного удара. Их устанавливают сразу после редукторов, к нему же подключаются и сами шланги. Что значит, обратный удар.
Существуют ситуации, когда ацетилен начинает подниматься по кислородному шлангу, достигая его редуктора. Если в этом месте произойдет смешивание двух газов, то это гарантия большого взрыва. Избежать этого помогают пламегасительные клапаны. Кроме этого существуют определенные действия самого сварщика, обеспечивающие безопасность работы автогеном. Но об этом чуть ниже.
Теперь о шлангах. Какие к ним предъявляются требования.
- Это резиновые изделия с тканевым кордом внутри.
- Цвет кислородного шланга – синий, ацетиленового – красный. Менять их местами категорически запрещается.
- Соединяются они к устройствам сварочного оборудования только на штуцеры через ниппели.
- Часто используемые шланги имеют внутренний диаметр 9 или 12 мм.
- Минимальная их длина – 8 м, максимальная – 20 м.
- Комплект шлангов – это сдвоенная конструкция из ацетиленового и кислородного.
Горелка – самый важный элемент сварочного оборудования, где происходит смешивание двух газов, и где смесь выходит наружу со сверхзвуковой скоростью. Шланги к горелке подсоединяются посредству штуцеров. Выше по ручке располагаются вентили, с помощью которых регулируется подача каждого газа. При этом кислород проходит через инжектор, в котором за собой тянет ацетилен. Вот почему устанавливается давление ацетиленового редуктора, равным атмосферному давлению или чуть выше.
Техника сварки
Очень важный момент – это правильно поджигать газовую смесь и отключать ее. Подключение делается вот в такой последовательности.
- Сначала открывается на горелке кислородный вентиль.
- Затем ацетиленовый.
- Горелка отводится в сторону и поджигается.
- При этом пламя будет иметь красный оттенок, оно будет длинным, и обязательно будет коптить.
- Чуть больше открывается подача кислорода и уменьшается подача ацетилена. Визуально можно проконтролировать настройку, пламя должно стать синеватым.
Выключается горелка в обратной последовательности: сначала закрывается ацетиленовый вентиль, после 10 секунд кислородный. Именно такой порядок отключения подачи газов обеспечивает безопасность эксплуатации сварочного оборудования. То есть, предотвращается возникновения того самого обратного удара.
Что касается ведения процесса сварки, то его можно проводить слева направо или наоборот. Первый вариант – это когда горелка движется вдоль сварочного шва, а за ней перемещается присадочная проволока. Второй вариант – проволока движется впереди горелки. Первый вариант предпочтительнее, потому что сварочный стык сначала прогревается, а затем в него поступает расплавленный металл проволоки. При этом пламя оттесняет из зоны сварки кислород и азот, которые негативно сказываются на качестве конечного результата.
Качество сварного шва – это не только техника и правильно выбранные параметры давления газов. Это достаточно большой список дополнительных критериев, зависящих в основном от толщины свариваемых заготовок. А именно:
- толщина используемой проволоки;
- правильно подобранный диаметр сопла горелки;
- скорость движения горелки вдоль шва;
- скорость подачи проволоки в зону сваривания;
- процентное содержание каждого газа в подаваемой смеси.
При этом необходимо учитывать, что температура в зоне сварки при использовании ацетиленовой горелки в несколько раз меньше, чем при сварке электродами. Поэтому сварка автогенным способом должна проводиться медленнее. А соответственно сам процесс должен производиться более аккуратно. В противном случае дефектов в сварочном шве не избежать. К примеру, может образоваться не проваренный пласт, который сварщики называют холодным. Могут появиться поры, включения оксидного типа или подрезы. Нередко встречаются и зазубрину у самого корня шва.
Техника безопасности
- Перемещать баллоны можно только на специальном транспорте.
- Расстояние от баллонов до производственных и жилых зданий – минимум 10 м.
- Хранить их можно только в металлических шкафах с отверстиями, шкаф должен устанавливаться на улице и быть всегда под замком.
- Сварка проводится вдали от взрывоопасных и легковоспламеняющихся веществ.
- На месте сварки должен всегда присутствовать огнетушитель.
- В процессе эксплуатации постоянно производится проверка на предмет обнаружения протечек газа.
