Технология газовой сварки металлов: материалы, техника
Такому способу соединения металлических деталей, как газовая сварка, уже более сотни лет. На протяжении этого времени данная технология продолжает успешно совершенствоваться, хотя другие методы сварки, в которых используется электрическая дуга, развиваются более активно и вытесняют сварку, в которой используется газовая горелка.
Плюсы и минусы газовой сварки
Такой метод соединения металлов, как газовая сварка, предполагает плавление соединяемых материалов, в результате чего формируется гомогенная структура. Горение газа, за счет которого и осуществляется нагрев и расплав металла, обеспечивается за счет введения в газовую смесь чистого кислорода. Такой метод соединения металлов отличается целым рядом преимуществ.
- Этот способ сварки не требует использования сложного оборудования (сварочного инвертора или полуавтоматического аппарата).
- Все расходные материалы для осуществления такой сварки несложно приобрести.
- Газовая сварка (соответственно, и газовая сварка труб) может выполняться даже без мощного источника энергии и порой без специальных защитных средств.
- Процесс такой сварки хорошо поддается регулированию: можно устанавливать требуемую мощность пламени горелки, контролировать степень нагрева металла.
У данного метода есть и недостатки.
- Металл нагревается очень медленно, в отличие от использования электрической дуги.
- Зона тепла, которая формируется газовой горелкой, является очень широкой.
- Очень сложно концентрировать тепло, создаваемое газовой горелкой, оно является более рассеянным, по сравнению с электродуговым способом.
- Газовую сварку можно отнести к достаточно дорогостоящим методам соединения металлов, если сравнивать ее с электродуговой сваркой. Стоимость затраченного кислорода и ацетилена значительно перекрывает цену электричества, затрачиваемого для сварки однотипных деталей.
- При сварке толстых металлических деталей значительно снижается скорость выполнения соединения. Обусловлено это тем, что концентрация тепла при использовании газовой горелки очень низкая.
- Газовая сварка плохо поддается автоматизации. Механизировать можно лишь процесс газовой сварки тонкостенных труб или резервуаров, который выполняется с использованием многопламенной горелкой.
Газовая сварка трубы из нижнего положения
Материалы для выполнения сварки с использованием газа
Технология газовой сварки предполагает использование различных типов газов, выбор которых зависит от целого ряда факторов.
Одним из газов, используемых для сварки, является кислород. Характеризуется этот газ отсутствием цвета и запаха, он выступает в качестве катализатора, активизируя процессы плавления соединяемого или разрезаемого материала.
Для того чтобы хранить и транспортировать кислород, используются специальные баллоны, в которых он содержится под постоянным давлением. При контакте с техническим маслом кислород может воспламениться, поэтому следует исключить саму возможность такого контакта. Баллоны, в которых содержится кислород, необходимо хранить в помещениях, защищенных от источников тепла и солнечного света.
Получают сварочный кислород путем его выделения из обычного воздуха, для чего используются специальные устройства. В зависимости от степени своей чистоты кислород бывает трех типов: высший (99,5%), первый (99,2%) и второй (98,5%) сорт.
Для различных манипуляций с металлами (сварки и резки) также применяется бесцветный газ ацетилен C2H2. При определенных условиях (давлении, превышающем 1,5 кг/см2 и температуре свыше 400 градусов) данный газ может самопроизвольно взорваться. Получают ацетилен при взаимодействии карбида кальция и воды.
Устройство ацетиленового редуктора
Преимущество использования ацетилена при сварке металлов заключается в том, что температура его горения позволяет без проблем осуществлять этот процесс. Между тем использование более дешевых газов (водород, метан, пропан, керосиновые пары) не дает возможности получить такую высокую температуру горения.
Проволока и флюс для выполнения сварки
Для осуществления сварки металлов, кроме газа, необходимы также проволока и флюс. Именно за счет этих материалов создается сварочный шов, формируются все его характеристики. Проволока, которая используется для сварки, должна быть чистой, без признаков коррозии и краски на ее поверхности. В отдельных случаях в качестве такой проволоки можно использовать полоску того же металла, который подвергается свариванию.
Для того чтобы обеспечить защиту сварочной ванны от внешних факторов, необходимо использовать специальный флюс. В качестве такого флюса часто используются борная кислота и бура, которые наносятся непосредственно на поверхность свариваемого металла или на используемую для сварки проволоку.
Без флюса может выполняться газовая сварка углеродистой стали, а при соединении деталей из алюминия, меди, магния и их сплавов такая защита необходима.
Оборудование для газовой сварки
Технология газовой сварки предполагает использование определенного оборудования.
Оборудование необходимое для сварки
Водяной затвор
Водяной затвор необходим для обеспечения защиты всех элементов оборудования (генератор ацетилена, трубы) от обратной тяги огня из горелки. Такой затвор, вода в котором должна находиться на определенном уровне, размещается между газовой горелкой и генератором ацетилена.
Баллон, в котором содержится газ
Такие баллоны окрашиваются разной краской в зависимости от того, какой газ в них планируется хранить. Между тем верхняя часть баллона не красится, чтобы исключить контакт газа с компонентами краски. Следует также иметь в виду, что на баллоны, в которых хранится ацетилен, нельзя устанавливать вентили из меди, так как это может привести к взрыву газа.
Редуктор
Он используется для снижения давления газа, выходящего из баллона. Редукторы могут быть прямого или обратного действия, а для сжиженного газа используются модели с оребрением, которые исключают его вымерзание при выходе.
Специальные шланги
Газовую сварку невозможно выполнять без использования специальных шлангов, по которым может подаваться как газ, так и горючие жидкости. Такие шланги делятся на три категории, маркируемые 1) красной полосой (работают при давлении до 6 атмосфер), 2) желтой полосой (для подачи горючих жидкостей), 3) синей полосой (работают при давлении до 20 атм).
Устройство газосварочного резака
Горелка
Смешивание газов и их горение обеспечивается за счет использования горелки, которая может быть инжекторного и безинжекторного типа. Классифицируются горелки и по своей мощности, которая характеризует количество газа, пропускаемого в единицу времени. Так, бывают горелки большой, средней, малой и микромалой мощности.
Специальный стол
Газовую сварку осуществляют на специально обустроенном месте, которое называется постом. По сути, таким местом является стол, который может быть с поворотной или фиксированной столешницей. Этот стол, оснащенный вытяжной вентиляцией и всем необходимым для хранения вспомогательного инструмента, значительно облегчает труд сварщика.
Особенности выполнения газовой сварки
Регулировка параметров пламени осуществляется при помощи редуктора, который позволяет менять состав газовой смеси.
При помощи редуктора можно получать пламя трех основных типов: восстановительное (используемое для сварки практически всех металлов), окислительное и с повышенным количеством горючего газа.
При сварке металлов в расплавленной ванне протекают одновременно два процесса – окисление и восстановление. При этом при сварке алюминия и магния окислительные процессы протекают активнее.
Сам сварочный шов и участок, прилегающий к нему, характеризуется разными параметрами. Так, участок металла, прилегающий к шву, отличается минимальной прочностью, именно он наиболее склонен к разрушению. Прилегающий к данной зоне металл имеет структуру с крупными зернами.
Чтобы улучшить качество шва и зоны, которая к нему прилегает, выполняют дополнительный нагрев или так называемую термическую ковку металла.
Технологии сварки различных металлов имеют свои нюансы.
- Газовую сварку деталей из низкоуглеродистой стали выполняют с помощью любого газа. В качестве присадочного материала при сварке таких сталей используется проволока из стали, содержащей небольшое количество углерода.
- Методы сварки легированных сталей выбираются в зависимости от их состава. Так, нержавеющие жаропрочные стали варятся с использованием проволоки, содержащей хром и никель, а отдельные марки требуют применения присадочного материала, дополнительно содержащего молибден.
