Скорость газовой сварки. Расчет режимов газовой сварки. Режимы газовой сварки

Угол наклона мундштука горелки к поверхности металла зависит в основном от толщины свариваемых листов и от теплофизических свойств металла. Чем больше толщина металла, тем больше угол наклона мундштука горелки. С изменением толщины стали от 1 до 15 мм угол наклона мундштука меняется в пределах 10-80° (рис. 3). Угол наклона мундштука горелки зависит также от температуры плавления и теплопроводности металла. Чем выше температура плавления металла и чем больше его теплопроводность, тем больше угол наклона мундштука. Так, например, при сварке меди угол наклона мундштука может составлять 60-80°, а при сварке свинца или легко воспламеняющегося магниевого сплава ~ 10°. Наклон мундштука горелки может меняться в процессе сварки. В начальный момент сварки и для лучшего прогрева металла и быстрого образования сварочной ванны угол наклона устанавливают наибольшим (80-90°); в процессе сварки величина угла соответствует толщине и роду свариваемого металла.

Рис. 3.

Мощность пламени зависит от толщины металла и его теплофизических свойств. Чем больше толщина металла и чем выше его температура плавления и теплопроводность, тем большую мощность пламени необходимо выбирать для его сварки. При сварке низкоуглеродистых и низколегированных сталей расход ацетилена устанавливают по формулам:

при правом способе сварки

где д - толщина свариваемой стали, мм.

При сварке чугуна, латуни, бронзы и алюминиевых сплавов мощность пламени устанавливается примерно такая же, как и для сварки стали.

При сварке же меди, обладающей весьма высокой теплопроводностью и достаточно высокой температурой плавления, мощность пламени, если процесс сварки ведут одной горелкой, подбирают по формуле

В процессе газовой сварки происходит нагрев мундштука горелки и, как следствие, увеличивается содержание кислорода в газовой смеси, что приводит часто к окислению металла сварочной ванны. Поэтому в начальный момент работы необходимое соотношение газов в смеси устанавливают при в0=1,05ч1,1. По мере нагревания мундштука горелки количество кислорода постепенно увеличивается до в0=1,2ч1,3, после чего сварщик охлаждает горелку и вновь регулирует пламя.

Диаметр присадочной проволоки зависит от способа газовой сварки. Для левого способа он составляет большую величину, чем для правого. Диаметр присадочной проволоки d для сварки стали толщиной 6 до 15 мм может быть определен по следующим формулам:

для левого способа

для правого способа

При сварке стали толщиной более 15 мм диаметр проволоки выбирают равным 6-8 мм. Движения горелкой и присадочной проволокой оказывают значительное влияние на процесс формирования сварного шва. При сварке в нижнем положении правым способом без разделки кромок при толщине стали более 3 мм или при сварке стали относительно большой толщины левым способом (с разделкой кромок или без нее) наиболее распространенные движения горелкой и концом присадочной проволоки показаны на рис. 4. В этом случае концом присадочной проволоки совершают движения, обратные движениям сварочной горелки. При выполнении угловых или валиковых швов для получения нормальной формы валика горелке и присадочной проволоке придают движения, показанные на рис. 5. В этом случае сварщик быстро перемещает пламя и конец проволоки посредине шва и задерживает их по краям.

Рис. 4.

Рис. 5.

При сварке правым способом металла толщиной 5 мм пламя горелки углубляется в разделку шва (рис. 6) и перемещается вдоль шва без колебательных движений.

Рис. 6.

При сварке стали малой толщины без отбортовки кромок, когда процесс сварки ведется с присадочной проволокой, получил распространение способ последовательного образования сварочных ванночек (рис. 7). При этом каждая последующая ванночка перекрывает предыдущую на 1/3 ее диаметра.

Рис. 7.

В этом случае процесс сварки ведут левым способом. Для получения гладкой и ровной поверхности шва требуется соблюдение двух основных условий: конец присадочной проволоки во избежание окисления не следует выводить за пределы средней зоны пламени; ядро пламени при приближении его к сварочной ванне для предотвращения науглероживания металла шва не должно касаться ее поверхности. Способ последовательного образования сварочных ванночек, или, как его иногда называют, «сварка каплями», позволяет получать весьма высокое качество сварного шва.