Автогенная технология сваривания металлов является более простой. Немного опыта, и уже можно варить, не оглядываясь на мастера. Вот почему считается, что это начальная школа для сварщика.
Газовая сварка – вид сварки плавлением, при котором источником нагрева служит теплота, выделяемая в процессе горения смеси горючих газов.
Метод подходит для соединения почти всех металлов, используемых в технике. Применяется в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, при выполнении ремонтных работ.
ГОСТы
Вся информация, относящаяся к газовой сварке и применяемым материалам, изложена в ГОСТах, которые необходимо выполнять.
Некоторые стандарты:
- Термины и определения : ГОСТ Р ИСО 857-1-2009 – определение термина «газовая сварка.
- Сварочные материалы : ГОСТ 5457-75 – технические условия на ацетилен газообразный и растворенный технический, ГОСТ 3022-80 – технический водород.
- Газовая сварка и резка : ГОСТ 29090-91 – требования к материалам для газовой сварки.
Принцип работы
Ацетилен – соединение углерода с водородом. Бесцветный, с резким специфическим запахом горючий газ, взрывоопасный. Работа с газом требует осторожности и соблюдения мер техники безопасности.
Транспортировка баллонов
Заменители ацетилена
Сварка металлов, имеющих температуру плавления ниже стали, может осуществляться с использованием газов–заменителей. Например: пропан, метан, водород.
Пропан – технический газ без цвета, имеет резкий запах, тяжелее воздуха . Для сварки используют пропан-бутановую смесь, содержащую 5-30% бутана. Температура пропан-кислородного пламени достигает 2400 °С.
Метан-кислородная смесь почти без запаха . Пламя имеет температуру 2100-2200 °С, поэтому такой горючий газ применяют ограниченно.
Водород – легкий горючий газ без запаха, бесцветный . В определенных пропорциях с кислородом и воздухом может образовать взрывоопасную смесь. Поэтому обязательно соблюдение правил безопасности при работе с газом. Водород для сварки находится в стальных баллонах зеленого цвета. Имеет газообразное состояние. Пламя водородно-кислородное имеет синий оттенок. Нечеткие очертания его зон затрудняют регулировку.
Виды пламени и их использование
Состав горючей смеси влияет на внешний вид и температуру сварочного пламени. Оно имеет 3 зоны: ядро, восстановительную (среднюю), факел-окислительную. Ядро включает механическую смесь нагретого до высокой температуры кислорода и разложенного ацетилена.
В зависимости от пропорции ацетилена и кислорода различают 3 вида пламени:
- окислительное ;
- восстановительное ;
- с повышенным содержанием горючего газа .
Окислительное
Пламя формируется при увеличении подачи в горелку кислорода или уменьшении количества ацетилена. На 1 объемную часть ацетилена должно приходиться 1.3 и более части кислорода. Характерные черты:
- Укороченное заостренное ядро бледной окраски с расплывчатыми очертаниями границ.
- Сокращение длины средней зоны и факела .
- Окраска пламени – синевато-фиолетовая.
- Горение происходит с шумом .
- Температура пламени превышает норму .
Этот тип пламени применяется для соединения низкоуглеродистой стали и сварки латуни.
Восстановительное (нормальное)
Соотношение ацетилена к кислороду может находиться в пределах от 1:1 до 1:1.3. В пламени происходит образование углерода и водорода, благодаря которым металл раскисляется и восстанавливается. В таких условиях формируется однородный без газовых пузырей и пор.
Ядро пламени – светлое, восстановительная зона и факел имеют более темный оттенок. При увеличении давления кислорода ядро удлиняется. Факел имеет температуру намного ниже восстановительной зоны. Нормальное пламя используют для сваривания большинства видов .
С повышенным содержимым горючего газа
Имеет название – науглероживающее или ацетиленистое пламя. Для него характерно увеличение подачи ацетилена или уменьшение кислорода. На 1 часть ацетилена берется 0.95 и менее части кислорода. Характерные признаки:
- увеличение размеров зоны сгорания ;
- расплывчатость очертаний ядра , возникновение на его конце зеленого венчика;
- посветление восстановительной зоны почти до ее соединения с ядром;
- пожелтение пламени .
Результатом избытка ацетилена является его неполное сгорание, пламя коптит из-за недостатка кислорода. Излишек ацетилена разлагается на углерод и водород. В расплавленный металл переходит углерод. Результат – науглероживается металл шва.