- Чугун варится науглероживающим пламенем, которое предотвращает пиролиз кремния и образование зерен хрупкого белого чугуна.
- Для сварки меди необходимо использовать пламя большей мощности. Кроме того, по причине повышенной текучести меди детали из нее сваривают с минимальным зазором. В качестве присадочного материала используется проволока из меди, а также флюс, который способствует раскислению металла шва.
- При сварке латуни есть риск улетучивания цинка из ее состава, что может привести к повышенной пористости металла шва. Чтобы избежать этого, в пламя горелки подают больше кислорода, а в качестве присадки используют латунную проволоку.
- Сварка бронзы осуществляется восстановительным пламенем, которое не выжигает из этого сплава олово, алюминий и кремний. В качестве присадки применяется проволока из бронзы похожего состава, в которой дополнительно содержится кремний, способствующий раскислению металла шва.
Как выполняется газовая сварка в полуавтоматическом режиме
Для полуавтоматической технологии газовой сварки необходимо использование электрической дуги и защитного газа, что делает этот метод соединения металлов гибридным.
Данная технология, если ее разобрать подробнее, выглядит следующим образом:
- включение устройства;
- продевание проволоки через отверстие, расположенное в горелке;
- выставление при помощи редуктора требуемого давления газа;
- установка требуемой скорости подачи проволоки;
- выставление всех остальных параметров сварки (напряжения и силы тока);
- расположение горелки под требуемым углом перед началом сварки.
На каждый из параметров сварки, выполняемой полуавтоматическим способом, есть параметры, которые оговариваются соответствующими ГОСТами:
- давление, выдаваемое редуктором;
- параметры ацетиленового генератора;
- тип используемых шлангов;
- требования к баллонам для газа;
- тип используемых для сварки горелок;
- тип проволоки, используемой для сварки.
Источник: http://met-all.org/obrabotka/svarka/tehnologiya-gazovoj-svarki-metallov-materialy-tehnika.html
EWM AG — Schweißgeräte und Zubehör von EWM
Как можно понять из самого названия метода, для сварки TIG обычно используют инертные газы. Защитные газы нормированы в стандарте EN 439. Согласно данному стандарту они имеют обозначения l1, l2 и l3. Наиболее часто при сварке TIG в качестве защитного газа применяется аргон (l1). Степень его чистоты должна составлять минимум 99,95 %.
Для металлов, имеющих очень хорошую теплопроводность, таких как алюминий или медь, используют гелий (l2). При использовании гелия в качестве защитного газа сварочная дуга имеет более высокую температуру. Но, в первую очередь, обеспечивается более равномерное распределение тепла между ядром и краем сварочной дуги. При сварке ТIG чистый гелий используется редко и только в исключительных случаях.
Вместо него в последние годы все чаще применяются смеси аргона и гелия (l3) с содержанием гелия 25, 50 или 75 %. Благодаря этому удается снизить температуру предварительного нагрева, например, толстых алюминиевых структур, для достижения достаточного провара. Более того, можно повысить скорость сварки.
При сварке ТIG нержавеющих хромоникелевых сталей для этой цели также применяют смеси аргона с водородом (R1), однако для предотвращения образования пор содержание водорода не должно превышать 5 %.
Расход защитного газа зависит от диаметра газового сопла и окружающего воздушного потока. Ориентировочным значением для аргона является объемный расход 5-10 л/мин. При ветре или сквозняке (Рис. 4) при определенных условиях расход должен быть больше. При использовании смесей аргона и гелия ввиду небольшой плотности гелия необходимо установить большее значение расхода.
Перечень защитных газов для сварки MIG/MAG приведен в стандарте EN 439. В этом стандарте определены требования ко всем защитным газам для дуговой сварки и резки. Защитные газы делятся на семь групп и несколько подгрупп.
Обзор групп защитных газов
В группу R входят смеси аргона с водородом, которые имеют раскисляющее действие. Наряду с аргоном и гелием газы группы R1 используются при сварке ТIG и плазменной сварке, а газы подгруппы 2 с высоким содержанием водорода (H) применяются для плазменной резки и защиты корня шва (формовочные газы).
Группа I
В группу I входят инертные газы. Это аргон (Ar) и гелий (He), а также смеси аргона и гелия. Они используются для сварки ТIG, MIG и плазменной сварки, а также для защиты корня шва.
Группа M
К группе M, в которую входят группы M1, M2 и M3, относят газовые смеси для сварки MAG. Каждая из этих групп имеет 3 или 4 подгруппы. Газы разделены на категории от M1.1 до M3.3 по окислительным свойствам, то есть газы M1.
1 являются слабо окисляющими, а газы M3.3 обладают наиболее сильными окислительными свойствами.
Главным компонентом всех этих газов является аргон, к активным компонентам добавляются кислород (O) или диоксид углерода (CO2) либо кислород вместе с диоксидом углерода (трехкомпонентные газы).
Группа C
В числе газов для сварки MAG в группу C входят чистый диоксид углерода и смесь диоксида углерода и кислорода. Последняя, однако, не применяется в Германии. Газы группы C обладают наиболее сильными окислительными свойствами, так как CO2 при высоких температурах сварочной дуги распадается. При этом помимо оксида углерода выделяется большое количество кислорода.
В группу F входят азот (N) и смесь азота с водородом. Оба газа можно использовать для плазменной резки и формовки.
Состав газа влияет не только на окислительные свойства, но и на электрические и физические параметры в области сварочной дуги и, следовательно, характеристики сварки. Например, при добавлении гелия к аргону улучшается теплопроводность и теплосодержание атмосферы сварочной дуги. Благодаря этому сварочная дуга более мощная, что способствует лучшему провару.
Примешивание активных компонентов к газовым смесям, помимо прочего, ведет к образованию более мелких капель при плавлении проволочных электродов. Также улучшается теплопередача в сварочной дуге. Это также позволяет добиться более качественного провара.
Требуемый расход защитного газа рассчитывается при помощи эмпирического правила: расход должен составлять 10-12 диаметров проволоки в литрах в минуту.
При сварке MIG алюминия из-за высокой окисляемости материала значения расхода должны немного превышать стандартные, а для газовых смесей аргона с гелием ввиду небольшой плотности гелия значения расхода должны быть гораздо выше. Сначала снижается давление газа, поступающего из баллона или из кольцевого трубопровода. Заданный уровень расхода можно посмотреть на манометре, выверенном с расходомерным соплом, или на расходомере с поплавковым указателем.
| Обозначение | Компоненты в объемных процентах (% об.) | Типичное применение | Примечания | |||
| Группа | Индекс | окисляющий | инертный | раскисляющий | химически пассивный | |
| CO2 | O2 | Ar | He | H2 | N2 | |
| R | 1 | Остаток² | > 0-15 | TIG, плазменная сварка, плазменная резка, защита корня шва | ||
| 2 | Остаток² | > 15-35 | ||||
| I | 1 | 100 | MIG, TIG, плазменная сварка, защита корня шва | инертный | ||
| 2 | 100 | |||||
| 3 | Остаток² | > 0-95 | ||||
| M1 | 1 | > 0-5 | Остаток² | > 0-5 | MAG | слабо окисляющий |
| 2 | > 0-5 | Остаток² | ||||
| 3 | > 0-3 | Остаток² | ||||
| 4 | > 0-25 | > 0-3 | Остаток² | |||
| M2 | 1 | > 0-25 | Остаток² | |||
| 2 | > 3-10 | Остаток² | ||||
| 3 | > 0-5 | > 3-11 | Остаток² | |||
| 4 | > 0-25 | > 0-8 | Остаток² | |||
| M3 | 1 | > 25-50 | Остаток² | |||
| 2 | > 10-15 | Остаток² | ||||
| 3 | > 5-50 | > 8-15 | Остаток² | |||
| C | 1 | 100 | сильно окисляющий | |||
| 2 | Остаток | > 0-30 | ||||
| F | 1 | 100 | Плазменная резка, защита корня шва | химически пассивный | ||
| 2 | > 0-50 | Остаток | раскисляющий |
Классификация защитных газов для дуговой сварки и резки
Источник: https://www.ewm-group.com/ru/fachwissen/schutzgase.html
Газовая сварка: какие газы, проволока и флюсы для нее используются?
