Техника газовой сварки

ТЕХНИКА ГАЗОВОЙ СВАРКИ

ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ГОРЕЛКИ ПРИ СВАРКЕ  

ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ГАЗОВОЙ СВАРКИ 

 

Газовая сварка сравнительно проста, не требует сложного, дорогого оборудования и источника электроэнергии.

Недостатком газовой сварки является меньшая по сравнению с дуговой  скорость нагрева металла и большая  зона теплового воздействия на металл. При газовой сварке концентрация тепла меньше, а коробление свариваемых  деталей больше.

Вследствие сравнительно медленного нагрева металла пламенем и невысокой  концентрации тепла производительность газовой сварки снижается с увеличением  толщины свариваемого металла. Например, при толщине стали 1 мм скорость газовой  сварки составляет около 10 м/ч, при толщине 10 мм - только 2 м/ч. Поэтому газовая  сварка стали толщиной свыше 6 мм менее  производительна, чем дуговая сварка.

Стоимость ацетилена и кислорода  выше стоимости электроэнергии, поэтому  газовая сварка обходится дороже электрической. К недостаткам газовой  сварки относится также взрывоопасность  и пожароопасность при нарушении  правил обращения с карбидом кальция, горючими газами и жидкостями, кислородом, баллонами со сжатыми газами и  ацетиленовыми генераторами. Газовую  сварку применяют при следующих  работах: изготовлении и ремонте  изделий из стали толщиной 1-3 мм; сварке сосудов и резервуаров  небольшой емкости, заварке трещин, вварке заплат и пр.; ремонте литых  изделий из чугуна, бронзы, силумина; сварке стыков труб малых и средних  диаметров; изготовлении изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни и свинца; изготовлении узлов конструкций  из тонкостенных труб; наплавке латуни на детали из стали и чугуна; соединении ковкого и высокопрочного чугуна с применением присадочных прутков  из латуни и бронзы, низкотемпературной сварке чугуна.

Газовой сваркой можно соединять  почти все металлы, применяемые  в технике. Чугун, медь, латунь, свинец легче поддаются газовой сварке, чем дуговой. 

 

ТЕХНИКА ГАЗОВОЙ СВАРКИ

Газовой сваркой можно выполнять  нижние, горизонтальные, вертикальные и потолочные швы. Наиболее трудно выполнять  потолочные швы, так как в этом случае сварщик должен поддерживать и распределять по шву жидкий металл, используя давление газов пламени. Наиболее часто газовой сваркой  выполняют стыковые соединения, реже угловые и торцовые соединения. Газовой  сваркой не рекомендуется выполнять  соединения внахлестку и тавровые, так как они требуют интенсивного нагрева металла и сопровождаются повышенным короблением изделия.

Отбортованные соединения тонкого  металла сваривают без присадочной  проволоки. Применяют прерывистые  и непрерывные швы, а также  швы однослойные и многослойные. Перед сваркой кромки тщательно  очищают от следов масла, краски, ржавчины, окалины, влаги и прочих загрязнений.

В табл. 10 показана подготовка кромок при газовой сварке углеродистых сталей стыковыми швами.

 

 

ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ГОРЕЛКИ ПРИ СВАРКЕ

Пламя горелки направляют на свариваемый  металл так, чтобы кромки металла  находились в восстановительной  зоне, на расстоянии 2—6 мм от конца  ядра. Касаться расплавленного металла  концом ядра нельзя, так как это  вызовет науглероживание металла  ванны. Конец присадочной проволоки  также должен находиться в восстановительной  зоне или быть погруженным в ванну  расплавленного металла. В том месте, куда направлен конец ядра пламени, жидкий металл давлением газов слегка раздувается в стороны, образуя  углубление в сварочной ванне.

Скорость нагрева металла при  газовой сварке можно регулировать, изменяя угол наклона мундштука  к поверхности металла. Чем больше этот угол, тем больше тепла передается от пламени металлу и тем быстрее  он будет нагреваться. При сварке толстого или хорошо проводящего  тепло металла (например, красной  меди) угол наклона мундштука а  берут больше, чем при сварке тонкого  или с низкой теплопроводностью. На рис. 86, а показаны углы наклона  мундштука, рекомендуемые при левой (см. § 4 этой главы) сварке стали различной  толщины.