Типы сварных соединений и подготовка металла под сварку

В процессе сварки плавлением происходит расплавление основного, а в большинстве случаев и присадочного металлов. Регулирование степени расплавления присадочного металла при газовой сварке может быть осуществлено в весьма широких пределах. Степень расплавления основного металла определяется мощностью пламени, геометрическими размерами и теплофизическими свойствами металла.

Обычными сварочными горелками возможно в один проход проварить металл ограниченной толщины (для стали эта толщина около 15 мм). Однако без ущерба для производительности сварки проплавление основного металла лучше осуществлять на меньшую глубину (например, для стали до 4-5 мм). В то же время сварка тонкого металла (менее 0,8-1 мм) является затруднительной в связи с сильным его расплавлением. Поэтому при сварке применяется специальная подготовка кромок.

Основным типом сварного соединения является стыковое. При газовой сварке помимо стыковых часто применяются торцовые и угловые соединения (рис. 44). Стыковые соединения с отбортовкой кромок и торцовые соединения обычно свариваются без присадочного металла. Угловое соединение с наружным швом выполняется как с присадочным металлом, так и без него.

Соединения тавровые и внахлестку применяются при газовой сварке только для небольших толщин, так как при увеличении толщины резко ухудшается выполнение самой сварки, в связи с неравномерностью прогрева кромок и значительными короблениями при сварке. Сварка подобных соединений производится угловыми швами (рис. 45). При этом используются в основном вогнутые (облегченные) швы, широко применяемые в авиационной промышленности как более стойкие при знакопеременных нагрузках и дающие меньшие коробления.

В целях получения доброкачественных сварных соединений металл на кромках и вблизи от них (до 30-50 мм) должен быть перед сваркой зачищен от различных загрязнений (толстого слоя окислов, жировых пятен и пр.). Эта очистка производится либо механическими способами (пескоструйной очисткой, ручными или механизированными стальными щетками), либо химической очисткой. Иногда перед очисткой деталей щеткой производится прогрев газовым пламенем, отделяющий окислы от металла и сжигающий ряд других загрязнений.

Обычно перед сваркой осуществляется совместно со сборкой и закрепление элементов, подлежащих сварке, различными приспособлениями, а чаще всего прихватками (короткими швами). Общий принцип расположения прихваток показан на рис. 46.

При сварке длинных швов незакрепленных листов во избежание недопустимых деформаций сборка иногда выполняется с расширяющимся зазором (с разведением концов). Подготовка кромок, сборка и выполнение прихваток во многом определяют качественное выполнение сварки.

Режим и техника выполнения газовой сварки

Эффективность выполнения процесса газовой сварки определяется режимом сварки (мощностью пламени, скоростью сварки, диаметром присадочного металла) и техникой сварки (включающей расположение горелки и присадочного металла по отношению к свариваемому металлу, а также движение горелки и присадочного металла).

Мощность пламени определяется количеством сжигаемого в единицу времени горючего и обычно измеряется в л/ч.

Из практики установлено, что необходимая для сварки мощность пламени V a примерно пропорциональна толщине свариваемого металла:

где δ - толщина металла в мм;

R - коэффициент пропорциональности (л/ч·мм), равный для низкоуглеродистой стали 100-130, для чугуна и нержавеющей стали 75-100, для алюминия 100-150, для меди 150-225.

Средняя скорость перемещения пламени (υ в м/ч) по отношению к свариваемому металлу при ручной сварке на установившемся режиме прогрева и расплавления свариваемого металла также зависит от толщины:

где А - коэффициент, зависящий от свойств свариваемого металла и в некоторой степени от толщины (для стали средних толщин А = 12-15; для никеля А = 9 - 11).

Диаметр присадочного металла (обычно в виде прутков проволоки или литых стержней) выбирается в зависимости от толщины свариваемого металла и его теплофизических свойств. В большинстве случаев диаметр присадки d берется от δ/2 до δ.