Газовой сваркой называют процесс соединения металлов при нагреве свариваемых кромок высокотемпературным пламенем, образующимся при сгорании смеси горючего газа и кислорода. Кислород в данном случае выполняет функцию катализатора.
Кислород
При обычной температуре и давлении газ не имеет цвета и запаха. Для сварочных работ востребован технический кислород, добытый из воздуха и обработанный в воздухоразделительных установках, трех сортов:
- высшего, чистота по объему – 99,5%;
- 1-го – 99,2%;
- 2-го – 98, 5% .
Остаток составляют аргон и азот.
При смешении горючих газов или паров горючих жидкостей с кислородом в определенных пропорциях начинается интенсивное горение с выделением большого количества тепла.
Для хранения технического кислорода используют специальные окрашенные в голубой цвет баллоны объемом 40 дм3 (40 л). Надпись «Кислород» сделана черным. Масса такого баллона без колпака и башмака составляет 60 кг.
Внимание! При использовании кислородных баллонов необходимо соблюдать предельную осторожность из-за высокого давления внутри них. Есть еще одна опасность – высокая активность газа при контакте с органическими веществами (маслами или жирами). Чистый кислород – очень сильный окислитель, который при взаимодействии с углеводородами вызывает возгорание с большим выделением тепла, что провоцирует взрыв.
Сколько кислорода содержится в баллоне 40 л?
Номинальное давление газа в баллоне при +20°C – 14,7 МПа (по ГОСТу 5583). В таких условиях в него вмещается 6,3 м3 кислорода, по массе – 8,3 кг.
Ацетилен
Этот газ является первым и основным представителем алкинов гомологического ряда. По международной номенклатуре химических соединений ИЮПАК его название – этин. Формула – C2H2. Ацетилен – бесцветный, горючий, в смеси с воздухом взрывоопасен. Газ, благодаря тройной связи в молекуле, легко участвует в реакциях присоединения. Во время его сгорания выделяется значительное количество тепла, что используется в ацетиленовой горелке.
Ацетилен нельзя применять в чистом виде, поскольку в свободной форме он очень взрывоопасен. Для заправки в баллон его разбивают на мелкие частицы путем растворения в ацетоне. Этот способ позволяет снизить взрывоопасность ацетилена и заправить в баллон достаточно большое количество газа. Используют баллоны, окрашенные в белый цвет, надпись красная. При работе необходимо сохранять вертикальное положение баллона и оставлять остаточное давление, что снизит потери.
Сколько ацетилена содержится в баллоне 40 л?
В баллон закачивается технический ацетилен, соответствующий ГОСТу 5457, в него помещается:
- по объему – 5,3 м3;
- по массе – 5 кг газа.
Получение ацетилена из карбида кальция
Распространенный способ получения ацетилена для сварки – из воды и карбида кальция в ацетиленовых генераторах во время сварочного процесса.
Карбид кальция представляет собой твердый кускообразный материал, имеющий выраженный чесночный запах. Характерная особенность этого материала – интенсивное поглощение воды. Технический карбид кальция содержит, помимо CaC2, примеси: оксид кальция, кокс и другие.
Определение!
Количество литров газообразного ацетилена при давлении 760 мм рт. ст. и +20°C, производимого из 1 кг карбида в результате затворения водой, называют литражом.
Можно ли определить качество карбида кальция по цвету?
Чем чище карбид кальция, тем больше ацетилена получают при разложении 1 кг продукта (тем выше его литраж). При содержании чистого CaC2 в количестве 60-75% разлом материала имеет серый цвет, который при возрастании процентного содержания CaC2 переходит в фиолетовый. Высокопроцентный карбид кальция (от 80% CaC2) может иметь цвет от светло-коричневого до голубовато-черного.
Виды генераторов для получения ацетилена из карбида кальция
ГОСТ 5190 определяет несколько классификационных признаков для ацетиленовых генераторов:
- по давлению получаемого газа: низкого – до 0,01 МПа, среднего – 0,07-0,15 МПа, высокого – более 0,15 МПа;
- по производительности: 0,3-160 м3;
- по способу применения: стационарные и передвижные;
- по принципу действия: «карбид в воду», «вода на карбид» по «сухому» и «мокрому» процессам.
Рассмотрим основные виды ацетиленовых генераторов.
«Карбид в воду»
Это наиболее популярное оборудование. Принцип работы промышленного варианта:
- карбид периодически из бункера подается отдельными порциями в газообразующую камеру через питатель, в камере газообразования находится вода;
- подача карбида осуществляется периодически при падении давления в бункере с водой ниже установленного уровня;
- в газообразующей камере в результате реакции карбида и воды образуется ацетилен, подаваемый в ацетиленовый шланг;
- осадок – гашеная известь – удаляется через выпускной клапан.
В домашних мастерских, на небольших производствах и стройплощадках востребован мобильный ацетиленовый генератор типа АСП-10 производительностью 1,25 м3/час. Его разовая – 3,5 кг карбида кальция оптимальной фракции 25-80 мм. Без перезарядки он может работать 0,8 часа.
Агрегат состоит из корпуса с крышкой и мембраной, корзины для карбида, предохранительного клапана и жидкостного затвора, сливных штуцеров, поддона, манометра. Вверху корпуса находится газообразователь, в котором и происходит разложение CaC2 с генерацией ацетилена.
Ацетилен накапливается в газосборнике.
Преимуществами подобных генераторов являются: наиболее полное разложение карбида кальция (до 95%), хорошее охлаждение, удобство обслуживания.
«Вода на карбид» по принципу «мокрого» процесса
Принцип работы оборудования заключается в периодической подаче воды на карбид, загруженный в реторту. Образовавшийся газ выходит в газосборную камеру, откуда через отборник поступает в шланг для сварки.
Преимущества аппаратов: надежность и простота конструкции. Минусы:
- возможность перегрева ацетилена из-за малого количества воды;
- неполное разложение карбида;
- небольшая производительность.
«Вода на карбид» по принципу «сухого» процесса
В барабан генератора подается карбид и поступает вода, количество которой в два раза превышает необходимое для полного распада карбида. Благодаря высокой температуре лишняя вода испаряется. Гашеная известь через решетчатые стенки опускается вниз и выводится за пределы агрегата. Известь из-за испарения воды получается сухой, поэтому процесс получил такое название. Образовавшийся ацетилен подается в сварочный шланг через отборник.
Преимущества процесса: простота обслуживания оборудования и удаления извести. На таком принципе основана работа стационарных генераторов среднего уровня производительности.
Газы-заменители ацетилена
Для сварки металлов может использоваться не только ацетилен, но и другие газы, а также пары горючих жидкостей.
Определение!
Для сварки металлов и сплавов могут применяться газы, которые способны давать температуру пламени, в два раза превышающую Tпл обрабатываемых материалов.
Газы-заменители, производимые в промышленных масштабах, как правило, дешевле ацетилена и просты в приобретении, поэтому способны значительно снизить стоимость и упростить сварочные работы. Но, по сравнению с ацетиленом, все они имеют более низкую температуру сгорания. Поэтому их применение обычно ограничивается областями, в которых слишком высокая температура пламени не требуется:
- сварка легкоплавких цветных металлов (алюминия и магния), их сплавов, свинца;
- высоко- и низкотемпературная пайка;
- поверхностная закалка;
- сварка тонколистового стального проката;
- поверхностная и разделительная кислородная резка.
