Газовая сварка

Водяной затвор всегда включает между горелкой или  резаком и ацетиленовым генератором  или газопроводом.

 

Рис. 1. Схема  устройства и работы водяного затвора среднего давления:  а — нормальная  работа  затвора,  б - обратный  удар пламени

 

Баллон  для сжатых газов 

 Баллоны для кислорода и других сжатых газов представляют собой стальные цилиндрические сосуды. В горловине баллона сделано отверстие с конусной резьбой, куда ввертывается запорный вентиль.  Баллоны бесшовные для газов высоких давлений изготавливают из Турб углеродистой и легированной стали. Баллоны окрашивают с наружи в словные цвета,  в зависимости от рода газа. Например, кислородные баллоны в голубой цвет, ацетиленовые в белый водородные в желто-зеленый для прочих горючих газов в красный цвет.

Верхнею сферическую  часть баллона не окрашивают и  на ней выбивают паспортные данные   баллона.

Баллон на сварочном  посту устанавливают вертикально  и закрепляю хомутом.

 

Вентили для баллонов

Вентили кислородных  баллонов изготавливают из латуни. Сталь для деталей вентиля  применять нельзя так как она  сильно коррозирует в среде сжатого  влажного кислорода.  

Ацетиленовые  вентили изготавливают из стали. Запрещается применять медь и  сплавы, содержащие свыше 70% меди, так как с медью ацетилен может образовывать взрывчатое соединение – ацетиленовую медь.

 

Редукторы для сжатых газов

Редукторы служат для понижения давления газа, отбираемого  из баллонов (или газопровода), и  поддержания этого давления постоянным независимо от снижения давления газа в баллоне. Принцип действия и основные детали у всех редукторов примерно одинаковы.

По конструкции  бывают редукторы однокамерные и  двухкамерные. Двухкамерные редукторы  имеют две камеры редуцирования, работающие последовательно, дают более постоянное рабочее давление и менее склонны к замерзанию при больших расходах газа.

Кислородный и  ацетиленовый редукторы показаны на рис. 2.

Рис. 2.  Редукторы: а — кислородный, б — ацетиленовый

 

Рукава (шланги) служат для подвода газа в горелку. Они должны обладать достаточной прочностью, выдерживать давление газа, быть гибкими и не стеснять движений сварщика. Шланги изготовляют из вулканизированной резины с прокладками из ткани. Выпускаются рукава для ацетилена и кислорода. Для бензина и керосина применяют шланги из бензостойкой резины.

 

Сварочные горелки

Сварочная горелка  служит основным инструментом при ручной газовой сварке. В горелке смешивают в нужных количествах кислород и ацетилен. Образующаяся горючая смесь вытекает из канала мундштука горелки с заданной скоростью и, сгорая, дает устойчивое сварочное пламя, которым расплавляют основной и присадочный металл в месте сварки. Горелка служит также для регулирования тепловой мощности пламени путем изменения расхода горючего газа и кислорода.

Горелки бывают инжекторные и безинжекторные. Служат для сварки, пайки, наплавки, подогрева  стали, чугуна и цветных металлов. Наибольшее распространение получили горелки инжекторного типа. Горелка состоит из мундштука, соединительного ниппеля, трубки наконечника, смесительной камеры, накидной гайки, инжектора, корпуса, рукоятки, ниппеля для кислорода и ацетилена.

Горелки делятся  на мощности пламени:

1. Микромалой мощности (лабораторные) Г-1;

2. Малой мощности  Г-2. Расход ацетилена от 25 до 700 л.  в час, кислорода от 35 до 900 л. в час. Комплектуются наконечниками №0 до 3;

3. Средней мощности  Г-3. Расход ацетилена от 50 до 2500 л.  в час, кислорода от 65 до 3000 л. в час. Наконечники №1-7;

4. Большой мощности  Г-4.

Также есть горелки для газов заменителей ацетилена Г-3-2, Г-3-3. Комплектуются наконечниками с №1 по №7.

4. Технология газовой сварки.

 

Сварочное пламя.

Внешний, вид  температура и влияние сварочного пламени на расплавленный металл зависят от состава горючей смеси, т.е. соотношение в ней кислорода и ацетилена. Изменяя состав горючей смеси, сварщик изменяет свойства сварочного пламени. Изменяя соотношение кислорода и ацетилена в смеси, можно получать три основных вида сварочного пламени, рис. 3.

 

Рис 3. Виды ацетилено-кислородного пламени

а – науглероживающее, б-нормальное, в – окислительное; 1 – ядро, 2- восстановительная зона, 3 - факел

 

Для сварки большинства  металлов применяют нормальное (восстановительное) пламя (рис. 3, б).

Окислительное пламя (рис. 3, в) применяют при сварке с целью повышения производительности процесса, но при этом обязательно  пользоваться проволокой, содержащей повышенное количество марганца и кремния  в качестве раскислителей, оно также необходимо при сварке латуни и пайке твердым припоем.

Пламя с избытком ацетилена применяют при наплавке твердыми сплавами. Пламя с незначительным избытком ацетилена используют для  сварки алюминиевых и магниевых  сплавов.

Качество наплавленного  металла и прочности сварного шва сильно зависят от состава сварочного пламени.

 

Металлургические  процессы при газовой сварке.

Металлургические  процессы при газовой сварке характеризуются  следующими особенностями: малым объемом  ванны расплавленного металла; высокой температурой и концентрацией тепла в месте сварки; Большой скоростью расплавления и остывания метла; интенсивным перемешиванием металла гладкой ванны газовым потоком пламени и присадочной проволокой; химическим взаимодействием расплавленного металла с газами пламени.

