Особенности и основные способы газовой сварки

Газовая сварка основана на соединении металлических деталей за счет оплавления поверхностей под воздействием высоких температур горения газовой смеси. Суть метода состоит в оплавлении кромок соединяемых материалов при воспламенении кислорода и горючего газа. Расплавленный металл и присадочный материал образуют сварочную ванну. В процессе остывания на застывшей поверхности формируется сварочный шов.

Виды газов, подходящих для сварки

Проведение работ осуществляется с использованием газов, которые легко воспламеняются в присутствии кислорода. На первом месте стоит ацетилен, дающий температуру от 3200 до 3400° C. Второй по востребованности является пропан с температурой горения 2800° C. К альтернативным вариантам относятся:

• метан;
• водород;
• пары керосина;
• сжиженный светильный газ.

С их помощью сварка практикуется реже, чем с ацетиленом и пропаном. Причиной тому служит низкая температура пламени, подходящая только для цветных металлов: меди, латуни, бронзы и других.

При использовании кислородных баллонов необходимо соблюдать предельную осторожность из-за высокого давления внутри них. Чистый кислород – очень сильный окислитель, который при взаимодействии с углеводородами вызывает возгорание с большим выделением тепла, что провоцирует взрыв.

Виды присадочной проволоки

Выполнение сварочного шва не обходится без использования присадок. Они обеспечивают геометрию, повышают эксплуатационные характеристики и гарантируют отсутствие дефектов. Для работ используют следующие виды проволоки.

• Порошковая. Подходит для углеродистой стали, подвергающейся впоследствии термической обработке.
• Алюминиевая. Применяется для сварки заготовок из аналогичного материала.
• Нержавеющая. Используется для легированных сталей.
• Омедненная. Подходит для высоколегированных сплавов.
• Стальная. Такой проволокой свариваются низко и среднелегированные металлы.

Применение флюса

Защитить внешнюю поверхность сварочной ванны от негативного воздействия внешних факторов помогает использование флюсов. Они обеспечивают формирование сварного шва и получение требуемых свойств наплавленного материала. Использование данного расходного материала оказывает на сварочный процесс ряд положительных эффектов.

• Интенсивное плавление металла.
• Стабильность горения дуги.
• Снижение потери энергии.
• Оптимизация расхода посадочного материала.
• Формирование поверхности сварного шва.
• Получение требуемых свойств наплавленного материала.

В качестве составляющих флюсовых смесей используют буру и борную кислоту. Они наносятся на присадочную проволоку или непосредственно на сварные заготовки. Данный материал не используется при сварке углеродистой стали. Без него не обходится работа с медью, алюминием и их сплавами.

Состав комплекта сварной установки

В стандартный набор для сварных работ входит следующее оборудование.

• Водяной затвор. Его задача обеспечивать защиту всех элементов от обратной тяги огня.
• Газовый баллон. Емкости, окрашенные в соответствии с нормативами для содержащегося в них газа. Краска не наносится на их верхнюю часть, для исключения контакта ее компонентов с содержимым баллона.
• Редуктор. Он может быть прямого и обратного действия, и предназначен для регулировки давления газа.
• Шланги. По которым подается газ. Они маркируются цветными полосами в соответствии с параметрами давления, при которых проводится работа.
• Горелка. Она обеспечивает смешивание газов и их горение. Мощность горелок зависит от количества горючей смеси, пропускаемой в единицу времени.
• Наконечники к горелке. Это необходимый для работы набор, составляющие которого позволяют сваривать заготовки различной температуры плавления и толщины.

Газовая сварка осуществляется в специально оборудованном месте, оснащенном вытяжной вентиляцией и местом для расположения вспомогательных инструментов.

Способы проведения ручной газовой сварки

Металлические заготовки отличаются по структуре, форме и толщине. В соответствии с этими параметрами применяются разные технологии газосварки. Востребованностью пользуются следующие способы проведения работ.