Особенно широко газы-заменители применимы в ходе кислородной резки, при которой температура пламени не сказывается на качестве процесса, а только определяет время предварительного прогрева материала.
Могут ли для газосварки использоваться пропан и метан?
Эти газы могут применяться для сварки, но только при условии дополнительного использования кремний- и марганецсодержащей проволоки. Кремний и марганец выполняют роль раскислителей. При сварке чугуна и цветных металлов этими газами необходимо применять флюсы.
Какая сварочная проволока применяется для газовой сварки?
Для сварки в качестве присадочных материалов применяют обычно проволоку, прутки и гранулы с химическим составом, аналогичным свариваемому металлу. Их температура плавления должна быть равна или ниже, по сравнению с обрабатываемым материалом. Поверхность проволоки – чистая, без ржавчины, масел, окалины. Проволока для газосварки и наплавки производится в соответствии с тем же стандартом, что и для дуговой сварки, – ГОСТом 2246.
Как поступить, если нет возможности достать сварочную проволоку требуемого состава?
Для работы с нержавеющей сталью, медью, латунью или свинцом в порядке исключения используют полоски из материалов такой же марки, как и свариваемый металл.
Как выбрать проволоку в соответствии со свариваемым материалом и эксплуатационным назначением изготавливаемой продукции?
- Для ответственных сварных металлоконструкций и изделий рекомендуется применять марганцевую и кремнемарганцевую проволоку: Св-08ГА, Св-10Г2, Св-08ГС, Св-08Г2С.
- Для низколегированных марок используют низколегированную проволоку, содержащую хром.
- Для чугуна предназначаются прутки, выпускаемые по ГОСТу 2671. Они делятся на марку А, востребованную для горячей сварки с общим предварительным подогревом изделия, и Б – для сварки с местным подогревом. Марки НЧ-1 и НЧ-2 используют для низкотемпературной газосварки литых элементов.
- Для сварки алюминия и сплавов на его основе предназначена проволока, соответствующая ГОСТу 7871: Св-А1, Св-АМц, Св-АК-5, Св-АМг.
- Для меди и ее сплавов выпускается присадочная проволока, регламентируемая ГОСТом 16130 (М1, МСр1), или прутки М1р и М3р.
Назначение флюсов для газовой сварки
При нагревании во время сварочного процесса медь, алюминий, магний и сплавы на их основе интенсивно взаимодействуют с кислородом воздуха или сварочного пламени. В результате на металлической поверхности образуются оксиды, температура плавления которых превышает температуру плавления основного металла. Оксидная пленка значительно усложняет сварку.
Предотвратить появление поверхностных оксидных пленок помогают специальные пасты или порошки, то есть флюсы. Эти составы наносятся предварительно на кромки свариваемых элементов и сварочную проволоку (прутки). При нагреве флюсы образуют легкоплавкие шлаки, предотвращающие образование тугоплавких оксидов.
Функции флюсов выполняют: прокаленная бура, борная кислота, оксиды и соли лития, бария, калия, фтора, натрия и другие. Вид состава определяется свойствами свариваемого металла. База флюса для кислородной резки – железный порошок.
Флюсы также могут использоваться для специальных легированных сталей и чугуна.
Для обычных «черных» сталей не применяются.
Источник: http://www.navigator-beton.ru/articles/gazovaya-svarka.html
Горючие газы
Ацетилен является основным горючим газом для газовой сварки и резки металлов, температура его плавления при сгорании в смеси с технически чистым кислородом достигает 3150°С.
Ацетилен С2Н2 является химическим соединением углерода и водорода. Технический ацетилен при нормальных давлении и температуре представляет собой бесцветный газ с резким специфическим чесночным запахом, обусловленным содержащимися в нем примесями сероводорода, аммиака, фосфористого водорода и др. Длительное вдыхание его вызывает тошноту, головокружение и даже отравление.
Ацетилен легче воздуха, 1 м3 ацетилена при нормальном атмосферном давлении и температуре 20°С имеет массу 1,09 кг. При нормальном давлении и температуре от -82,4°С (190,6 К) до -84,0°С (189 К) ацетилен переходит в жидкое состояние, а при температуре -85°С (188 К) затвердевает.
Ацетилен — самое распространенное горючее, используемое в процессах газопламенной обработки. При использовании ацетилена необходимо учитывать его взрывоопасные свойства. Ацетилен — высокое эндотермическое соединение, при разложении 1 кг ацетилена выделяется 8373,6 кДж. Температура самовоспламенения колеблется в пределах 240-630°С и зависит от давления и присутствия в нем различных веществ.
Повышение давления существенно снижает температуру самовоспламенения ацетилена. Присутствие в ацетилене других веществ увеличивает поверхность контакта и тем понижает температуру самовоспламенения.
Зависимость температуры воспламенения ацетилена от давления приведена ниже:
| Температура, °С | 630 | 530 | 475 | 350 |
| Абсолютное давление, МПа | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 2,2 |
При взрыве ацетилена происходит резкое повышение давления и температуры, что может вызвать большие разрушения и тяжелые несчастные случаи.
Ацетилен с воздухом образует взрывоопасные смеси в пределах от 2,2 до 81 % ацетилена по объему при нормальном атмосферном давлении, а с технически чистым кислородом — в пределах от 2,3 до 93% ацетилена.
Наиболее взрывоопасны ацетиленовоздушные смеси, содержащие 7-13% ацетилена. Взрыв ацетиленокислородной и ацетиленовоздушной смеси, в указанных пределах может произойти от сильного нагрева и искры.
Присутствие окиси меди снижает температуру самовоспламенения ацетилена до 240°С. При определенных условиях ацетилен реагирует с медью, образуя взрывоопасные соединения, вот почему категорически запрещается при изготовлении ацетиленового оборудования применение сплавов, содержащих более 70% меди.
Взрываемость ацетилена понижается при растворении его в жидкостях. Особенно хорошо он растворяется в ацетоне. В одном объеме технического ацетона при 20°С и нормальном атмосферном давлении можно растворить до 20 объемов ацетилена. Растворимость ацетилена в ацетоне увеличивается с увеличением давления и понижением температуры.
Технический ацетилен получают двумя способами: из карбида кальция и из природного газа, нефти, угля.
Ацетилен, полученный из природного газа, называется пиролизным. Получение ацетилена из природного газа на 30-40% дешевле, чем из карбида кальция.
К месту сварки ацетилен доставляется в специальных стальных баллонах, заполненных пористой пропитанной ацетоном массой, под давлением 1,9 МПа.
Кроме ацетилена при сварке и резке металлов применяют и другие более дешевые и менее дефицитные горючие газы и пары горючих жидкостей.
Основная область применения газов-заменителей — кислородная резка, однако в последние годы они находят широкое применение и при других видах газопламенной обработки металлов — пайке, наплавке, газопламенной закалке, металлизации, газопрессовой сварке, сварке цветных металлов и сплавов.
Правильное использование газов-заменителей не ухудшает качество сварки и резки металлов, применение их дает более высокую чистоту реза при резке металлов малых толщин.
При сварке температура пламени должна примерно в два раза превышать температуру плавления металлов, поэтому газы-заменители, температура пламени которых ниже, чем у ацетилена, необходимо использовать при сварке металлов с более низкой температурой плавления, чем у сталей. При кислородной резке используются горючие газы, которые при сгорании в смеси с кислородом дают пламя с температурой не ниже 2000°С. Выбор горючего газа зависит от его теплотворной способности.