Большое значение для получения швов хорошего качества имеет техника сварки, позволяющая при сварке правильно вводить и распределять тепло в свариваемом изделии, проплавлять свариваемые кромки и присадочный металл, управлять жидким металлом сварочной ванны.

Распределение тепла, вводимого в свариваемое изделие, и влияние механического действия пламени зависят от угла наклона оси пламени к поверхности свариваемого металла (φ). Проплавление основного металла и скорость сварки также зависят от этого угла. При малом значении угла φ пламя как бы скользит по поверхности металла, мало его проплавляя, но, подогревая находящийся впереди металл, способствует его тепловой подготовки для последующего расплавления. При значении φ близком к 90° глубина проплавления увеличивается, а степень тепловой подготовки еще нерасплавленного металла уменьшается. В связи с этим сварка металлов малых толщин производится при малом значении угла φ. При сварке больших толщин расположение горелки изменяют, направляя пламя более вертикально. Ниже приводятся ориентировочные углы наклона пламени при сварке сталей:

При сварке легких металлов (алюминия, магния) угол наклона φ должен быть небольшим, чтобы избежать выдувания металла из ванны механическим действием пламени.

В процессе выполнения шва угол наклона пламени может меняться. В начале сварки, когда основной металл еще не подогрет, требуется держать угол φ большим, уменьшая его до нормальной величины в процессе сварки по мере разогрева свариваемого металла.

Важным фактором, влияющим на эффективность газовой сварки, является выбор способа, определяемого взаимным расположением пламени и присадочного металла по отношению к направлению сварки.

Существует два способа сварки: левый и правый.

При левом способе сварки (рис. 47, а) пламя направляется вперед на еще не сваренные кромки основного металла и располагается между сваренным участком шва и присадочным металлом. В этом случае кромки, подлежащие сварке, предварительно подогреваются как непосредственно пламенем, так и теплом, распространяющимся в результате теплопроводности металла. Этот способ эффективен при малой толщине (для стали при δ<4 мм) и позволяет получить большую скорость сварки.

При правом способе (рис. 47, б) пламя направлено в сторону уже сваренного участка шва, а присадочный металл расположен между пламенем и сваренным участком шва. В этом случае впереди лежащие кромки пламенем не подогреваются, но ввод тепла в сварочную ванну оказывается более эффективным, особенно при наличии разделки кромок, так как ядро пламени можно ближе подвести к поверхности расплавляемого металла. Этот способ эффективнее при больших толщинах металла (для стали при δ > 5 мм).

При правой сварке металл шва в процессе охлаждения омывается пламенем и остывает несколько медленнее. Это позволяет в ряде случаев получать швы с лучшими свойствами металла, чем при левой сварке.

Выполнение швов при правом способе сложнее и требует соответствующих навыков сварщиков.

Для достижения наибольшей производительности труда при минимальной затрате материалов, в частности горючего, необходимо стремиться к максимальному сокращению тепловых потерь. Практика ручной газовой сварки показывает, что производительность труда сварщиков в зависимости от технических приемов может меняться на 30-50%.

Технические приемы сварки (включающие перемещения горелки и присадки) зависят от расположения шва в пространстве, формы подготовки кромок, толщины и свойств свариваемого металла.

Наиболее просто выполняются нижние швы, т. е. швы, расположенные на верхней горизонтальной плоскости свариваемого изделия. При выполнении нижнего шва с отбортовкой кромок (или торцового) применяется левая сварка, причем траектория перемещения горелки должна быть прямолинейной, без поперечных колебаний. При загрязненном металле для улучшения сплавления иногда приходится применять продольно-колебательные движения горелкой в вертикальной плоскости. При левой сварке стыковых швов при δ = 2-З мм, выполняемой без присадочного металла, применяются поперечные колебания горелки (рис. 48, а).

При увеличении толщины металла стыковые швы выполняются левой сваркой с применением присадочного металла, как указано на рис. 48, б (для δ=4-5 мм) и рис. 48, в (для δ > 5-6 мм).