• Левый. Самый распространенный, применяющийся для металлов с тонкими краями и невысокими температурами плавления. Во время работы горелка продвигается справа налево. Проволока в данном случае располагается перед пламенем.
• Правый. Подходит для изделий с толщиной более 3 мм. с высокими показателями теплопроводности. Присадка в данном случае находится за пламенем, направленным в сторону участка соединения. Это обеспечивает получение качественного шва, сокращение расхода газа и присадочного материала. Скорость процесса возрастает на 20%. При использовании данной технологии применяется проволока, диаметр которой в два раза тоньше металлической заготовки, но не больше 8 мм.
• Применение сквозного валика. Данный способ состоит в постепенном перемещении пламени с верхней кромки изделия и накладыванием слоя расплавленного металла на область нижнего края. Такое соединение имеет форму валика, обладает высокой плотностью, а его структура не имеет пор и неровностей.
• Использование ванночек. Метод образования нескольких ванночек по ходу шва. Постепенное перемещение пламени горелки, когда каждая новая расплавленная зона перекрывает предыдущую на одну треть диаметра присадочной проволоки. Технология применяется при сварке тонких листов, образовании стыковых и угловых швов.
• Многослойная сварка. Дорогой метод с низкой производительностью труда. Данный способ используется для проведения ответственных работ, требующих повышенного качества сварного шва.

В результате многослойного способа происходит отжиг нижних слоев в процессе наплавки верхних. Такая качественная проковка перед нанесением основного шва формирует особо прочное соединение.

Достоинства и недостатки ручной газовой сварки

Преимущества технологии:

• Не нужно использовать дорогое оборудование и дополнительный источник энергии. Это дает возможность проводить работу в различных частях сооружений, зданий и на свежем воздухе.
• Изменением угла наклона пламени можно варьировать его температурой.
• Газовая сварка подходит для спайки чугуна, меди, свинца и латуни.
• Выбор присадки, мощности и вида пламени гарантирует получение качественного и прочного шва.
• Возможность сваривать металлы с различными температурами плавления.
• Не требуется применение специального оборудования: инвертора или полуавтоматического аппарата.
• Расходные материалы и приспособления имеются в продаже.
• Медленное нагревание и охлаждение обрабатываемых поверхностей позволяет избежать деформации и пропала.

Сварка газом позволяет резать и закалять металлы. Качество швов, полученных при ее использовании, может быть выше, чем при электродуговом способе с применением электродов низкого качества.

Проведение сварных работ данным способом имеет свои минусы:

• низкая производительность при толщине металла более 5 мм;
• большая зона нагрева;
• применение взрывоопасных газов;
• отсутствие возможности механизировать работу.

Необходимо учитывать, что газосварку не используют для высокоуглеродистых сталей, соединения тонкостенных заготовок внахлест. Качество швов получаемых данным способом зависит от электродов и флюсов.

Сварка пропаном

Соединение заготовок происходит в сварочной ванне при использовании смеси двух газов. Для выполнения качественного шва рекомендуется соблюдать соотношение трех частей пропана и четырех частей кислорода.

Проволока для присадки располагается под углом 35-45° по отношению к оси шва, пламя под 45-60°. Конец проволоки находится на расстоянии 2-4 мм, ядро пламени на 3-6 мм от ванны. Сваривание заготовок происходит в промежутке между ядром пламени и зоной восстановления. Воздействие высоких температур на обрабатываемую поверхность защищает сварочную ванну от контакта с воздухом.

Существует две техники проведения сварки пропаном.

• Нагревание до высоких температур кромок деталей с последующим оплавлением и соединением.
• Наплавка и напыление с образованием шва. Для насыщения ванны в данном случае применяется проволока из мягкого металла.

Первый способ требует большого расхода пропана для оплавления кромок металла. Поэтому предпочтение отдается второму методу. Сварка посредством наплавки обеспечивает эстетичность и высокую прочность шва.

Достоинства пропаново-кислородной технологии.