Пламя с небольшим избытком горючего газа используют для сварки магниевых и алюминиевых сплавов, чугуна.
Характеристика методов газовой сварки
Существует 2 способа:
- правый ;
- левый .
Правый
Это метод, при котором сварка выполняется слева направо. Направление:
- сварочного пламени – сваренный участок шва;
- присадочной проволоки – вслед за горелкой.
Мундштуком горелки совершаются небольшие поперечные колебания.
По сравнению с левым способом:
- производительность сварки на 20-25% выш е;
- качество сварного шва лучше ;
- расход газов меньше на 15-20% .
Рассеивание теплоты пламени меньше по сравнению с левым методом, в связи с чем угол раскрытия шва составляет 60-70°, что способствует уменьшению количества наплавляемого материала, расхода проволоки и снижению коробления изделия.
Способ целесообразен при соединении элементов, имеющих большую теплопроводность и деталей, толщина которых превышает 5 мм.
Левый
Способ заключается в передвижении:
- горелки справа налево ;
- присадочной проволоки – перед пламенем, которое направлено на несваренную зону шва.
Кромки основного металла перед началом сварочных работ подогревают, что способствует хорошему перемешиванию сварочной ванны.
Левый способ применяют для соединения элементов из легкоплавких и тонких (до 3 мм) металлов.
Схема способов сварки
Характеристика технологий
Различают разные техники наложения сварочных швов:
- многослойную ;
- валиком ;
- ванночками ;
- окислительным пламенем .
Многослойная
Применение – выполнение ответственных соединений. Сварочные работы проводятся проходкой коротких участков. Условие – несовпадение стыков швов в отдельных слоях.
Перед наложением очередного слоя поверхность предыдущего очищается от шлаков и окалины с помощью проволочной щетки.
Преимущества способа по сравнению с однослойной сваркой:
- меньшая зона нагрева ;
- обеспечение отжига нижерасположенных слоев ;
- проковка каждого слоя .
Недостаток: большой расход газов.
Валиком
Соединяемые элементы устанавливают вертикально с зазором в полтолщины листа. Пламенем расплавляют кромки с одновременным образованием круглого отверстия. Его нижний участок на всю толщину металла заплавляют присадочным материалом. Пламя переносят выше, оплавляют кромку отверстия вверху, а на его нижнюю часть накладывают следующий слой материала. Этапы повторяют до окончания формирования сварочного шва.
Если металл имеет толщину 6-12 мм, работы одновременно проводятся с двух сторон двумя сварщиками.
Шов имеет форму сквозного валика, который соединяет . Металл шва – плотный, не имеет дефектов.
Ванночками
Метод применяется при сварке низколегированной и низкоуглеродистой стали до 3 мм толщиной, когда требуется получение угловых соединений и встык. Используется присадочная проволока.
В момент образования на шве ванночки диаметром 4-5 мм в нее направляют конец проволоки, расплавляют ее небольшой участок, после чего перемещают в восстановительную зону . Одновременно мундштуком совершают круговое движение для перехода в рядом расположенную на шве зону новой ванночки. Она должна перекрывать на 1/3 диаметра предыдущую ванночку.
Чтобы избежать окисления, конец проволоки удерживать в восстановительной зоне. Нельзя допускать погружения ядра в ванночку с целью недопущения науглероживания металла шва.
Окислительным пламенем
Метод используется для сварки низкоуглеродистой стали. Цель – повышение производительности сварочного процесса на 10-15%.
Состав пламени β = 1.4. Избыток кислорода при сварке сталей способствует окислению металла шва , поэтому он получается хрупким и имеет поры. Поэтому при работе с целью раскисления окислов железа в сварочной ванне используют присадочные проволоки с повышенным составом кремния и марганца. Например: Св 08Г, Св 08Г2С, Св-12ГС.
Преимущества и недостатки
К положительным качествам газовой сварки относятся:
- простота ;
- недорогое оборудование ;
- возможность регулирования скорости нагрева и охлаждения свариваемого металла;
- прочные и плотные сварные швы .
Недостатки:
- снижение производительности процесса при увеличении толщины свариваемого материала;
- обширная зона нагрева ;
- высокая стоимость горючего газа по сравнению с электроэнергией;
- сложности механизации и автоматизации процесса .