Теплотворная способность количество теплоты в килоджоулях, получаемое при полном сгорании 1 м3 газа
Чем выше теплотворная способность газа, тем меньше его расход при сварке и резке металлов. Для полного сгорания одинакового объема различных горючих газов требуется различное количество кислорода, от этого зависит эффективная мощность пламени.
Эффективной мощностью пламени называется количество тепла, вводимое в нагреваемый металл в единицу времени
Для расчетов замены ацетилена другим газом-заменителем пользуются коэффициентом замены ацетилена.
Коэффициент замены ацетилена отношение расхода газа-заменителя V3 к расходу ацетилена Va при одинаковой эффективной тепловой мощности: φ=V3/Va
Водород
Водород H2 в нормальных условиях представляет собой горючий газ без цвета и запаха. Это один из самых легких газов, он в 14,5 раза легче воздуха. Водород способен образовывать в определенных пропорциях взрывоопасные смеси с воздухом и кислородом. Поэтому при сварочных работах необходимо строго соблюдать правила безопасности труда.
Получают водород разложением воды электрическим током. К месту сварки водород доставляют в стальных баллонах в газообразном состоянии под давлением 15 МПа. Баллоны для водорода окрашивают в зеленый цвет. Водород, применяемый для сварочных работ, должен удовлетворять требованиям ГОСТ 3022-80 «Водород технический».
Водородно-кислородное пламя имеет синюю окраску и не имеет четких очертаний зон пламени, что затрудняет, его регулировку.
Коксовый газ
Коксовый газ — бесцветный газ с запахом сероводорода. Коксовый газ получают при выработке кокса из каменного угля, состоит он из смеси газообразных горючих продуктов водорода, метана и других непредельных углеводородов.
Применяют в основном для резки сталей, сварки и пайки легкоплавких цветных металлов. Для сварки и резки применяют коксовый газ, очищенный от сернистых соединений и смолистых веществ. Для полного сгорания 1 м3 необходимо 0,9 м3 кислорода.
К месту сварки и резки коксовый газ подают по трубопроводам под давлением 1,3-1,5 кПа.
Городской газ
Городской газ является составным горючим газом. Обычно основным компонентом городского газа является природный газ, к нему добавляют коксовый и генераторный газы.
Состав городского газа непостоянен, газ типа московского имеет следующий состав: метан (70-95%), водород (до 25%), тяжелые углеводороды (до 1%), азот (до 3%), оксид углерода (до 3%), двуоксид углерода (до 1%), кислород (до 0,5%). К месту сварки городской газ доставляют по трубопроводам.
Как заменитель ацетилена он используется для резки сталей, сварки и пайки легкоплавких цветных металлов.
Пропан
Пропан технический — бесцветный газ с резким запахом, состоящий из пропана С3Н8 или из пропана и пропилена С3Н8, суммарное содержание которых должно быть не менее 93%. Получают пропан при переработке нефтепродуктов.
При нормальных условиях пропан находится в газообразном состоянии, а при понижении температуры или повышении давления переходит в жидкое состояние. Так, при температуре 293 К пропан переходит в жидкое состояние при давлении 0,85 МПа.
Испарение 1 кг жидкого пропана дает 0,53 м3 паров.
Пропан-бутановая смесь — бесцветный газ с резким запахом, является побочным продуктом при переработке нефти.
Смесь легко превращается в жидкое состояние, например при температуре 233 К пропан-бутановая смесь сжижается при атмосферном давлении. Сжиженные газы хранят только в закрытых емкостях, так как испарение жидкости происходит даже при 273 К.
Плотность пропан-бутана больше плотности воздуха, поэтому необходимо тщательно следить за герметичностью аппаратуры и коммуникаций во избежание образования взрывоопасной смеси газа с воздухом внизу помещения. Заполнение емкостей пропаном и пропан-бутановой смесью, транспортирование их, а также слив газа должны выполняться в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», утвержденными Госгортехнадзором.
Пропан-бутановые смеси широко применяются при резке сталей, сварке и пайке легкоплавких цветных металлов, закалке, газовой сварке пластмасс. К месту сварки смесь поставляют в стальных баллонах под давлением 1,6 МПа или по газопроводам через перепускную рампу. При испарении 1 кг пропана образуется 500 дм3 газа.
Бензин
Бензин является продуктом переработки нефти. Он представляет собой легко испаряющуюся прозрачную жидкость с резким характерным запахом. Пары бензина при сгорании в кислороде дают температуру пламени 2400- 2500°С. Для очистки бензина его фильтруют через войлок. Бензин используется для кислородной резки, а также для сварки и пайки легкоплавких металлов.
Керосин
Керосин также является продуктом переработки нефти и представляет собой бесцветную желтоватую легко испаряющуюся жидкость. Керосин, применяемый для сварки и резки металлов, должен удовлетворять требованиям ТУ 38.71-58-10-90. Керосин применяют также для сварки и пайки легкоплавких цветных металлов.
Источник: https://weldering.com/goryuchie-gazy
������� ������ ��������
������� / ������ / ������� ������ ��������
���������� ������� ������ �������� ����� ����� ��� 100-������ �������, ������ �������� ���������� � �� ��� ���.
����� ����, � �������� ������ �������� ��� ����������� ������ ���������������, ������������ ������������ �� �� ������ ���� � ������������ ������������:
- ������� �������;
- ������� � �������������� ���������;
- ����������� �������.
������� ������ ������������ ��������� ��������, ������� ����������� ����� �����, ������� ���������� ���������.
������������ � ���������� ������� ������ ��������
������� ������ �������� — ��� �������� ������� ��� ������, �� ��������� ���������� �������������� ���������� ��������. ��� ��� ��������� ����� ����� ���������� �� �����.
��� ������� ������ �������� ��� ������������� � ������� ������� ��������� ������� � �������� ����. ����� ��������� �������� ����� ��������� ��� �������� ���������� � ��������, �����, ������� ������� ������� � �.�.
���������� ������� ������ ��������:
- ��� ������ ������� ������� ����������� ����� ��������.
- ���� �����, ���������� ��� ���������� ����� ����������, ���������������� �� ������������ �������, ���������� ���� ����� ��������������� ������ �������������.
- ���� ������� ��� ������������� ���������� ������.
- � ���������� ������ �������� ������������ ��������� ������������� ������� ������.
- ����� ��������� �������������.
�������� ���� � ���������, ������������ ��� ������ ��������
�������� � ���������� ���, �� ���������� �������. ����������� ������� ������������� ����� ������� �������. ��� ������ ��������� � ���� ������������ ��������� �������� ��� ������� �������� �������� ����. ��� ������� ������� � ������� �� ���������� ���������.
��������� �������� �������� �� �������, ����������� �� ����������� ���� � ���� � ����������� ���������. ��� �������������� �� 3 ����� � ������ (99,5%), 1-� (99,2%) � 2-� (98,5%).
�������� � ������������ ����� ����� �������� � ���������, ���������� ������������ ������ ������������� ��� ������������ �������������� ����. �������� ��������������� ������������� � ��������� ����������� ������� � ������������. ������������.
�����, �������, ������ (�������������������) � ���������� ���������� ������������, �� �� ���������� ������� �� ��������� ������� � ��������� �������.
��������� � ���� � ������������ ��������, ����������� ��� ���������� ���������� ���.
��������� ����� �� ���� ������� ������� ��� ������, ��� ���� ����� �� ��������� ��������� ��� �������� ����� ������ �� ��������� � �������, ��� ������� �������� �������.
���� ��������� ��� ���������� �������� � ��� ������� ��������������� �� ������ �� ������, � ����� ������ �� ������������ � ������� ����, ��������� ����������� ������. � �������� �������� ������ ���������� ������ ������� � ����.