Правая сварка при толщинах около 5-6 мм характеризуется в основном поперечными колебаниями присадки, а при больших толщинах - и горелки, и присадки (рис. 48, г). В последнем случае как пламя, так и присадка подводятся к кромкам синхронно, в отличие от левой сварки, когда пламя и присадка, как правило, располагаются на противоположных кромках (рис. 48, б и в).

Вертикальные швы (т. е. швы, расположенные отвесно на вертикальной плоскости), выполняются либо сверху вниз (при малых б), либо снизу вверх. Сварка сверху вниз выполняется правым способом; сварка снизу вверх выполняется как левым, так и правым способами.

При сварке толщин 2-8 мм весьма эффективной является сварка двойным валиком. При этом способе в нижней части стыка проплавляется сквозное отверстие. Пламя, располагаясь в этом отверстии и постепенно поднимаясь снизу вверх, расплавляет верхнюю часть отверстия. Этим расплавленным и присадочным металлом заполняется ванна, образующаяся на нижней поверхности этого отверстия (рис. 49).

При сварке горизонтальных швов (швов, расположенных горизонтально на вертикальной плоскости) металл ванны стремится стечь на нижнюю кромку. Поэтому сварку обычно выполняют правым способом (используя механическое поддерживание пламенем). При этом ванну держат несимметрично (с перекосом) по отношению к свариваемым кромкам (рис. 50).

Потолочные швы (швы, выполняемые на горизонтальной плоскости снизу, над головой сварщика) лучше формируются при правой сварке.

Во всех случаях весьма важным является использование присадочного металла:

1) для регулирования температуры ванны, которое осуществляется погружением и извлечением из нее присадки;

2) для защиты от расплавления кромок уже сваренного участка шва при правой сварке;

3) для поддержания ванны присадкой (при сварке горизонтальных и потолочных швов).

Пороки сварки, связанные с техникой ее выполнения

Большинство пороков сварных швов связано с техникой выполнения сварки. Рассмотрим основные из них.

Непровар - недостаточное сплавление или отсутствие сплавления кромок основного металла с металлом шва. Причинами непровара являются: неправильный выбор мощности пламени и скорости сварки; неправильное распределение тепла между кромками, а также неправильная разделка кромок (малый угол скоса, большое притупление); малый зазор или значительная загрязненность кромок окислами. Виды непроваров представлены на рис. 51.

Подрез (рис. 52, а) является следствием избыточного расплавления кромок основного металла при недостаточном количестве наплавляемого присадочного металла.

Наплыв (рис. 52, б) вызывается недостаточным прогревом и расплавлением верхней части кромок; наплывы в ряде случаев сопровождаются скрытым непроваром кромок.

В ряде случаев недостаточное расплавление присадочного металла приводит и к ослаблению сечения шва (рис. 52, в), что для большинства стыковых швов является недопустимым.

Сквозной прожог - порок, который может получаться при значительном нагреве основного (главным образом тонкого) металла у недостаточно квалифицированного сварщика.

Незаделанные кратеры в концах швов - порок, вызываемый невнимательностью сварщика.

Наплывы, подрезы, недостаточное сечение швов, незаделанные кратеры (и некоторые виды непроваров и прожогов) могут быть обнаружены при внешнем осмотре и замерах. Для обнаружения непроваров в большинстве случаев необходим, кроме того, осмотр швов с обратной стороны.

Пороки, обнаруживаемые при внешнем осмотре, называются наружными. В сварных швах, кроме наружных пороков, могут быть и внутренние, не обнаруживаемые при внешнем осмотре.

К внутренним порокам, помимо некоторых видов непроваров, относятся шлаковые включения и пористость.

Шлаковые включения появляются: при применении пламени с избытком кислорода; при недостаточном перемешивании ванны присадочным металлом; при слишком быстром застывании ванны вследствие недостаточного прогрева металла и т. д. Кроме того, причиной таких включений могут являться значительные загрязнения основного и присадочного металла и неправильное использование флюсов.

Пористость шва получается в результате выделения газов при охлаждении, когда они не успевают удаляться из металла. Причиной пористости при газовой сварке является неправильная регулировка пламени и чрезмерно быстрое остывание ванны в результате неправильной техники сварки.