• Возможность применять сварку для фигурной резки заготовок, изготовления декоративных изделий.
• Независимость от источников энергии позволяет проводить работы на сельских объектах, площадках, лишенных энергообеспечения.
• Грамотное выполнение процедуры с соблюдением температурных режимов гарантирует получение качественного шва и отсутствие прожогов.
• Мобильное оборудование удобно для перемещения по объектам и транспортировки на дальние расстояния.

К минусам пропанового сваривания относятся низкая производительность работ, большой расход материалов и действие высоких температур на большие участки обрабатываемых зон.

Газовая сварка труб

Монтаж трубопроводных систем не обходится без сварных работ. Использование газа широко применяется для труб до 150 мм в диаметре, изготовления треугольников, отводов и других элементов.

Технология проведения работ

В основе работ с применением газа лежит разогрев кромок труб с помощью пламени и заполнение зазора расплавленным металлом присадочного материала. Выбор горючей смеси проводят в соответствии с температурой плавления обрабатываемого материала. Толщина стыкового шва зависит от толщины стенки, а выпуклость не должна превышать 3мм.

В системе трубопроводов не допускается оплавление стенок, так как образовавшиеся наплывы создают дополнительное сопротивление передвижению газов и жидкостей.

Для повышения качества соединения труб толщиной более 3,5 мм делается скос кромок под углом 35 – 45°. Образование сварного шва осуществляется правым и левым способом. Во избежание попадания расплавленного металла внутрь, острая кромочная часть притупляется.

Соединение заготовок с толщиной менее 3 мм стык делается с зазором до ½ стенки трубы без скоса. В зависимости от назначения трубопроводной системы могут использоваться следующие варианты сваривания:

• с прокладным кольцом без формирования скошенных кромок;
• с раструбом и вставным кольцом;
• внутренней выточкой и скосом.

Сварку труб предназначенных для транспортировки газов и жидкостей запрещено проводить с использованием остающихся подкладных колец.

Соединение заготовок с толщиной более 5 мм осуществляется правым способом, тонкостенных левым. В нижнем положении проводится сварка труб, которые можно поворачивать. Неповоротный стык создается вертикальным или потолочным швом. Для этого сначала обработке подвергается нижняя половина, затем в обратном направлении верхняя часть.

Если приблизиться горелкой к обрабатываемой зоне не возможно, используют сварку с вырезанием козырька. После завершения работы над труднодоступным участком с внутренней стороны, он возвращается в первоначальное положение, и завариваются оставшиеся места соединений.

Ручную газовую сварку труб выполняют в один слой. Ширина шва не должна превышать толщину стенки трубы более чем в 2,5 раза. На обработанной поверхности не допускается наличие наплывов и грубой чешуйчатости.

Описанный способ сварки позволяет сохранить металл от прожигания, дает прочный качественный шов. Он подходит для сварки тонкостенных труб.

Сферы применения

Газовая сварка используется для выполнения следующих задач:

• Соединение различных металлических деталей и конструкций.
• Ремонт поврежденных частей сооружений из металла.
• Наплавка на поверхность для восстановления изношенных элементов, увеличения размеров и прочности деталей.
• Резка заготовок из труб и листов металлопроката.

Меры предосторожности при газовой сварке

Обязательными для выполнения являются следующие требования:

• Хранение баллонов с газами проводится в специальных металлических шкафах, доступ к которым должен быть ограничен.
• Зона проведения сварки в радиусе пяти метров освобождается от легковоспламеняющихся предметов и огнеопасных веществ.
• Специальная огнеупорная одежда, защитные средства для глаз, лица и рук.
• Рабочее место внутри помещения оборудуется системой вентиляции.
• Контроль положения шлангов. Нельзя допускать их скручивания.

Соблюдение технологии и мер безопасности исключает создание аварийных ситуаций. Результатом проводимых работ является качественный и прочный сварной шов.

Используемая литература и источники:

• И. И. Соколов Газовая сварка и резка металлов
• Н. И. Никифоров, С. П. Нешумова, И. А. Антонов Справочник газосварщика и газорезчика
• Статья на Википедии