������� ��������� ������������
��������� ������������ ������� �� ��������� �����������:
������� ������, ����������� ��� ������������� ���������� ��������� � ����� �� �������� ���� ����.
������ � �����, ������� �������������� ������ �� ���������, ������������ ��� ��������� �������������� �������. ���� ������� ������� �� ���� ����������� � ��� ���� (������� � ��� ���������, ����� � ��� ���������, �����-������� � ��� ��������, ������� � ��� ������ �����). ������ ������ ������ �������, �.�. ��� �� ������ �������������� � ������� �� ��������� �������������.
��������, ��������� �������� ���� �� ������. ������������ ������ �������� ������ ��������.
������, ������� �������� ������� ����� � ��������������� ��� �������� �� 6 ���., ��������� � 1-�� ������. ��� �������� ������� � �������� ����� 2-� ����� �������, ������� ������ ������. ������ 3-�� ������ ��������� � ����� �������� �����. �� ������� �������� ���������� 20 ���.
�������, ����������� ���� � ����������� �� ��������� �����, �������� �������.
��������� ����, �������������� ����� ����, ������������� ������� � ������� ��� �������� �����������, �.�. ������� ������� ������������ ������� �����.
��� ��������� ���������� ������� ��������� �������� � �������� �������, ������� ����� ���� 3 �����:
- ������������������;
- ��������������;
- � �������� ����.
������ ��������:
- ������������ ����� � ������� ��� ������ ������ ����.
- ������������ ����� � �������� ����� ������ �����������������, ������� ����� ����������.
- ����� � ������� ����������������� �������.
- ���� � �� ���������� ������ ����� ������� ����������� � ���� ��� �����������.
- ������ � ������ ������� ����������� �������� ������ � ������� ����������� ���������.
- ������ � ��������� � ����������������� ������� � ���������.
����������� ������������������ ������� ������ ��������
������ ��� ������� ������ �������������� ��� ������ ���������, � ������ �������� ��������� ������ ��������������� ����. ��� ��������� ����������� ������ ����������� ����� ���������� � �������� ���.
������� ���������� ������������ � �������� ��� � ��������.
��� ������������������ ������ ������� ������ ��� ����������:
- ������� ���� ��������� � ���������� ��������;
- �� �����;
- ������ ����������� ����;
- ���������� � ����, �� ���������� � ���� ����.
������������ ��� ������� ������ �������� � �������������� �� ��������
�� �������� ����������������� ����� ������������ � ���������� ������������ � ������� ���������� ������� ������ ��������, � ����� � ��������� ������������� � ���� ����� � ����� ��������� ��������. ����� ������, � ��� ������� ����������� � ���������� ������� ������ ��������.
������� ������ ���� ������:
��������������� ��������� ��������
������������ �� ����� �������
Источник: https://www.metobr-expo.ru/ru/articles/gazovaya-svarka-metallov/
Газы используемые при газовой сварке
Газовая сварка — плавление кромок соединяемых деталей в высокотемпературном пламени горелки с формированием шва. Выбор газа для сварки зависит от множества факторов:
- соединяемого металла;
- желаемой формы шва;
- типа газового оборудования;
- условий работы;
- свойств химического состава;
- необходимой температуры плавления.
Давайте перечислим, какие газы используются в газовой сварке: это может быть ацетилен, МАФ, пропан, бутан, бензол, керосин, кислород, коксовый и углекислый газы и другие. Наиболее активно используется ацетилен, который при наличии кислорода дает температуру в 3 тысячи градусов.
Заменители ацетилена
К газам-заменителям С2Н2 относятся пропан и пропан-бутановая смесь, водород, коксовый газ, бензин, керосин. Они обладают достаточно высокими теплотворными способностями. Однако для качественной работы требуется больше кислорода, а t пламени при этом все равно ниже, чем у ацетилена. Поэтому пропан, бутан и другие варианты используются чаще при изготовлении металлоконструкций из цветных, легкоплавких металлов. Сталь соединить ими трудно.
Углекислый газ
Углекислый газ (СО2) имеет сильный запах и ярко выраженные окислительные свойства. Хорошо растворяется в воде и весит в полтора раза больше воздуха. Различают 3 сорта вещества, которые используются при соединении чугунных, углеродистых металлов и сплавов, коррозийных сталей и низколегированных конструкций.
Защитные элементы
При газовой сварке используются также инертные газы, которые служат защитой сварочной ванны от воздуха. Они не взаимодействуют с металлом и не растворяются в нем, у них нет цвета и запаха.
- Аргон. Негорючий, тяжелее воздуха в 1,5 раза. Высший сорт используется для аргонодуговой сварки активных, редких металлов и сплавов. Первый подходит для алюминиевых и стальных изделий.
- Гелий. Легче воздуха. Рекомендуется для газовой сварки чистых и активных металлов, а также алюминия и стали.
- Азот. Применяется для меди и сплавов из нее. Различают 4 сорта азота с разной долей содержания вещества.
Улучшают процесс и качество шва при изготовлении металлоконструкций сварочные смеси: гелий с аргоном, аргон с кислородом или/и углекислым газом-помощником и другие.
Источник: https://kra-ber.ru/gazy-ispolzuemye-pri-gazovoj-svarke/
Выбираем сварочный защитный газ
Защитный газ играет наиважнейшую роль в процессе создания качественного сварного соединения для следующих видов сварки:
- MIG — Metal Inert Gas. Метод дуговой сварки в защитной среде инертного газа с помощью плавящегося электрода в виде стальной или иной проволоки в зависимости от типа соединяемого металла.
- MAG — Metal Active Gas. Так же, метод полуавтоматической сварки, но уже в среде активного газа.
- TIG — Tungsten Inert Gas. Технология дуговой сварки в среде инертного газа неплавящимся электродом.
Зачем нужен защитный газ в сварке?
Сварочная ванна подвержена негативному влиянию кислорода из атмосферы, который может ослабить коррозионную стойкость шва, снизить его прочность и привести к образованию пор. Поток газа заключает сварочную ванну в защитную оболочку, предохраняя от вредного внешнего воздействия атмосферного воздуха, тем самым защищая затвердевающий расплавленный сварной шов от окисления, а также от содержащихся в воздухе примесей и влаги.
Виды защитных газов.
Инертные. Вид газов, которые химически не взаимодействуют с нагретым металлом и не растворяются в нем. Предназначены для сварки алюминия, магния, сварки титана и их сплавов, склонных при нагреве к энергичному взаимодействию с кислородом, азотом и водородом.
Пример: Аргон, Гелий, Азот (только при сварке меди и медных сплавов).
Активные. Вступают в химическое взаимодействие со свариваемым металлом и растворяются в нем.