Совершенно недопустимым пороком являются трещины, вызываемые низкими сварочными свойствами свариваемого металла, качеством присадочного металла, в частности его загрязнением различными примесями, а также неправильной технологической последовательностью сборочных и сварочных операций.

Кроме пороков макроструктуры, в сварных швах, выполненных газовой сваркой, иногда имеются и пороки микроструктуры, из которых наиболее характерными являются перегрев и пережог.

Перегрев связан с длительным воздействием нагрева и, как правило, приводит к весьма крупнозернистой структуре как металла шва, так и околошовной зоны основного металла. Такой крупнозернистый металл обладает худшими механическими свойствами.

Структура перегретого металла может быть исправлена общей или местной термической обработкой.

Пережог связан также с длительным нагревом и, кроме того, с окислительным действием пламени, приводящим к расположению окисных включений по границам зерен. Пережог резко ухудшает свойства металла и не может быть устранен последующей термической обработкой. При его обнаружении швы должны быть удалены и переварены вновь.

Пути повышения производительности газовой сварки

В ряде случаев применения сварки принципиально важным направлением является автоматизация и механизация процесса. Для газовой сварки в ее современном применении этот путь хотя и возможен, но не находит широкого применения в связи с заменой газовой сварки другими процессами в массовом производстве, в которых оправдывается применение специализированных автоматов.

При индивидуальных и мелкосерийных работах применение специализированных автоматов нерационально, поэтому следует рассмотреть пути возможного повышения производительности ручной газовой сварки, используемые сварщиками-передовиками.

При ручной сварке возможно применение больших мощностей пламени, чем используются обычно. Однако это требует высокой квалификации сварщиков и приводит к повышению производительности труда примерно на 20% при увеличении мощности пламени около 50%. Вопрос о рациональности применения этого метода должен решаться в каждом частном случае.

Применение жесткого пламени (т. е. пламени с повышенными скоростями истечения горючей смеси из горелок) приводит к большей концентрации нагрева и тем самым к увеличению производительности сварки. При этом скорость истечения при универсальных горелках может быть предельно увеличена на 20-30% от нормальных скоростей истечения. Сварка жестким пламенем еще более затруднительна, чем сварка пламенем повышенной мощности, в связи с усиленным выдуванием металла из сварочной ванны.

Более эффективным является применение «активированного» пламени, т. е. пламени с несколько повышенным количеством кислорода. При этом одновременно с повышением эффективности прогрева и расплавления будет происходить и окисление расплавленного металла. Для раскисления жидкого металла необходимо в ванну вводить достаточное количество раскислителей (при сварке углеродистых сталей обычно Si и Мn), которые, как правило, вводятся с присадочным металлом (например, для стали применяется присадочная проволока с содержанием Si 0,5-0,8% и Мn 0,8-1%). Добиваясь повышения производительности сварки, следует учитывать увеличение стоимости присадочного металла.

Распространенными формами повышения производительности газовой сварки являются также использование местного или общего предварительного подогрева перед сваркой с применением дешевого топлива (печи на коксовом газе, горны и пр.). Эти методы особенно эффективны при массовом производстве или заварке брака литых деталей.

Некоторые сварщики при сварке мелких деталей, умело располагая их на сварочном (обычно поворотном) столе, используют для предварительного подогрева тепло отходящих газов пламени, подогревающих следующую деталь при сварке предыдущей. Это приводит к повышению производительности сварки на 20- 40% без какого-либо увеличения расхода материалов.

Рациональные методы повышения экономичности газовой сварки должны изыскиваться в каждом отдельном случае ее применения.

Администрация Общая оценка статьи: Опубликовано: 2012.06.02

Метод газовой сварки прост, универсален, не требует дополнительного оборудования и используется в заводских условиях, а также при строительно-монтажных и ремонтных работах во всех отраслях народного хозяйства.

Газовая сварка широко применяется для соединения низко и среднеуглеродистых, а также легированных (хромированных, содержание до 0,2% углерода) сталей толщиной до 3 мм. Применение газовой сварки для соединения сталей толщиной свыше 3-4 мм возможно, но нецелесообразно, электродуговые методы более совершенные и производительные.

