Ацетиленовая сварка технология

Характеристика и принцип работы газовой сварки. Особенности газов. Технологии и способы сварки

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.

Вся информация, относящаяся к газовой сварке и применяемым материалам, изложена в ГОСТах, которые необходимо выполнять.

1. Термины и определения: ГОСТ Р ИСО 857-1-2009 – определение термина «газовая сварка.
2. Сварочные материалы: ГОСТ 5457-75 – технические условия на ацетилен газообразный и растворенный технический, ГОСТ 3022-80 – технический водород.
3. Газовая сварка и резка: ГОСТ 29090-91 – требования к материалам для газовой сварки.

Принцип работы

Сварка газом принадлежит к термическому классу. Энергоноситель – газ. Процесс работы заключается в нагревании кромок соединяемых деталей до их расплавления. Источник нагрева – высокотемпературное пламя сварочной горелки, образованное в результате сжигания смеси горючего газа с кислородом. Заполнение зазора между кромками выполняется металлом расплавленной присадочной проволоки или за счет расплавления материала кромок основного материала.

Схема газовой сварки

Оборудование

Сварочный пост (рабочее место сварщика) включает:

• кислородные баллоны (хранение запасов кислорода);
• редукторы кислородные, служащие для понижения давления кислорода, поступающего из баллона в горелку;
• ацетиленовые баллоны и редукторы или ацетиленовые генераторы для получения газа из карбида кальция;
• сварочные горелки с набором наконечников;
• шланги (резиновые рукава) для подачи газа и кислорода в горелку;
• принадлежности (очки со светофильтрами, набор ключей, молоток, щетки стальные для очистки материала и сварного шва);
• стол сварочный или приспособление для сборки, закрепления элементов;
• присадочную проволоку;
• при необходимости – сварочные порошки, флюсы.

Примерная стоимость газосварочных аппаратов на Яндекс.маркет

Характеристика и особенности газов

Для нагрева металла необходима смесь горючих газов. Газовая сварка предполагает использование ацетилена или его заменителей в смеси с техническим чистым кислородом.

Нагрев и расплавление металла при газовой сварке требует высокой температуры пламени, превышающей в 2 раза этот показатель металла, который сваривается.

Ацетилен по сравнению с другими газами образует наивысшую температуру пламени – 3050-3150° С, поэтому является основным при газовой сварке.

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:

1. Укороченное заостренное ядро бледной окраски с расплывчатыми очертаниями границ.
2. Сокращение длины средней зоны и факела.
3. Окраска пламени – синевато-фиолетовая.
4. Горение происходит с шумом.
5. 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 металлический шов 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 металлов.

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.

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% выше;
• 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.

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.

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 детали. 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 пламени. 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.

• снижение производительности процесса при увеличении толщины свариваемого материала;
• обширная зона нагрева;
• высокая стоимость горючего газа по сравнению с электроэнергией;
• сложности механизации и автоматизации процесса.

Сущность и режимы газовой ацетиленовой сварки

Газовая сварка является одним из видов и способов соединения металлов и их сплавов под действием высокой температуры. Сегодня поговорим об основах, ее технологии способах и приемах, достоинствах и недостатках. Данная статья будет полезна начинающим газосварщикам желающим освоить эту нелегкую профессию, а также опытным мастерам, желающим подкрепить свои знания в этой области.

Технология газовой сварки

Это такой способ сваривания деталей, во время которого оплавление кромок деталей, присадочной проволоки осуществляют при помощи газовой горелки. Пламя образуется от горения смеси кислорода и ацетилена, кстати, его можно заменить на другие газы. Для этого применяют бутан, ацетилен, бензин, водород и другие вещества. В зависимости от применяемых технических газов принято выделять следующие разновидности газовой сварки:

• ацетилено-кислородная;
• керосино-кислородная;
• бензино-кислородная ;
• пропанобутано-кислородная.

Сущность газосварки заключена в следующем – тепло, выделяемое при горении газовой смеси, плавит края заготовки и присадки, таким образом, формируется сварочная ванна.

Пламя, применяемое для сварки можно разделить на следующие составные части:

• нормальную;
• окислительную;
• восстановительную.

Химический состав присадки для формирования будущего сварочного шва подбирают исходя из того, какой материал сваривают, а его размер зависит от толщины свариваемого металла.