Авторы статьи уверенны, что если Вы ни разу не варили газосваркой, то самостоятельно пользоваться газосваркой равносильно игре в Русскую рулетку самому с собой (в лучшем случае), самое страшное произойдет, если пострадают ни в чем не повинные люди.
Сам процесс сварки
- Открываем кислородный кран, затем ацетиленовый кран и поджигаем пламя на горелке. Если шланги с газом полностью отсоединялись от баллонов и горелки, то пламя может зажечься не сразу, т.к. газ должен дойти до горелки по шлангам, а это занимает какое-то время;
- Регулируем пламя горелки до нужной температуры (3150°С) - делается на основании практического опыта;
- Подносим пламя к свариваемому металлу и прогреваем его до бела;
- Сварку производим специальными сварочными электродами, расплавляя их, заполняя расплавом зазор между свариваемыми деталями;
- Сваренную деталь опускаем в ведро с водой, чтобы охладить металл;
- Сбиваем молотком образовавшийся шлак, проверяем качество сварки, если есть не сваренные места - свариваем их.
Простые правила, которые необходимо соблюдать при обращении с газовыми баллонами:
- Транспортирование баллонов с газом возможно только лишь на специальном транспорте, оборудованном для перевозки особо- и взрывоопасных материалов;
- К кислородному баллону (кислородный баллон - синего цвета, ацетиленовый баллон - белого цвета) не должно быть доступа горюче-смазочных материалов, особенно масла. В случае утечки газа в месте, где присутствует ГСМ - произойдет сильный взрыв;
- Во время сварки баллоны со сваркой должны располагаться на расстоянии не менее 10 метров от жилых или общественных зданий и сооружений;
- Баллоны с газом после сварки должны храниться в закрываемом на замок стальном вентилируемом шкафу на открытом воздухе, вне доступа людей с отсоединенными шлангами;
- Не хранить баллоны внутри жилых и общественных зданий;
- Во время сварки нужно быть предельно внимательным и периодически проверять нет ли утечки газа (хотя бы слушать нет ли шипения на редукторах);
- Соблюдать элементарные противопожарные мероприятия:
- сварку производим вдали от легковоспламеняющихся материалов
- рядом со сварщиком должен стоять огнетушитель.
Для газосварки понадобятся:
- Заправленный баллон белого цвета с ацетиленом с новой прокладкой для манометров (прокладка выдается на заправочной станции вместе с заправленным баллоном);
- Заправленный баллон с кислородом синего цвета;
- Редуктор с манометрами для баллона с ацетиленом со струбциной;
- Редуктор с манометрами для кислорода;
- Соединяющие шланги для ацетилена и кислорода;
- Горелка газо-кислородная (сам резак);
- Сварочные электроды или сварочная проволока (омедненная, неомедненная, низкоуглеродистая и др.);
- Ведро с холодной водой рядом с рабочим местом;
- Очки для газосварки;
- Сварочные перчатки, куртка, штаны, шапка;
Обратка
Это явление, которое происходит в случае если ацетилен начинает перетекать внутрь шланга с кислородом, при котором реакция горения может происходить даже в, казалось бы, закрытом от воздуха месте. Ацетилен начинает "подниматься" по кислородному шлангу до тех пор, пока не дойдет до самого баллона. Если "обратка" дошла до баллона с кислородом - произойдет очень сильный взрыв, при котором никто не застрахован от серьезных травм в радиусе 50 метров.
Как понять, что начался такой процесс?
Во время сварки происходит сильный хлопок, при котором брызги свариваемого раскаленного металла разлетаются в разные стороны и, как правило, пламя гаснет, но не всегда. Когда такое произошло - быстро закрываем ацетилен (красный рычажок на резаке), затем резко открываем кислород (синий рычажок на резаке) продувая таким образом шланг в течении 3-5 секунд.
После этого можно продолжать сварку.
Еще раз:
если не умеете варить - не беритесь. Без руководства опытного сварщика - это опасно для жизни Вашей и окружающих Вас людей.
Используется больше 100 лет и технология газовой сварки до сих пор актуальна в деле сварки металлов.