Перед сваркой детали подвергаются определенной подготовке, что включает следующие операции: очистку свариваемых кромок, разделку кромок под сварку (если это необходимо) и наложение прихваток для соединения свариваемых листов или деталей.

Наложение прихваток необходимо для того, чтобы положение свариваемых деталей и зазор между ними сохранились постоянными в процессе сварки.

Длина прихваток, расстояние между ними и порядок наложения зависят от толщины свариваемого метала и длины шва

Параметры прихвата

Прихватку необходимо произвести на тех же режимах, что и процесс сварки шва, так как непровар в прихватах может привести к браку всего сварного соединения.

К параметрам режима сварки относятся: мощность пламени, диаметр присадочной проволоки, расход присадочного материала, состав пламени.

Выбор режима сватки зависит от теплофизических свойств свариваемого материала, габаритных размеров и форм изделия. Большое влияние на режим сварки оказывает используемый способ сварки (левый, правый) и положение свариваемого шва в пространстве.

Диаметр сварочной проволоки присадочного металла для сварки всех сталей подбирается в зависимости от толщины свариваемого металла и в пределах толщины до 15 мм может быть определен по следующим эмпирическим формулам:

для левого способа сварки

для правого способа сварки

где d − диаметр проволоки, мм; S – толщина металла, мм.

При сварке сталей толщиной более 15 мм диаметр проволоки на практике всегда применяют равный 6−8 мм. Присадочная проволока по своему химическому составу должна быть близка к химическому составу свариваемого металла.

Для предлагаемых в данной работе заданиях сталей рекомендуется выбрать следующие марки проволоки:

для низкоуглеродистых сталей – Cв-08; Cв-08А; Cв-12ГС; Cв-08ГС; Cв-08Г2С;

для среднеуглеродистых сталей – Cв-08ГА; Cв-10ГА; Cв-08ГС;

для легированных сталей:

хромомолибденовые – Cв-08; Cв-08А; Cв-10Г2;

молибденовые – Cв-18ХМА; Cв-19ХМА;

хромистые – Cв 19ХГС; Cв 13ХМА; Cв-08; Св-08А.

Для газовой сварки необходимо, чтобы сварочное пламя обладало достаточной тепловой мощностью.

Мощность газокислородного пламени или часовой расход горючего газа μ, л/ч, определяется количеством ацетилена, проходящего за один час через горелку, а последнее зависит от толщины свариваемого металла и способа сварки.

При расчетах мощность пламени можно определить по следующим эмпирическим формулам:

где К М – коэффициент пропорциональности, представляет собой удельный расход ацетилена, л/ч, необходимый для сварки данного металла толщиной 1 мм.

Для сварки сталей, содержащих углерод до 0,25%, при правом способе К М выбирается из расчета 120−150 л/ч ацетилена, а при левом способе − 100−130 л/ч. Причем, меньшие значения принимают при сварке легированных сталей.

Для сварки стали наибольшее применение получили горелки инженерного типа малой (Г2-04) и средней (Г3-03) мощности, работающие на ацетилене. Эти горелки имеют аналогичную конструкцию и отличаются, главным образом комплектуемыми наконечниками. Например, горелка типа Г2 комплектуется пятью наконечниками (№ 0, 1, 2, 3, и 4), горелка Г3 – семью наконечниками. Диапазоны расхода газа через наконечники соседних номеров взаимно перекрываются. Это обеспечивает взаимность плавной регулировки мощности пламени горелок путем замены наконечников и манипулирования вентилями горелки. При сварке тип горелки и номер наконечника выбирают в зависимости от толщины свариваемой стали по табл. 9. Горелки Г2-04 комплектуют четырьмя наконечниками (№ 1−№ 4), а горелки ГЗ-03 – тремя наконечниками (№ 3, 4 и 6). Остальные наконечники поставляются по особому заказу.