Кислород, находящийся в стальном баллоне, проходит через редуктор, снижающий давление газа и по рукавам, поступает к месту работы. Такой же путь повторяет и горючий газ (ацетилен или его аналоги).

В горелке перемешиваются в нужной пропорции и в момент выхода смеси из нее выполняют розжиг. Пламя в данном случае выполняет сразу три функции:

1. Расплавляет металл,
2. Плавит материал, выполняющий роль присадки;
3. Защищает место, в котором происходит соединение заготовок, от воздействия атмосферного кислорода.

Расход кислорода и газа регулируют с помощью вентилей, установленных на баллонах с газом.

Температура горения достигает своего максимума в восстановительной части пламени. Именно в ней должны располагаться присадка и кромки свариваемых деталей. Если заменить ацетилен, то температура пламени будет снижена.

Подготовка кромок

Важным этапом качественного выполнения шва является правильная разделка кромок, которая зависит от толщины подготавливаемого металла.

Необходимо очистить от грязи, краски, окалины область 20-30 мм от свариваемых поверхностей.

Режимы газовой сварки

Главная характеристика газовой сварки, это мощность пламени. Она зависит от типа металла и ряда других его характеристик, например, теплофизических свойств. Другими словами, чем толще металл, тем больше температура плавления металла, тем выше должна быть температура пламени.

Мощность пламени определяет расход горючего газа и кислорода. К, примеру, при обработке стали или чугуна расход количества газа и толщины металла связан следующей пропорцией:

Va (100–150)*S л/ч, где Va -расход горючего газа, S- толщина металла.

Регулировка данного параметра осуществляется подбором номера наконечника горелки:

Кроме этого, важную роль играет наклон горелки и размер присадки. Таким образом к параметрам и режимам сварки относятся:

1. Мощность пламени и ее характер;
2. Диаметр присадочной проволоки;
3. Скорость сварки, определяемая способами выполнения сварочных швов и положения мундштука относительно плоскости заготовки.

Левый способ

При таком методе сварки деталей, сварщик перемещает горелку справа налево, присадка должна располагаться впереди горелки. Пламя направляется от шва. Это обеспечивает сварщику хороший обзор шва и как результат он может обеспечить равномерность ширины и высоты валика. Такой метод сварки применяют при работе с деталями до 5 мм.

Правый способ

Такой способ предполагает, что сварщик передвигает горелку слева направо. Проволока должна перемещаться за горелкой. Пламя направляется на шов. При таком методе остывание шва длится дольше и качество шва повышается, но вот его внешний вид оставляет желать лучшего, так как сварщик не может толком видеть его формообразование. Такой метод применяют при толщине листа больше 5 мм.

Диаметр присадочной проволоки

Подбор диаметра присадки(dп) осуществляют в зависимости от толщины свариваемого металла (S), а также от способа сваривания: левый или правый.

Основные параметры газовой сварки распространенных типов и составов сталей можно представить в виде таблицы

Положение мундштука горелки

Скорость сварки ацетиленом или плавления металла регулируют изменением угла расположения мундштука относительно плоскости свариваемого металла. Он определяется теплопроводностью, толщиной и родом металла. Толстый металл с высокой теплопроводностью требует большего угла наклона горелки ввиду долгого прогрева и приложения наибольшей мощности пламени для формирования сварочной ванны.

Для понимания характера воздействия пламени на металл при различном положении достаточно взглянуть на рисунок, представленный ниже.

Как видим ,максимальное проплавление происходит при вертикальном положении горелки. Именно поэтому в начале сварки, для лучшего и быстрого прогрева мундштук располагают под углом 90 °, постепенно снижая его в соответствии с толщиной металла.

Важно! Завершающий этап газовой сварки(формирование кратера) совершают на минимальном угле для предотвращения прожига металла.

Движения горелки

В процессе работы сварщик совершает продольные и поперечные движения горелкой. Основным типов является продольное, оно направлено вдоль линии шва, предназначено для заполнения шва металлов. Поперечное движение выполняется для равномерного прогрева кромок металла и предназначено для формирования нужной ширины шва.

В свою очередь, движения присадочной осуществляются такие же колебательные движения, но в противоположную сторону движению конца горелки. Чтобы избежать дефектов в сварочном шве, конец присадки не рекомендуется извлекать из сварочной ванны, особенно из восстановительной зоны пламени.

Вид движения зависит от пространственного положения шва, его геометрических размеров, толщины и рода металла.