Пример: Углекислый Газ, Водород, Кислород, Азот.
| Бесцветный, неядовитый, взрывобезопасный газ без вкуса и запаха. Обычно используются для аргонодуговой TIG сварки для всех материалов и MIG сварки цветных металлов, например алюминий. Аргон химически инертен, что делает его пригодным для сварки химически активных и тугоплавких металлов. Этот газ имеет низкую теплопроводность и потенциал ионизации, что приводит к низкой передаче тепла на внешнюю область сварочной дуги. В результате формируется узкий столб дуги, который в свою очередь, создает традиционный для сварки в чистом аргоне профиль сварочного шва: глубокий и относительно узкий. Хранится и транспортируется в баллонах серого цвета с зеленой надписью. |
| Легче воздуха, без запаха, цвета, вкуса, не ядовит. Является одноатомным инертным газом. Чаще всего используется для аргонодуговой TIG сварки цветных металлов и для сварки в потолочном положении. Имеет высокую проводимость тепла и потенциал ионизации. При сварке гелием профиль сварочного шва получается широким, хорошо смочен по краю и с довольно высоким тепловложением. Благодаря этим особенностям его чаще всего используется в качестве добавок к аргону и применяется для сваривания химически чистых или активных металлов, алюминиевых или магниевых сплавов, для обеспечения большой глубины проплавления. Хранится и транспортируется в коричневых баллонах с белой надписью. |
| Углекислый газ обеспечивает довольно глубокое проплавление, поэтому популярен при сварке толстого металла.К недостаткам сварки в среде углекислого газа относится менее стабильная сварочная дуга, приводящая к большому образованию брызг. Также его возможна работа только на короткой дуге. Обычно используется для полуавтоматической MAG сварки короткой дугой и MAG сварки порошковой проволокой. Хранится и транспортируется в баллонах черного цвета с желтой надписью. |
Сварочные газы, используемые как компоненты сварочной смеси газов:
Смеси газов имеют более высокие технологические показатели, чем чистые газы. При применении их в сварочном процессе мы получаем: мелкокапельный перенос жидкого металла, формирование качественного шва, уменьшение потерь на разбрызгивание.
| Кислород — двухатомный, активный защитный газ. Обычно используется для MIG MAG сварки как один из компонентов сварочной смеси, в концентрации менее 10%. Кислород обеспечивает очень широкий профиль сварочного шва с неглубоким проплавлением и высокое тепловложение на поверхности металла. Кислородо-аргонные смеси обладают характерным профилем проплавления сварочного шва в виде «шляпки гвоздя». Кислород также используется в тройных смесях с СО2 и аргоном, где он обеспечивает хорошую смачиваемость и преимущества струйного переноса. Хранится и транспортируется в баллонах голубого цвета с черной надписью. |
| Водород — двухатомный, активный газ. Применяется при сварке аустенитной нержавеющей стали для удаления оксида и повышения тепловложения. В результате получается широкий сварочный шов с увеличенным проплавлением.Концентрация в сварочной смеси обычно не более 10%, а при плазменной резке нержавеющей стали от 30 до 40%. Хранится и транспортируется в баллонах зеленого цвета с красной надписью. |
| Азот используется реже всего для защитных целей сварочной ванны. Он, в основном, используется для того, чтобы повысить коррозионную стойкость в дуплексных сталях. Хранится и транспортируется в баллонах черного цвета с желтой надписью. |
Сварочные смеси газов:
Отличаются от химически чистых газов более высокими технологическими показателями. Позволяют получить мелкокапельный перенос жидкого металла, формируют более качественный шов и уменьшает потери на разбрызгивание. При помощи сочетания сварочных газов можно добиться увеличения производительности процесса сварки, увеличить глубину проплавления, стабилизировать электрическую дугу, повысить качество сварного соединения.
| Сварка TIG | Сварка MIG/MAG | |||||
| Сварочный газ или смесь | сталь | нерж. сталь | алюминий | сталь | нерж. сталь | алюминий |
| Аргон (Ar) | + | + | + | + | ||
| Гелий (He) | + | |||||
| Углекислый газ (СО2) | + | |||||
| Смесь Ar/ СО2 | + | + | ||||
| Смесь Ar/ О2 | + | + | ||||
| Смесь Ar/ He | + | + | + | + | ||
| Смесь Ar/ СО2/ О2 | + | |||||
| Смесь Ar/ H2 | + | |||||
| Смесь He/ Ar/ СО2 | + | |||||
| Смесь Ar/ He/ СО2 | + | + |
Стоимость сварочного газа на фоне общей стоимости сварочных работ:
Не нужно недооценивать сварочный газ, уделяя внимание исключительно оборудованию. Если тщательно подойти к вопросу правильного подбора нужного защитного газа, то это повлияет не только на качество сварного соединения и его геометрию, но и поможет избежать расходов на исправление дефектов и обработку конечного шва. Так же выбор подходящего газа сказывается на расходе сварочных материалов за счет снижения разбрызгивания.
Источник: https://www.svarbi.ru/articles/vybiraem-svarochnyy-zashchitnyy-gaz/
Газы, применяемые для сварки и резки металлов
Газовая сварка, при которой происходит плавление кромок свариваемых деталей в высокотемпературном пламени газовой горелки (рис. 1) с дальнейшим формированием шва, имеет по сравнению со сваркой электродуговой как преимущества, так и недостатки.
К первым относится тот факт, что при помощи данного метода можно сваривать практически любые материалы, более того, чугун, медь, латунь и свинец даже легче поддаются газовой сварке, чем дуговой. При этом отсутствует потребность в применении дорогого и сложного оборудования, а также в подключении к источнику электропитания.
В то же время газовую сварку обычно применяют для обработки относительно тонких изделий, так как с увеличением толщины свариваемого металла в результате сравнительно медленного его прогрева пламенем и невысокой концентрации тепла резко падает ее производительность.
Кроме того, стоимость газов, применяемых для создания высокотемпературного пламени, достаточно высока, поэтому эксплуатационные расходы в процессе газовой сварки часто оказываются выше, нежели для сварки электродуговой. Отметим, что при газовой сварке часто применяют присадочную проволоку, близкую по составу к свариваемому металлу, участвующую в образовании сварного соединения.
Рис. 1. Схема инжекторной горелки для газовой сварки: 1 — мундштук; 2 — сменный наконечник; 3 — смесительная камера; 4 — инжектор; 5 — кислородный вентиль; 6 — ацетиленовый вентиль
Температура пламени при газовой сварке должна быть не меньше чем в два раза выше температуры плавления свариваемого материала. Лучше всего удовлетворяет этому условию ацетилен — при сжигании его в кислороде образуется пламя с температурой порядка 3150 ˚С, что позволяет сваривать практически любую сталь.
При этом в зависимости от соотношения ацетилен-кислород горючая смесь может образовывать различные типы пламени, по-разному влияющие на процесс сварки.
Нормальное пламя, образуется при подаче 1,1-1,3 объема кислорода на один объем ацетилена. Этого недостаточно для полного окисления горючего газа — как следствие в пламени преобладает монооксид углерода(СО) и водород, выделившийся при разложении ацетилена. Последний защищает расплавленный металл шва от окисления. Окончательное сгорание смеси до углекислого газа и воды происходит за счет кислорода воздуха.
При подаче меньшего объема кислорода получается коптящее науглероживающее пламя — недоокисленный углерод переходит в расплавленный металл, ухудшая качество шва.
Впрочем, избыток кислорода пользы также не приносит. Образующееся при этом окислительное пламя, хотя и характеризуется повышенной температурой, однако сообразно со своим названием окисляет металл шва, снижая его прочностные свойства. Оказывается, что при большом избытке кислорода и должном давлении он вообще может полностью окислить металл, выдувая из рабочей зоны продукты его сгорания. На этом принципе основана технология газовой резки.
При ней ацетиленовое пламя исполняет скорее вспомогательную роль, подогревая место разреза до температуры, при которой металл начинает сгорать в струе чистого кислорода, подающегося в зону резки параллельно с горючей смесью. Основная теплота при этом выделяется именно за счет окисления металла.
Логическим продолжением данного метода является копьевая резка, которая применяется для разрезания низкоуглеродистой и легированной стали большой толщины. Более того, копьевая резка позволяет справиться и с железобетоном.
Сущность метода заключается в прожигании отверстий стальной трубкой(копьем), по которой под большим давлением подается кислород, при этом необходимую для процесса теплоту получают окислением металла конца трубки(предварительно подогретого) и железа обрабатываемого изделия. Совершая копьем горизонтальные и вертикальные движения можно вырезать куски материала нужной формы.
Важнейшее значение для сварки и резки металлов имеет надлежащий выбор применяемых в этих процессах газов и способов их получения.