На рис. 86, б показаны способы  перемещения мундштука по шву. Основным является перемещение мундштука  вдоль шва. Поперечные и круговые движения являются вспомогательными и  служат для регулирования скорости прогрева и расплавления кромок, а  также способствуют образованию  нужной формы сварного шва.

Способ 4 (см. рис. 86, б) применяют при  сварке тонкого металла, способы 2 и 3 - при сварке металла средней  толщины. Во время сварки нужно стремиться к тому, чтобы металл ванны всегда был защищен от окружающего воздуха  газами восстановительной зоны пламени. Поэтому способ 1, при котором  пламя периодически отводится в  сторону, применять не рекомендуется, так как при нем возможно окисление  металла кислородом воздуха.  

 

ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ГАЗОВОЙ СВАРКИ

Левая сварка (рис. 87, а). Этот способ наиболее распространен. Его применяют при сварке тонких и легкоплавких металлов. Горелку перемещают справа налево, а присадочную проволоку ведут впереди пламени, которое направляют на несваренный участок шва. На рис. 87, а внизу показана схема движения мундштука и проволоки при левом способе сварки. Мощность пламени при левой сварке берут от 100 до 130 дм³ ацетилена в час на 1 мм толщины металла (стали).

Правая сварка (рис. 87, б). Горелку ведут слева направо, присадочную проволоку перемещают вслед за горелкой. Пламя направляют на конец проволоки и сваренный участок шва. Поперечные колебательные движения производят не так часто, как при левой сварке. Мундштуком делают незначительные поперечные колебания; при сварке металла толщиной менее 8 мм мундштук передвигают вдоль оси шва без поперечных движений. Конец проволоки держат погруженным в сварочную ванну и перемешивают им жидкий металл, чем облегчается удаление окислов и шлаков. Тепло пламени рассеивается в меньшей степени и используется лучше, чем при левой сварке. Поэтому при правой сварке угол раскрытия шва делают не 90°, а 60-70°, что уменьшает количество наплавляемого металла, расход проволоки и коробление изделия от усадки металла шва. 

 

Правой сваркой целесообразно  соединять металл толщиной свыше 3 мм, а также металл высокой теплопроводности с разделкой кромок, как, например, красную медь. Качество шва при  правой сварке выше, чем при левой, потому что расплавленный металл лучше защищен пламенем, которое  одновременно отжигает наплавленный металл и замедляет его охлаждение. Вследствие лучшего использования тепла  правая сварка металла больших толщин экономичнее и производительнее левой — скорость правой сварки на 10—20% выше, а экономия газов составляет 10-15%. 

 

Правой сваркой соединяют сталь  толщиной до 6 мм без скоса кромок, с полным проваром, без подварки с обратной стороны. Мощность пламени  при правой сварке берут от 120 до 150 дм³ ацетилена в час на 1 мм толщины металла (стали). Мундштук должен быть наклонен к свариваемому металлу под углом не менее 40°.

При правой сварке рекомендуется применять  присадочную проволоку диаметром, равным половине толщины свариваемого металла. При левой сварке пользуются проволокой диаметром на 1 мм больше, чем при правой сварке. Проволока  диаметром более 6—8 мм при газовой  сварке не применяется.

Сварка сквозным валиком (рис. 88). Листы устанавливают вертикально с зазором, равным половине толщины листа. Пламенем горелки расплавляют кромки, образуя круглое отверстие, нижнюю часть которого заплавляют присадочным металлом на всю толщину свариваемого металла. Затем перемещают пламя выше, оплавляя верхнюю кромку отверстия и накладывая следующий слой металла на нижнюю сторону отверстия, и так до тех пор, пока не будет сварен весь шов. Шов получается в виде сквозного валика, соединяющего свариваемые листы. Металл шва получается плотным, без пор, раковин и шлаковых включений.

Сварка ванночками. Этим способом сваривают стыковые и угловые соединения металла небольшой толщины (менее 3 мм) с присадочной проволокой. Когда на шве образуется ванночка диаметром 4-5 мм, сварщик вводит в нее конец проволоки и, расплавив небольшое количество ее, перемещает конец проволоки в темную, восстановительную часть пламени. При этом он делает мундштуком круговое движение, перемещая его на следующий участок шва. Новая ванночка должна перекрывать предыдущую на 1/3 диаметра. Конец проволоки во избежание окисления нужно держать в восстановительной зоне пламени, а ядро пламени не должно погружаться в ванночку во избежание науглероживания металла шва. Сваренные этим способом (облегченными швами) тонкие листы и трубы из малоуглеродистой и низколегированной стали дают соединения отличного качества.