Техника наложения швов в различных пространственных положениях

Нижнее положение

Сварка в нижнем положении является наиболее простой, контролировать процесс формирования шва в данном случае проще всего. Снижается вероятность непровара и появления других дефектов. По технике выполнения применяют, как правило, спиралеобразные движения конца мундштука автогена. В разогретую сварочную ванну опускают присадку, делают “петлю” и повторяют операцию. Каждый следующий виток должен перекрывать предыдущий на 1/3 диаметра.

Тонкие листы сваривают встык отбортовкой кромок, т.е. края заготовок подгибаются и свариваются без применения присадочной проволоки. Можно использовать как правый, так и левый способы соединения.

Нахлесточные швы

Выполнять работу следует, по возможности, без перерывов. Если сделали паузу – перед повторным процессом переплавьте закристаллизовавшийся в кратере металл . Сварка производится левым способом с присадочным материалом. В работе с данным типом соединения целесообразнее применять дуговые технологи, как менее затратные и более производительные. Особенно это скажется на больших объемах.

Вертикальное положение

Возможные варианты выполнения вертикальных швов как сверху вниз, так и с подъемом снизу вверх. В первом случае применяется правый способ(применяется при малой толщине металла), во втором методе возможны оба варианта. Требуется определенная сноровка по удержанию сварочной ванны, не допуская ее стекания вниз. Она обеспечивается правильным положением мундштука, а также давлением газового пламени.

При значительной толщине деталей (до 20 мм) заполнение шва металлом следует выполнят двойным валиком. Подготовка кромок в данном случае не требуется, зазор между деталями должен составлять половину от толщины свариваемых заготовок.

Потолочное положение

Требует аккуратности и максимальной сосредоточенности. Перед подачей проволоки разогревают кромки. Когда они начинают плавится, в зон сварочной ванны вводят проволоку. Конец присадки быстро плавится, образуя сварной шов. Удержание металла в сварочной ванне происходит давлением пламени. Варят правым способом в несколько приемов, каждый слой делают небольшим по толщине. Чтобы металл не стекал по прутку, его следует держать ближе к горизонтальной плоскости потолочного шва.

Достоинства и недостатки

Сварка ацетиленом применяется в производстве различного оборудования вот уже порядка ста лет. И надо отметить, что эта технология актуальна, до сих пор несмотря на то, существует множество оборудования для выполнения электрической сварки, в том числе и с применением защитных газов.

Технология газовой сварки обладает рядом преимуществ:

• для выполнения сварки нет необходимости применять сварочные аппараты;
• доступность газовой смеси, ее можно приобрести в специализированных организациях;
• при выполнении сварки газом нет необходимости в источнике энергии и наличия защитной среды, пламя с успехом выполняет эту функцию;
• возможность регулировки расхода газа и соответственно температуры пламени.
• отсутствие сильного разбрызгивания металла;
• отсутствие УФ-излучения – работу выполняют в специальных очках газосварщика.

Между тем, газовая сварка обладает и рядом серьезных недостатков:

• низкая скорость нагрева свариваемых металлов;
• тепло от газовой горелки, в отличие от электродуговой имеет широкое рассеивание по поверхности свариваемых деталей и обладает низкой концентрацией в одной точке.

Экономическая составляющая газовой сварки

Нередки случаи, когда инженер технолог делает выбор в пользу газовой сварки, искренне полагая, что, таким образом, он достигнет экономии денежных средств. Но не все так просто. Да, электродуговая сварка потребляет большое количество энергии, но выполнив простые арифметические расчеты можно убедиться, что расходы на электросварку, при том же объеме работ ниже, чем на газовую. Поэтому перед тем как варить газосваркой, имеет подсчитать во сколько обойдется один метр шва.

Слабая концентрация тепла в процессе газовой сварки оказывает отрицательное влияние на ее результативность. Так, при работе с листовой сталью толщиной в 1 мм, средняя скорость сварки составляет 10 метров в час, в то время как при толщине листа 10 мм, скорость упадет до 2 метров в час. Именно поэтому газовую сварку применяют при работе со сталью толщиной до 5 мм. В остальных случаях применяют электросварку.

Ацетилено-кислородная сварка практически не механизируется. Автоматическая сварка используется при работе с трубами, обладающими тонкой стенкой. Для этого применяют горелки, на которых установлено несколько мундштуков.