Основными в  сварочной ванне являются реакции  окисления и восстановления. Наиболее легко окисляются магний, алюминий, обладающие большим сродством к  кислороду.

Кислы этих металлов не восстанавливаются водородом  и окисью углерода, поэтому при сварке металлов необходимы специальные флюсы. Окислы железа и никеля, наоборот хорошо восстанавливаются окисью углерода и водородом пламени, поэтому при газовой сварке этих металлов флюсы не нужны.

Водород способен хорошо растворятся в жидком железе. При быстром остывании сварочной ванны он может остаться в шве в виде мелких газовых пузырей. Однако газовая сварка обеспечивает более медленное охлаждение металла по сравнению, например с дуговой. Поэтому при газовой сварке углеродистой стали, весь водород успевает уйти из металла шва и последний получится плотным.

 

Структурные изменения в металле при газовой  сварке.

Вседствии более  медленного нагрева зона влияния  при газовой сварке больше чем  при  дуговой.

Слои основного  металла, непосредственно примыкающие к сварочной ванне непрерывны и приобретают крупнозернистую структуру. В непосредственной близости к границе шва находится зона неполного расплавления.  Основного металла с крупной структурой, характерной для ненагретого металла. В этой зоне прочность металла ниже, чем прочночность металла шва, поэтому здесь обычно и происходит разрушение сварного соедениения.

Далее расположен участок, нерекристализации характеризуемы так же крупнозернистой структурой, для которого t^o плавления металла, не выше 1100-1200С. Последующие   участки нагреваются до более низких температур и имеют мелкозернистую структуру, нормализованной стали.

Для улучшения  структуры и свойств металла  шва и околошовной зоны иногда применяют горячую проковку шва  и местную термообработку нагревом сварочным пламенем или общую термообработку с нагревом в печи.

 

Особенности и режимы сварки различных металлов.

 

Сварка углеродистых сталей

Низкоуглеродистые стали можно сварить любым  способом газовой сварки. Пламя горелки  должно быть нормальным, мощностью 100-130дм 3/ч

при правой сварке.

При сварке углеродистых сталей применяют проволоку из малоуглеродистой стали св-8 св-10га. При сварке этой проволокой часть углерода, марганца и кремния выгорает, а металл шва получает  крупнозернистую структуру и его предел прочности такового для основного   металла. Для получения наплавленного металла равнопрочного основному, применяют проволоку св-12гс, содержащую до 0.17% углерода; 0.8-1.1 марганца и 0.6-0.9% кремния.

 

Сварка легированных сталей

Легированные  стали хуже проводят тепло чем низкоуглеродистая сталь, и поэтому больше коробятся при сварке.

Низколегированные стали (например XCHД) хорошо свариваются газовой сваркой. При сварке применяют нормальное пламя и проволоку СВ-0.8, СВ-08А или СВ-10Г2

Хромоникелевые нержавеющие стали сваривают нормальным пламенем мощностью 75дм³ ацетилена на 1мм толщины металла. Применяют проволоку СВ-02Х10Н9, СВ-06-Х19Н9Т. При сварке жаропрочной нержавеющей стали, применяют проволоку содержащую 21% никеля 25% хрома. Для сварки коррозиностойкой стали  содержащей молибден 3%, 11% никеля, 17% хрома.

 

Сварка чугуна

Чугун сваривают  при исправлении дефектов отливок, а так же восстановлении и ремонте  деталей: заварке трещин, раковин, при  варке отколовшихся частей и пр.

Сварочное пламя должно быть нормальным или науглероживающим, так как окислительное вызывает местное выгорание кремния, и в металле шва образуются зерна белого чугуна.

 

Сварка меди

Медь обладает высокой теплопроводностью, поэтому  при ее сварке к месту расплавления металла приходится проводить большое количество тепла, чем при сварке стали.

Одним из свойств  меди затрудняющим сварку, является ее повышенная текучесть в расплавленном  состоянии. Поэтому при сварке меди не оставляют зазора между кромками. В качестве присадочного металла используют проволоку из чистой меди. Для раскисления меди и удаления шлака применяют флюсы.

 

Сварка латуни и бронзы

Сварка латуни. Газовую сварку широко используют для  сварки латуни, которая труднее поддается сварке электрической дугой. Основное затруднение при сварке состоит в значительном испарении из латуни цинка, которое начинается при 900С. Если латунь перегреть, то вследствие испарения цинка, шов получится пористым. При газовой сварке может испаряется до 25% содержащегося в латуни цинка.

Для уменьшения испарения цинка сварку латуни ведут  пламени с избытком кислорода  до 30-40%. В качестве присадочного металла  используют латунную проволоку. В качестве флюсов применяют прокаленную буру или газообразный флюс БМ-1

 

Сварка бронзы

Газовую сварку бронзы применяют при ремонте литых изделий из бронзы, наплавке работающих на трение поверхностей деталей слоем антифрикционных бронзовых сплавов и пр.

Сварочное пламя  должно иметь восстановительный  характер, так как при окислительном  пламени увеличиваются выгорание из бронзы олова, кремния, алюминия. В качестве присадочного материала используют прутки или проволоку, близкие по составу к свариваемому металлу. Для раскисления в присадочную проволоку вводят до 0.4% кремния.

Для защиты металла  от окисления и удаления окислов в шлаки применяют флюсы тех же составов, что и при сварке меди и латуни.

 

Список литературы

 

Глизманенко Д.А. Газовая  сварка и резка металлов.-М.: Высш. школа, 1969.-304с.