Многослойная газовая  сварка. Этот способ сварки имеет ряд преимуществ по сравнению с однослойной: обеспечивается меньшая зона нагрева металла; достигается отжиг нижележащих слоев при наплавке последующих; обеспечивается возможность проковки каждого слоя шва перед наложением следующего. Все это улучшает качество металла шва. Однако многослойная сварка менее производительна и требует большего расхода газов, чем однослойная, поэтому ее применяют только при изготовлении ответственных изделий. Сварку ведут короткими участками. При наложении слоев нужно следить за тем, чтобы стыки швов в различных слоях не совпадали. Перед наложением нового слоя нужно проволочной щеткой тщательно очистить поверхность предыдущего от окалины и шлаков.

Сварка окислительным  пламенем. Этим способом сваривают малоуглеродистые стали. Сварку ведут окислительным пламенем, имеющим состав

Для раскисления образующихся при  этом в сварочной ванне окислов  железа применяют проволоки марок  Св-12ГС, Св-08Г и Св-08Г2С по ГОСТ 2246— 60, содержащие повышенные количества марганца и кремния, которые являются раскислителями. Данный способ повышает производительность на 10—15%.

Сварка пропан - бутан-кислородным  пламенем. Сварка ведется при повышенном содержании кислорода в смеси

с целью повышения температуры  пламени и увеличения провара  и жидкотекучести ванны. Для раскисления  металла шва применяют проволоки  Св-12ГС, Св-08Г, Св-08Г2С, а также проволоку  Св-15ГЮ (0,5—0,8% алюминия и 1 - 1,4% марганца) по ГОСТ.

Исследованиями А. И. Шашкова, Ю. И. Некрасова и С. С.Ваксман установлена  возможность использования в  данном случае обычной малоуглеродистой присадочной проволоки Св-08 с  раскисляющим покрытием, содержащим 50% ферромарганца и 50% ферросилиция, разведенного на жидком стекле. Вес покрытия (без  учета веса жидкого стекла) составляет 2,8—3,5% к весу проволоки. Толщина  покрытия: 0,4-0,6 мм при использовании  проволоки диаметром 3 мм и 0,5—0,8 мм при диаметре 4 мм. Расход пропана 60-80 л/ч на 1 мм толщины стали, в = 3,5, угол наклона прутка к плоскости металла  составляет 30-45°, угол разделки кромок 90°, расстояние от ядра до прутка 1,5—2 мм, до металла 6-8 мм. Этим способом можно  сваривать сталь толщиной до 12 мм. Лучшие результаты получены при сварке стали толщиной 3-4 мм. Проволока Св-08 с указанным покрытием является полноценным заменителем более  дефицитных марок проволоки с  марганцем и кремнием при сварке пропан-бутаном.

Особенности сварки различных  швов. Горизонтальные швы сваривают правым способом (рис. 89, а). Иногда сварку ведут справа налево, держа конец проволоки сверху, а мундштук снизу ванны. Сварочную ванну располагают под некоторым углом к оси шва. При этом облегчается формирование шва, а металл ванны удерживается от стекания.

Вертикальные и наклонные швы  сваривают снизу вверх левым  способом (рис. 89, б). При толщине металла  более 5 мм шов сваривают двойным  валиком.

При сварке потолочных швов (рис. 89, в) кромки нагревают до начала оплавления (запотевания) и в этот момент вводят в ванну присадочную проволоку, конец которой быстро оплавляют. Металл ванны удерживается от стекания вниз прутком и давлением газов  пламени, которое достигает 100-120 гс/см². Пруток держат под небольшим углом к свариваемому металлу. Сварку ведут правым способом. Рекомендуется применять многослойные швы, свариваемые в несколько проходов.

Сварку металла толщиной менее 3 мм с отбортованными кромками без  присадочного металла производят спиралеобразными (рис. 89, г) или зигзагообразными (рис. 89, д) движениями мундштука.