Сферы использования сварки

Сварка этого типа отличается от электродуговой плавным разогревом металла. Пожалуй, это и определило сферы ее использования. Сварка газом показывает максимальный эффект при работе со сталью толщиной до пяти миллиметров. Эта технология сварки с успехом используется при обработке цветных металлов. Сварку газом используют для работы с материалами, требующими предварительного прогрева. При выборе газовой сварки, проектировщик должен руководствоваться требованиями ГОСТ.

Сварку газом применяют при проведении ремонтных работ, пайке. С ее помощью проводят восстановление изношенных деталей, например, коленчатых валов. Для этого, на изношенную поверхность наплавляют слой металла. Впоследствии место наплава будет отшлифовано и доведено до необходимого размера.

Ацетиленовая сварка: оборудование, технология, принцип действия

Как варить ацетиленом

Для получения качественных швов и надёжности полученного соединения необходимо соблюдать особенности технологии ацетиленовой сварки. Необходимо следить за основными параметрами сварочного процесса. К этим параметрам относятся:

• интенсивность горения газовой смеси (мощность пламени);
• угол наклона газовой горелки к поверхности скрепляемых деталей;
• диаметр сопла;
• диаметр присадочного прутка.

Первый параметр выбирается на основании данных о физических и механических свойствах свариваемых металлов. Угол наклона задаётся на основании толщины свариваемых элементов. Все остальные параметры выбираются на основании внутренних параметров свариваемых конструкций и внешних условий сварки.

Перед проведением работ необходимо выбрать способ сварки. Этот выбор зависит от условий проведения сварочных работ. Наиболее распространёнными и технологически отработанными считаются следующие способы:

Если сварка ацетиленом выбранных деталей требует наклона горелки к поверхности под углом примерно в 45°, применяют первый способ. В этом случае необходимо обеспечивать круговые движения пламени горелки по отношению к направлению шва.

Применение второго способа наиболее рационально при автогенной сварке деталей из толстой стали. В этом случае необходимо поддерживать постоянную температуру в точке образования шва.

Схема процесса ацетиленовой сварки

Технология с применением флюса является довольно универсальным способом. В этом случае используют электроды, которые имеют более низкую температуру плавления, чем температура плавления самих металлов. Особое распространение получили стержни, выполненные из цветных металлов: латуни или бронзы. Применение соответствующего флюса позволяет провести обезжиривание поверхности образования шва. Это позволяет значительно улучшить эффект диффузии при нагреве и повысить так называемый папиллярный эффект. Карбидная сварка с флюсом значительно повышает качество получаемого соединения.

Используемое оборудование

Кислородная сварка предполагает создание шва за счет создания пламени при горении смеси двух газов ацетилена и кислорода. Поэтому необходимо обеспечить: правильное процентное соотношение этих газов, температуру горения, величину пламени.

Для решения этих технических задач применяется следующее оборудование:

• баллон для хранения кислорода (обычно используют стандартный стальной баллон ёмкостью 40 литров);
• специальная ёмкость для хранения карбида и выработки ацетилена (такие агрегаты называются газогенераторы);
• могут применяться баллоны заправленные ацетиленом в промышленных условиях;
• редукторы контроля давления поступающих газов;
• трубки подачи газов к горелке (должны быть рассчитаны на давление до 16 атмосфер);
• газовая горелка (номер горелки определяет её величину отверстия: самый маленький имеет нулевое обозначение, самый большой пятый).

Сварка ацетиленом и кислородом проводится в различных условиях. С этой целью было проведено разделение всего оборудования на ацетиленовую часть и кислородную часть. Например, редуктор подачи ацетилена выполнен в чёрном цвете, кислорода в синем цвете. Резьбовые соединения ацетиленовой части исполнялись с левосторонним направлением, кислородной с правосторонним направлением. Это снижает возможность ошибки при монтаже, повышает надёжность и безопасность собранного аппарата.

Необходимые инструменты и материалы

Кислородно ацетиленовая сварка предполагает использование следующих инструментов и материалов.

В качестве материалов используется карбид кальция, который попадая в воду, выделяет необходимый ацетилен для сварки. Кислород, заправленный в баллоны. Присадочную проволоку, в зависимости от материалов свариваемых деталей. Ацетилен и кислород должны удовлетворять установленным требованиям.