Прогрессивным источником газопитания передвижных сварочных постов является использование растворенного ацетилена в баллонах. Однако на сегодняшний день недостаточно производственных мощностей для удовлетворения выпуска растворенного ацетилена в баллонах. Поэтому сейчас широко применяются передвижные ацетиленовые генераторы отечественного производства.

Состав пламени определяется соотношением расхода кислорода к ацетилену. Он устанавливается по внешнему виду пламени. В процессе работы сварщик должен следить за характером пламени и регулировать его состав в зависимости от свойств свариваемых материалов. При сварке углеродистых и легированных сталей с содержанием углерода до 0,25%, это соотношение равняется 1,1−1,2.

Последовательность выполнения расчета

Студент согласно своему варианту, что соответствует номеру по списку группы, выписывает исходные данные для расчета по табл. 11 и выполняет эскиз поперечного сечения сварного шва (табл. 12).

Определить диаметр присадочного материала, выбрать марку сварочной проволоки и параметры прихватки.

Определить мощность пламени газовой горелки и выбрать номер наконечника газовой горелки.

Подобрать переносной газовый генератор и занести в отчет его техническое характеристики.

Определить массу наплавленного металла и расход электродной проволоки.

Определить основное время сварки и скорость сварки.

Таблица 9

Технические характеристики газовых горелок

Тип горелки		Толщина стали, мм	Рабочее давление газов, МПа		Расход горючего	Коэффициент наплавки,
			С 2 Н 2	О 2
Малой мощности Г2-04	0 1 2 3 4	0,2−0,5 0,5−1 1−2 2−4 4−6	0,001−0,1	0,15−0,25	30−50 60−125 125−230 230−400 400−620	4−2 6−4 7−6 10−7 14−13
Средней мощности Г3-03	0 1 2 3 4 5 6 7	0,2−0,5 0,5−1 1−2 2−4 4−7 7−11 11−18 17−30	0,001−0,1	0,15−0,35	30−50 60−125 125−230 230−400 400−620 700−950 1350−1750 1800−2500	4−2 6−4 7−6 10−7 14−7 16−15 18−17 21−18

Таблица 10

Основные технические характеристики некоторых типов переносных ацетиленовых генераторов

Марка генераторов	Система взаимодействия карбида каль-ция с водой	Производи-тельность, м 3 /ч	Рабочее давление ацетилена, МПа	Гранулация карбида кальция
АСК-0,5	ВВ	0,5	0,01−0,03		1,3
ГВД-0,8	ВВ	0,8	0,007−0,03		2
АНВ-1,25	ВК-ВВ	1,25	0,0015−0,002		5
АСМ-1,25	ВВ	1,25	0,01−0,07		2,2
АСВ-1,25	ВВ	1,25	0,01−0,07		3
МГ-55	ВВ	2,0	0,0035		2−2,5
ПЗР-1,25	ВВ	1,25	0,01−0,02		4

При газовой сварке происходят разнообразные процессы: физические, связанные с нагревом и расплавлением металла, формированием шва, а также химические, обусловленные горением, взаимодействием флюса и присадочного материала с расплавленным металлом.

Основным инструментом газосварщика является сварочное пламя. Оно образуется при сгорании горючего газа в кислороде. От соотношения объемов кислорода и горючего газа в их смеси зависят внешний вид, температура и характер влияния сварочного пламени на расплавленный металл.

Рассмотрим строение пламени (рис. 7.1). Сварочное пламя имеет три четко различимые области: ядро 7, восстановительную зону 2 и факел 3.

Рис. 7.1. Строение ацетиленового сварочного пламени и распределение температуры по длине факела: 1 - ядро; 2 - восстановительная зона; 3 - факел

Ядро пламени представляет собой ярко светящуюся зону, в наружном слое которой сгорают раскаленные частицы углерода, образующиеся при разложении ацетилена.

Восстановительная зона , более темная, состоит из оксида углерода и водорода, которые раскисляют расплавленный металл, отбирая кислород от его оксидов.

Факел - периферийная часть пламени - представляет собой зону полного сгорания углеводородов в кислороде окружающей среды.