После появились новые виды и оборудование для сварки — дуговая, с электродом, портативная — полуавтоматом и в защитных средах (к примеру, сварка в углекислом газе), потому технология газовой сварки отошла на второй план, особенно в промышленности.
Газовое сваривание идет посредством плавления материалов и металлов, образующих гомогенную структуру: материалы плавятся и после соединяются.
Газ горит, как смесь в присутствии очищенного кислорода.
Имеет следующие преимущества:
- Простой тип сварки/резки, дорогостоящий сварочный аппарат не требуется (если только не сварка полуавтоматом или электродом);
- Газ/смесь для сварки/резки можно приобрести без проблем;
- Газовая сварка не нуждается в мощном источнике энергии и защитных средах (по ситуации);
- Пламя/смесь можно контролировать – менять его мощность, виды, регулировать нагрев деталей при сварке и для резки.
Не лишена и недостатков:
Малая быстрота нагрева металлов горелкой (полуавтоматом выгоднее).
Газовая сварка выдает широкую зону тепла;
Тепло сильно рассеивается, плохо концентрируется, нежели при дуговой;
Заметный минус кроется в цене топлива/электричества. Конечно, аппарат дуговой сварки или сварки электродом расходует электричество нещадно, но при подсчете окажется все равно дешевле того же ацетилена и кислорода;
Плохая тепловая концентрация снижает результативность газовой сварки/резки с возрастанием толщины: при толщине 1 мм темп составит приблизительно 10 метров в час, а при 1 см толщины — всего 2 метра в час. Потому для деталей от 5 мм используется дуговой метод или сварка полуавтоматом/электродом;
Плохо механизируется. Автоматическая происходит при сварке труб с тонкой стенкой в продольном шве при работе многопламенной горелки, и то только в некоторых операциях (производство тонкостенных полых резервуаров, газовая сварка труб небольшого диаметра, газовая сварка алюминия, газовая сварка чугуна, различных их сплавов).
Компоненты сварки
В настоящее время используют различные газы, какой из них выбрать и как применять, опишем ниже.
Кислород
Газ для сваривания и резки, не имеет цвета и запаха. Способствует быстрому воспламенению паров горючих материалов.
Сварочный кислород выступает как катализатор плавления/резки металлов и входит в смесь с горючим газом.
Кислород хранится в баллоне под постоянным давлением, вследствие контакта с маслом самовоспламеняется.
Лучшая мера предосторожности – убрать газовые баллоны для сварки в закрытое от солнца и контакта место, тщательно очистить от пыли, грязи и не прикасаться к нему пропитанными чем бы то ни было перчатками.
Сварочный кислород получается из обычного воздуха, какой был отделен от СО2 и Н2О в воздухоразделительной установке. Существует 3 сорта кислорода, используемого в сварке: высший (99.5%), 1 и 2 сорта (99.2 и 98.5 процентов соответственно).
На остаток приходится смесь Ar и N.
Ацетилен
Ацетилен – смесь H и O, бесцветный газ для сварки с небольшим присутствием NH4 и H2S.
Если давление превышает 1.5 кг/см² и температура превышает 400°С, то смесь может взорваться.
Получается через диссоциацию жидких углеводородов под действием электричества.
Чаще всего в баллоне при диссоциации карбида кальция водой.
Заменители ацетилена
Правило гласит: чтобы сварочный процесс свершился, температура на выходе должна быть в 2 раза выше, чем порог плавки металла.
Как замена используются водород, метан, пропан, керосиновые пары, но температура их горения находится в пределах 2400-2800 градусов, что меньше 3150 градусов при горении ацетилена.
Основное преимущество вышеуказанных газов заключается в дешевизне производства.
Однако применение заместителей диктовано характером нагрева и плавящимся металлом.
К примеру, сталь требует виды проволоки с марганцем и кремнием, которая раскисляет ее, а плавящимся цветным металлам нужен флюс.
Еще один минус – не все виды газов имеют высокую теплопроводность.
Проволока и флюс
Проволока и сварочный флюс – неотъемлемое оборудование для газосварки, которое необходимо для надежного шва.
Проволока может быть только без краски и масла, коррозии, при этом порог ее плавления равен или ниже порога плавления металлов.
В ее отсутствие выручит тонкая полоска тех же металлов, которые свариваются.