Кроме основного оборудование рабочее место сварщика должно быть укомплектовано следующими инструментами:

• молоток;
• металлическая щётка (для подготовки места сварки);
• плоскогубцы;
• набор специальных игл (они позволяют производить очистку сопла газовой горелки);
• набор ключей для крепления редукторов к баллонам и переходных штуцеров к шлангам.

Преимущества и недостатки технологии

Любой вид сварки имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам относится следующее:

• процесс ацетиленовой сварки не требует электрического источника энергии;
• аппаратура, необходимая для проведения работ, достаточно мобильна и может быть развёрнута в любом месте (на даче, садовом участке, промышленном объекте, просто на улице);
• допустимость плавного изменения температуры газовой струи за счёт изменения угла наклона горелки по отношению к поверхности свариваемых деталей;
• избегать так называемых прожогов деталей благодаря свободному выбору расстояния между горелкой и швом;
• высокая технологичность при сварке неповоротных швов и небольшого расстояния до ближайших конструкций (например, до стены);
• отсутствует необходимость производить так называемый операционный стык;
• производить работы при различных температурах расплава металлов или сплавов, из которых изготовлены сами конструкции;
• обеспечивается высокое качество сварного соединения;
• не высокая себестоимость на оборудование и материалы.

К основным недостаткам относятся:

• невысокая производительность сварочных работ;
• создание обширной площади нагрева (приводит к изменению механических характеристик металла, из которого изготовлены свариваемые детали);
• работы могут быть выполнены только хорошо подготовленным сварщиком;
• применение горючих газов (ацетилена и кислорода) определяет её высокую взрывоопасность;
• в месте проведения работ наблюдается высокая загазованность, что требует соблюдения особых условий техники безопасности;
• невозможность механизировать и автоматизировать сварочные работы;
• невозможно получить качественное соединение деталей, выполненных из легированных сталей и высокоуглеродистых сталей;
• невозможность производства сварки внахлёст (это приведёт к неконтролируемой деформации металла и образованию отдельных участков с повышенным напряжением).

Процесс ацетиленовой сварки

Несмотря на перечисленные недостатки и высокую взрывоопасность, ацетиленово-кислородная сварка пользуется высокой популярностью при соединении тонкостенных конструкций, деталей из цветных металлов.

Сущность и режимы газовой ацетиленовой сварки

Газовая сварка является одним из видов и способов соединения металлов и их сплавов под действием высокой температуры. Сегодня поговорим об основах, ее технологии способах и приемах, достоинствах и недостатках. Данная статья будет полезна начинающим газосварщикам желающим освоить эту нелегкую профессию, а также опытным мастерам, желающим подкрепить свои знания в этой области.

Технология газовой сварки

Это такой способ сваривания деталей, во время которого оплавление кромок деталей, присадочной проволоки осуществляют при помощи газовой горелки. Пламя образуется от горения смеси кислорода и ацетилена, кстати, его можно заменить на другие газы. Для этого применяют бутан, ацетилен, бензин, водород и другие вещества. В зависимости от применяемых технических газов принято выделять следующие разновидности газовой сварки:

• ацетилено-кислородная;
• керосино-кислородная;
• бензино-кислородная ;
• пропанобутано-кислородная.

Сущность газосварки заключена в следующем – тепло, выделяемое при горении газовой смеси, плавит края заготовки и присадки, таким образом, формируется сварочная ванна.

Пламя, применяемое для сварки можно разделить на следующие составные части:

• нормальную;
• окислительную;
• восстановительную.

Химический состав присадки для формирования будущего сварочного шва подбирают исходя из того, какой материал сваривают, а его размер зависит от толщины свариваемого металла.

Кислород, находящийся в стальном баллоне, проходит через редуктор, снижающий давление газа и по рукавам, поступает к месту работы. Такой же путь повторяет и горючий газ (ацетилен или его аналоги).

В горелке перемешиваются в нужной пропорции и в момент выхода смеси из нее выполняют розжиг. Пламя в данном случае выполняет сразу три функции:

1. Расплавляет металл,
2. Плавит материал, выполняющий роль присадки;
3. Защищает место, в котором происходит соединение заготовок, от воздействия атмосферного кислорода.

Расход кислорода и газа регулируют с помощью вентилей, установленных на баллонах с газом.

Температура горения достигает своего максимума в восстановительной части пламени. Именно в ней должны располагаться присадка и кромки свариваемых деталей. Если заменить ацетилен, то температура пламени будет снижена.