В зависимости от соотношения объемов кислорода и ацетилена получают три основных вида сварочного пламени: нормальное, окислительное и науглероживающее (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Виды сварочного пламени: а - нормальное; б - окислительное; в - науглероживающее; 1 - ядро; 2 - восстановительная зона; 3 - факел

Нормальное сварочное пламя образуется тогда, когда в горелке на один объем кислорода приходится один объем ацетилена. В нормальном пламени ярко выражены все три зоны.

Ядро имеет резко очерченную форму, близкую к цилиндру с ярко светящейся оболочкой. Температура ядра достигает 1000 °С.

В восстановительной зоне, содержащей продукты неполного сгорания ацетилена, проводят сварку. Температура этой зоны в точке, отстоящей на 3...6 мм от ядра, составляет 3150°С. Факел имеет температуру 1200... 2500 °С.

Нормальным сварочным пламенем осуществляют сварку сталей всех марок, меди, бронзы и алюминия.

Окислительное сварочное пламя получают при избытке кислорода, когда в горелку подают на один объем ацетилена более 1,3 объема кислорода. Ядро такого пламени имеет укороченную, конусообразную форму. Оно приобретает менее резкие очертания и более бледную окраску, чем у нормального пламени. Протяженность восстановительной зоны уменьшается по сравнению с нормальным пламенем. Факел имеет синевато-фиолетовую окраску. Горение сопровождается шумом, уровень которого зависит от давления кислорода. Температура окислительного пламени выше, чем у нормального, однако при сварке таким пламенем из-за избытка кислорода образуются пористые и хрупкие швы.

Окислительное пламя применяют при сварке латуни и пайке твердыми припоями.

Науглероживающее сварочное пламя получают при избытке ацетилена, когда в горелке на один объем ацетилена приходится не более 0,95 объема кислорода. Ядро такого пламени теряет резкость очертаний, на его конце появляется зеленый венчик, по наличию которого судят об избытке ацетилена. Восстановительная зона существенно светлее, чем у нормального пламени, и почти сливается с ядром. Факел приобретает желтую окраску. При значительном избытке ацетилена пламя коптит. Температура науглероживающего пламени ниже, чем у нормального и окислительного.

Слегка науглероживающим пламенем сваривают чугун и осуществляют наплавку твердых сплавов.

Газосварщик регулирует и устанавливает вид сварочного пламени «на глаз».

При выполнении сварочных работ необходимо, чтобы сварочное пламя обладало тепловой мощностью, достаточной для расплавления свариваемого металла.

Мощность пламени при газовой сварке зависит от расхода ацетилена - объема газа, проходящего за один час через горелку. Мощность регулируют подбором наконечника горелки и изменением положения ацетиленового вентиля. Мощность пламени выбирают в соответствии с толщиной свариваемого металла и его теплофизическими свойствами.

Расход ацетилена, дм 3 /ч, необходимый для расплавления слоя свариваемого металла толщиной 1 мм, устанавливают на практике. Так, слой низкоуглеродистой стали толщиной 1 мм расплавляется при расходе ацетилена 100... 130 дм 3 /ч. Чтобы определить расход ацетилена при сварке конкретной детали, нужно умножить расход, соответствующий единичной толщине, на действительную толщину свариваемого металла, мм.

Пример . При сварке низкоуглеродистой стали толщиной 3 мм минимальный расход ацетилена, дм 3 /ч, составит 100х3 = 300, а максимальный - 130х3 = 390.

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.

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.

Характеристики пламени газовой горелки

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).

Оборудование и материалы, используемые при газовой сварке

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 , которая зависит от толщины подготавливаемого металла.

Толщина металла	Форма разделки	Угол, °	Зазор между торцами заготовок, мм	Дополнительные мероприятия
0,5-2	не производится	—	—	Торцевание или отбортовка кромок. Сварка без присадки, встык
1-5	не производится	—	0,5 — 2	Сварка с присадкой
4-8	допускается не производить	—	1 — 2	Двусторонний шов
5-10	V-образная	70-90	2-4	Притупление кромок 1,5 -3мм
свыше 10	Х-образная	35-45	2-4	Притупление 2-4 мм

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.