Сплавы Cu, Mg, Al и металлы вообще во время сварки производят окислы, они относятся к соединениям, плавящимся при большей температуре, нежели сам металл.
Они накрывают металл тонким трудно плавящимся покрытием, усложняя сварку.
Плавящимся металлам требуется присутствие защитных флюсов.
Плавящимся флюсом делается нанесение непосредственно на металл или проволоку до сварки, плавится и выдает плавкий шлак, какой покрывает плавленый металл поверхностно.
Борная кислота и бура выступают в роли защитных флюсов.
Углеродистая сталь варится без добавок, а газовая сварка чугуна, меди и стали требует как раз защитных флюсов.
Газосварочное оборудование для металлов состоит из нескольких категорий (см. видео):
- Водяной затвор. Нужен для защиты генератора ацетилена и трубы от обратной тяги огня из горелки. Затвор – главный оборудование поста, он должен быть исправным и наполняться водой вровень с краном. Затвор стоит между горелкой/резаком и газопроводом/генератором ацетилена;
- Газовый баллон. Баллон имеет конусную резьбу на отверстии, на которую ставится закрывающий вентиль. Снаружи баллон имеет условный цвет по роду газа: голубой – кислород, белый – ацетилен, зелено-желтый — водород, красный — прочие газы. Верхняя часть баллона никогда не красится (нельзя допускать контакта газа с маслом в краске). Для ацетилена можно использовать вентиль, который сделан из любого металла, кроме меди – ацетилен с медью образует взрывоопасную ацетиленовую медь;
- Редуктор. Редуктор снижает давление выходящего газа. Редуктор бывает одно- или двухкамерный, причем двухкамерный редуктор держит более стабильное давление. Бывает редуктор прямого действия и редуктор обратного действия. Кстати, для кислорода и ацетилена есть свой отдельный редуктор. Любой редуктор одновременно является клапаном сброса давления. Редуктор в сварке сжиженным газом имеет оребрение во избежание вымерзания газа при выходе;
- Шланги. Шланги для горючего газа имеют сплошную линию из красного цвета, как обозначение. Такие шланги работают при давлении до 6 атм. Это шланги 1 класса, шланги 2 класса нужны для передачи горючей жидкости (бензин, керосин). Эти шланги имеют желтую полосу по всей длине. Шланги 3 класса – это шланги синего цвета, они работают при давлении до 20 атм;
- Горелка. Это оборудование смешивает газы, выпускает из мундштука под нужным давлением смесь, которая плавит металлы. Бывают безинжекторный и инжекторный виды, причем последний более распространен. В аппарат входят: мундштук, ниппель, наконечник, камера-смеситель, гайки, инжектор, корпус с рукоятью и ниппель для газов. Горелка бывает микромалой, малой, средней и большой мощности (в зависимости от максимально пропускаемого и сжигаемого объема газов в единицу времени). В случае работы полуавтоматом пламени нет как такового;
- Пост. Пост для сварки – надлежаще обустроенное место для работы. Пост представлен в виде стола с тумбами и местами для хранения инструмента. Там удобно будет хранится оборудование для сварки, шланги. Пост бывает с поворотной или неповоротной столешницей. Пост поворотный нужен для мелкой работы. Но для работы в большом цеху используется передвижной пост или стационарный, предустановленный пост. ГОСТ требует снабдить пост вытяжкой или постоянным доступом воздуха, так как газосварочное оборудование выделяет опасные пары при плавке. Пост улучшает качество труда – пост не позволяет постоянно нагибаться и стоять в непривычной позиции (на видео представлен образцовый пост для работы).
Технология сварки
Редуктор меняет состав смеси из кислорода и газа (не только ацетилена) — так сварщик меняет характер пламени.
Так получаются 3 типа пламени: восстановительное (для почти всех металлов + для работы в защитных средах), окислительное (обязательна проволока с кремнием и марганцем), с избытком газа (для прочных сплавов).
Металл плавится с небольшим объемом ванны и заметной локализацией тепла, металл плавится довольно быстро и также скоро остывает.
При плавке в ванне проходит восстановление и окисление, причем алюминий и магний окисляются легче всего.
Так как окислы этих металлов не восстанавливают H и CO2, требуется пользоваться флюсом.
Никельные и железные окислы напротив – восстанавливаются легко, потому флюсы для них не требуются.