Подготовка кромок

Важным этапом качественного выполнения шва является правильная разделка кромок, которая зависит от толщины подготавливаемого металла.

Необходимо очистить от грязи, краски, окалины область 20-30 мм от свариваемых поверхностей.

Режимы газовой сварки

Главная характеристика газовой сварки, это мощность пламени. Она зависит от типа металла и ряда других его характеристик, например, теплофизических свойств. Другими словами, чем толще металл, тем больше температура плавления металла, тем выше должна быть температура пламени.

Мощность пламени определяет расход горючего газа и кислорода. К, примеру, при обработке стали или чугуна расход количества газа и толщины металла связан следующей пропорцией:

Va (100–150)*S л/ч, где Va -расход горючего газа, S- толщина металла.

Регулировка данного параметра осуществляется подбором номера наконечника горелки:

Кроме этого, важную роль играет наклон горелки и размер присадки. Таким образом к параметрам и режимам сварки относятся:

1. Мощность пламени и ее характер;
2. Диаметр присадочной проволоки;
3. Скорость сварки, определяемая способами выполнения сварочных швов и положения мундштука относительно плоскости заготовки.

Левый способ

При таком методе сварки деталей, сварщик перемещает горелку справа налево, присадка должна располагаться впереди горелки. Пламя направляется от шва. Это обеспечивает сварщику хороший обзор шва и как результат он может обеспечить равномерность ширины и высоты валика. Такой метод сварки применяют при работе с деталями до 5 мм.

Правый способ

Такой способ предполагает, что сварщик передвигает горелку слева направо. Проволока должна перемещаться за горелкой. Пламя направляется на шов. При таком методе остывание шва длится дольше и качество шва повышается, но вот его внешний вид оставляет желать лучшего, так как сварщик не может толком видеть его формообразование. Такой метод применяют при толщине листа больше 5 мм.

Диаметр присадочной проволоки

Подбор диаметра присадки(dп) осуществляют в зависимости от толщины свариваемого металла (S), а также от способа сваривания: левый или правый.

Основные параметры газовой сварки распространенных типов и составов сталей можно представить в виде таблицы

Положение мундштука горелки

Скорость сварки ацетиленом или плавления металла регулируют изменением угла расположения мундштука относительно плоскости свариваемого металла. Он определяется теплопроводностью, толщиной и родом металла. Толстый металл с высокой теплопроводностью требует большего угла наклона горелки ввиду долгого прогрева и приложения наибольшей мощности пламени для формирования сварочной ванны.

Для понимания характера воздействия пламени на металл при различном положении достаточно взглянуть на рисунок, представленный ниже.

Как видим ,максимальное проплавление происходит при вертикальном положении горелки. Именно поэтому в начале сварки, для лучшего и быстрого прогрева мундштук располагают под углом 90 °, постепенно снижая его в соответствии с толщиной металла.

Важно! Завершающий этап газовой сварки(формирование кратера) совершают на минимальном угле для предотвращения прожига металла.

Движения горелки

В процессе работы сварщик совершает продольные и поперечные движения горелкой. Основным типов является продольное, оно направлено вдоль линии шва, предназначено для заполнения шва металлов. Поперечное движение выполняется для равномерного прогрева кромок металла и предназначено для формирования нужной ширины шва.

В свою очередь, движения присадочной осуществляются такие же колебательные движения, но в противоположную сторону движению конца горелки. Чтобы избежать дефектов в сварочном шве, конец присадки не рекомендуется извлекать из сварочной ванны, особенно из восстановительной зоны пламени.

Вид движения зависит от пространственного положения шва, его геометрических размеров, толщины и рода металла.

Техника наложения швов в различных пространственных положениях

Нижнее положение

Сварка в нижнем положении является наиболее простой, контролировать процесс формирования шва в данном случае проще всего. Снижается вероятность непровара и появления других дефектов. По технике выполнения применяют, как правило, спиралеобразные движения конца мундштука автогена. В разогретую сварочную ванну опускают присадку, делают “петлю” и повторяют операцию. Каждый следующий виток должен перекрывать предыдущий на 1/3 диаметра.

Тонкие листы сваривают встык отбортовкой кромок, т.е. края заготовок подгибаются и свариваются без применения присадочной проволоки. Можно использовать как правый, так и левый способы соединения.