Кислород
Технический кислород различают по степени чистоты, так 1-ый сорт содержит не менее 99,7% (объемных) кислорода, 2-й — не менее 99,5%, 3-й — не менее 99,2%. Особенно большое значение чистота кислорода имеет для кислородной резки. С понижением содержания в нем газовых примесей увеличивается скорость реза, и уменьшается расход самого кислорода. Доставлять кислород к месту сварки можно как в баллонах, так и в жидком состоянии.
В первом случае, полученный путем криогенной ректификации из воздуха кислород закачивается в баллоны под давлением в 150-165 атм. Второй метод, позволяющий уменьшить расходы на содержание и транспортировку баллонов, заключается в доставке жидкого кислорода прямо к месту сварки в специальных сосудах с хорошей теплоизоляцией с последующим его испарением.
При этом из 1 дм3 жидкости получают 860 дм3 газообразного кислорода (при нормальных условиях).
Ацетилен
Ацетилен также можно либо получать в готовом виде на месте, либо везти его издалека в баллонах. В первом случае используются так называемые ацетиленовые генераторы, где его получают реакцией карбида кальция с водой. Теоретически одного килограмма чистого карбида достаточно для образования 350 дм3 ацетилена, на практике же выход горючего газа составляет не более 300 дм3/кг.
Данный метод имеет определенные недостатки, связанные с хлопотностью хранения карбида кальция — он жадно поглощает воду из воздуха, образуя взрывоопасные ацетилен-воздушные смеси. Соответственно, загруженный в генератор кусок карбида должен быть полностью превращен в ацетилен, а полученный ацетилен — сожжен в горелке, во избежание проблем с безопасностью труда. Отбор данного газа из баллона не создает подобных трудностей.
В то же время, сама технология баллонного хранения и перевозки ацетилена достаточно необычна, именно за счет его чрезвычайной взрывоопасности. Которая понижается при растворении ацетилена в ацетоне. В результате ацетиленовый баллон представляет собой наполненную пористой массой емкость.
Пористая масса (например, активированный уголь) пропитана ацетоном, в ацетоне же растворяется ацетилен, закачиваемый в баллон под давлением 10-20 атм. При 10 атм. в стандартном 40-литровом баллоне помещается порядка 5 кг ацетилена, что эквивалентно 4,5 м3 газа при нормальных условиях.
Отбор ацетилена из баллона нежелательно производить со скоростью выше 1,5 м3/ч, так как при более интенсивной откачке газа из емкости уносится и часть ацетона. Таким образом, при больших объемах потребляемого ацетилена имеет смысл использовать ацетиленовые генераторы, для не столь масштабных работ более подходящим решением является отбор газа из баллонов.
Ацетилен для закачки в баллоны получают как из карбида кальция, так и при пиролизе природного газа. Отметим, что контакт с оксидом меди резко снижает температуру воспламенения ацетилена, поэтому при изготовлении оборудования для работы с этим газом стараются избегать использования медьсодержащих деталей.
Заменители ацетилена
Дороговизна ацетилена зачастую вынуждает искать ему газы-заменители, ведущее место среди которых занимает пропан, или же пропан-бутановая смесь, обладающие высокой теплотворной способностью.
Впрочем, для удовлетворительного сгорания пропана требуется примерно в три раза больше кислорода, чем для ацетилена, что делает выгодность его применения не столь однозначной. Самым же большим недостатком пропана является более низкая, нежели у ацетилена температура пламени, что существенно осложняет его применение для сварки сталей.
Поэтому пропан чаще используют либо при сварке легко плавящихся цветных металлов, либо для создания подогревающего пламени при кислородной резке сталей.
Если все же пропановое пламя используют для сварки углеродистых сталей, то приходится применять сварочную проволоку, содержащую повышенную концентрацию кремния и марганца, использующихся в качестве раскислителей, что улучшает качество сварного соединения. Отметим, что большой коэффициент объемного расширения пропана (и бутана) накладывают ограничения на объем газа, который может быть безопасно закачан в баллон.
Аналогичные проблемы возникают и при использовании других заменителей ацетилена — водорода, коксового газа, бензина, керосина. Низкая температура пламени, поучаемая при сжигании данных веществ, затрудняет их применение при сварке сталей, однако позволяет использовать их в процессах резки, а также сварки и наплавки более легкоплавких металлов.
В общем, возможности выбора того или иного варианта состава горючей смеси, а также способов ее получения, для газовой сварки или резки достаточно широки, и всецело зависят от конкретной ситуации.
Источник: http://www.kriopass.com.ua/content/gazy-primenyaemye-dlya-svarki-i-rezki-metallov
Газовая сварка – Осварке.Нет
Газовая сварка — вид сварки при котором плавление кромок и присадочного материала происходит за счет высокой температуры горения смеси горючего газа и кислорода. Для газовой сварки применяют ацетилен, пропан-бутан, метан, МАФ и другие горючие газы.
Газовая сварка применяется в полевых условиях, когда нет доступа к электрической сети или в мелкосерийном производстве. Значительно больше применяется технология газовой резки из-за высокой производительности и хорошего качества реза.
Фото. Процесс газовой сварки
Сущность процесса газовой сварки
В горелку из баллона или ацетиленового генератора по шлангам поступает горючий газ. На другой вход горелки подается кислород из баллона. После открытия вентилей на горелке с наконечника выходит смесь горючего газа и кислорода, которую необходимо поджечь. Горящую смесь газов принято называть сварочным пламям.
Высокая температура сварочного пламени (до 3000 °C) при приближении к кромкам сварочного соединения и присадочной проволоке расплавляет их. Расплавленный металл присадочной проволоки и основного металла формируют сварочную ванну. Также смесь газов служит средством защиты зоны сварки от вредного воздействия окружающей среды.
По мере перемещения газосварщиком пламя вдоль оси шва сварочная ванна кристаллизуется и получается сварочный шов.
Техника газовой сварки
Существует два способа газовой сварки — левым и правым способом. Отличия между способами в направлении движения горелки и присадочной проволоки.
Техника газовой сварки правым и левым способом
При сварке правым способом горелка направленна в сторону кристаллизующегося шва. Перемещение слева направо. Сварку правым способом рекомендуют применять для деталей толщиной более 3 мм. У деталей должна быть разделка кромок, а при больших толщинах угол разделки уменьшают.
Тепловая энергия более сосредоточена, чем при сварке левом способе. Если толщина деталей больше 8 мм делают колебательные движения мундштуком горелки. Детали тоньше указанной толщины можно делать без манипуляций мундштуком.
Конец присадочной проволоки следует держать погруженным в сварочную ванну, перемещать вместе с горелкой и выполнять спиралеобразные движения
При сварке левым способом горелка направлена в сторону кромок. Направление сварки слева направо. Этот способ применяют для соединения деталей не толще 3 мм или для легкоплавких металлов. Присадочную проволоку ведут перед пламенем, а ее конец должен находится в восстановительной зоне сварочного пламя. При сварке данным способом факел пламени хуже защищает металл от воздействия с окружающей средой.
Преимущества и недостатки газовой сварки
Преимущества
- Основным преимуществом газовой сварки принято считать ее независимость от источников электроэнергии, это позволяет применять ее в полевых условиях.
- Оборудование для газовой сварки мобильно и транспортабельно.
- При сварке тонколистовых конструкций тяжелее прожечь металл.
Недостатки
- Недостатком газовой сварки является большая зависимость от квалификации и опыта сварщика.
- Низкая производительность процесса сварки, поэтому данный способ не применяется для серийного производства металлоконструкций.
- Большая зона термического влияния, по сравнению с другими методами сварки
ролик об основах и особенностях газовой сварки.
Источник: http://osvarke.net/gazovaya-svarka/