Вдоль шва расположена зона частичной плавки, в ней прочность меньше, чем в шве, потому в данной точке соединение чаще всего разрушается.
Каждый участок после этого порога при нагревании имеет более нормальную структуру с мелкими зернами.
Для повышения качества шва и всей каймы вокруг него применяется термическая ковка шва или нагрев той же самой горелкой:
Сварка углеродистой стали. Сталь низкоуглеродистая варится любым газом, не только ацетиленом. Углеродистая требует вносить в плавку стальную проволоку с малой углеродной концентрацией: часть Mn, Si и C выгорит, шов получится с большими зернами и прочность его сравняется с общей по данной детали;
Сварка легированной стали. Теплопроводность такого типа стали ниже, чем у низкоуглеродистой, потому она коробится. Низколегированная сталь варится довольно легко: нужно лишь оптимальное пламя и добавка проволоки. Нержавеющая сталь с хромом и никелем варится пламенем мощностью 75 дм3 в присутствии проволоки СВ-02Х10Н9, СВ-06-Х19Н9Т. Нержавеющая жаропрочная сталь требует использовать проволоку с никелем и хромом (21 и 25 процентов соответственно), коррозийно-стойкая сталь требует проволоку с 3% молибдена, 11% никеля и 17% хрома;
Газовая сварка чугуна. Варка идет науглероживающим пламенем, иначе окисление вызовет появление в шве зерен хрупкого белого чугуна из-за пиролиза кремния;
Сварка меди. Медь требует больше пламени по мощности и температуре в силу своей выдающейся теплопроводности. К тому же она весьма текуча в плавленом виде, потому нельзя оставлять промежуток меж кромок. В качестве присадки подходит проволока той же меди без примесей, а для раскисления используется флюс;
Сварка латуни. Латунь проще и быстрее варится именно газовым методом. Правда цинк в ее составе быстро улетучивается при 900 градусах, из-за перегрева шов получается с порами. Потому при нагревании и сварке нужна сверхподача кислорода (больше на 30-40%) и латунная проволока как присадка;
Сварка бронзы. Применяется восстановительное пламя, которое не выжигает олово, алюминий и кремний из металлов. Как присадка используется проволока с составом, схожим с бронзой, причем иногда используется до 0.4% кремния для раскисления.
Сварка полуавтоматом
Сварка полуавтоматом осуществляется проволокой, что делает данный метод вариацией на тему привычной электродуговой сварки/сварки электродом и отчасти газовой, в которой между свариваемой деталью и электродом возникает дуга.
Сопротивление электрода ниже сопротивления дуги, потому дуга получает больше тепловой энергии (плазмы), что заставляет оплавляться деталь вместе с электродом, что и дает сварную ванну.
Жидкий металл остывает, кристаллизуется и получается шов. Весь процесс сварки полуавтоматом можно увидеть на видео.
Основные компоненты аппарата-полуавтомата – защитный газ и электрод.
Сварка полуавтоматом начинается всегда с настройки:
- Включить аппарат, дождаться запуска;
- Продеть проволоку через рукав – шланг, ведущий к горелке;
- Поставить на редукторе требуемое давление, открыв вентиль в баллоне;
- Выбрать нужную скорость подачи газа по маховику;
- Выбрать рабочее напряжение дуги, силу тока;
- Поставить горелку под углом и начать варить.
При сварке полуавтоматом важно учитывать целый ряд параметров: угол работы проволоки с плавящимся материалом, ее вылет, расход СО2, напряжение дуги, ее полярность, сила тока.
На каждый показатель есть свой ГОСТ. ГОСТ имеется как на газосварочное оборудование и аппарат, так и каждый элемент должен иметь свой ГОСТ:
- ГОСТ 13861-89 — редуктор, давление и общие технические условия;
- ГОСТ 30829-2002 — ацетиленовый генератор;
- ГОСТ 9356-75 — шланги на сварочный аппарат;
- ГОСТ 949-73 — баллоны для газов;
- ГОСТ 1077-79 и ГОСТ 29091-91 — универсальные и инжекторные типы горелок;
- ГОСТ 21449-75 — проволока для присадки.
Техника безопасности при газовой сварке очень важна. Без знаний по технике безопасности приступать с газосварке строго запрещено!