Нахлесточные швы

Выполнять работу следует, по возможности, без перерывов. Если сделали паузу – перед повторным процессом переплавьте закристаллизовавшийся в кратере металл . Сварка производится левым способом с присадочным материалом. В работе с данным типом соединения целесообразнее применять дуговые технологи, как менее затратные и более производительные. Особенно это скажется на больших объемах.

Вертикальное положение

Возможные варианты выполнения вертикальных швов как сверху вниз, так и с подъемом снизу вверх. В первом случае применяется правый способ(применяется при малой толщине металла), во втором методе возможны оба варианта. Требуется определенная сноровка по удержанию сварочной ванны, не допуская ее стекания вниз. Она обеспечивается правильным положением мундштука, а также давлением газового пламени.

При значительной толщине деталей (до 20 мм) заполнение шва металлом следует выполнят двойным валиком. Подготовка кромок в данном случае не требуется, зазор между деталями должен составлять половину от толщины свариваемых заготовок.

Потолочное положение

Требует аккуратности и максимальной сосредоточенности. Перед подачей проволоки разогревают кромки. Когда они начинают плавится, в зон сварочной ванны вводят проволоку. Конец присадки быстро плавится, образуя сварной шов. Удержание металла в сварочной ванне происходит давлением пламени. Варят правым способом в несколько приемов, каждый слой делают небольшим по толщине. Чтобы металл не стекал по прутку, его следует держать ближе к горизонтальной плоскости потолочного шва.

Достоинства и недостатки

Сварка ацетиленом применяется в производстве различного оборудования вот уже порядка ста лет. И надо отметить, что эта технология актуальна, до сих пор несмотря на то, существует множество оборудования для выполнения электрической сварки, в том числе и с применением защитных газов.

Технология газовой сварки обладает рядом преимуществ:

• для выполнения сварки нет необходимости применять сварочные аппараты;
• доступность газовой смеси, ее можно приобрести в специализированных организациях;
• при выполнении сварки газом нет необходимости в источнике энергии и наличия защитной среды, пламя с успехом выполняет эту функцию;
• возможность регулировки расхода газа и соответственно температуры пламени.
• отсутствие сильного разбрызгивания металла;
• отсутствие УФ-излучения – работу выполняют в специальных очках газосварщика.

Между тем, газовая сварка обладает и рядом серьезных недостатков:

• низкая скорость нагрева свариваемых металлов;
• тепло от газовой горелки, в отличие от электродуговой имеет широкое рассеивание по поверхности свариваемых деталей и обладает низкой концентрацией в одной точке.

Экономическая составляющая газовой сварки

Нередки случаи, когда инженер технолог делает выбор в пользу газовой сварки, искренне полагая, что, таким образом, он достигнет экономии денежных средств. Но не все так просто. Да, электродуговая сварка потребляет большое количество энергии, но выполнив простые арифметические расчеты можно убедиться, что расходы на электросварку, при том же объеме работ ниже, чем на газовую. Поэтому перед тем как варить газосваркой, имеет подсчитать во сколько обойдется один метр шва.

Слабая концентрация тепла в процессе газовой сварки оказывает отрицательное влияние на ее результативность. Так, при работе с листовой сталью толщиной в 1 мм, средняя скорость сварки составляет 10 метров в час, в то время как при толщине листа 10 мм, скорость упадет до 2 метров в час. Именно поэтому газовую сварку применяют при работе со сталью толщиной до 5 мм. В остальных случаях применяют электросварку.

Ацетилено-кислородная сварка практически не механизируется. Автоматическая сварка используется при работе с трубами, обладающими тонкой стенкой. Для этого применяют горелки, на которых установлено несколько мундштуков.

Сферы использования сварки

Сварка этого типа отличается от электродуговой плавным разогревом металла. Пожалуй, это и определило сферы ее использования. Сварка газом показывает максимальный эффект при работе со сталью толщиной до пяти миллиметров. Эта технология сварки с успехом используется при обработке цветных металлов. Сварку газом используют для работы с материалами, требующими предварительного прогрева. При выборе газовой сварки, проектировщик должен руководствоваться требованиями ГОСТ.

Сварку газом применяют при проведении ремонтных работ, пайке. С ее помощью проводят восстановление изношенных деталей, например, коленчатых валов. Для этого, на изношенную поверхность наплавляют слой металла. Впоследствии место наплава будет отшлифовано и доведено до необходимого размера.