Способы газовой сварки и резки металлов

Газовую сварку широко применяют для изготовления конструкций из тонких листов стали, при ремонтной сварке чугунных, алюминиевых и бронзовых литых изделий, для монтажа трубопроводов и фасонных частей к ним, в наплавке цветных металлов на стальные и чугунные детали, пайкосварке высокопрочных и ковких чугунов. Этим видом сварки можно соединять практически все металлы, используемые в техническом производстве.

Преимущества газовой сварки

Простое в эксплуатации оборудование, не зависимое от источников энергоснабжения, широкий диапазон регулировки скоростей нагревания и охлаждения металлов делают сварку в газовой среде незаменимой для ремонтных, строительных, монтажных видов работ. Аппаратура для такой сварки состоит из баллона кислорода, емкости горючего газа либо генератора ацетилена, редукторы для них, газовую горелку с рукавами для подачи в нее кислорода и прочих газов.

При проведении работ по сварке необходим кислород газообразный, получаемый посредством его охлаждения из атмосферного воздуха, поставляемый к потребляющему оборудованию под действием давления в металлическом баллоне. Они, также как и все прочие газовые баллоны для сварки, являются стальными цилиндрами с круглым дном и приспособленной под крепеж запорного устройства горловиной. Конструкция такого вентиля различна для каждого вида газа.

Редукторы, которые используются в составе сварочного оборудования, призваны понижать давление газов для газовой сварки (ацетилена с кислородом). Обычно они оснащаются двумя видами манометров для измерения газового давления при вхождении в редуктор и на выходе из него. Функциональное давление газа определяется степенью натяжения пружин редуктора, его регулировку проводят с помощью специального винта и резьбы.

Рукава для газовой сварки стандартизованы в трех вариантах: шланги для подачи кислорода, жидких видов топлива (бензиновые либо керосиновые) и ацетиленовые рукава. Внешне они отличаются расцветкой: красные предназначены под ацетилен, желтые – под жидкое топливо, а синие (голубые) – под кислород. Каждый шланг, имея внутреннюю резиновую камеру с оплеткой нитями, покрыт слоем резины снаружи.

В виде смесей газов для сварки могут присутствовать природные газы, керосиновые и бензиновые пары, ацетилен, нефтяные газы, водород. Все они используются в кислородной резке, для которой не требуется высокотемпературное пламя. Для данного вида сварки лучше всего подходит ацетилен, больше прочих газов способный к теплотворности с созданием высоких температур сгорания.

Технология и оборудование для газовой сварки

Проводится сварка газовой горелкой – главным инструментом в работе по газовым операциям нагревания, наплавки, пайки, сварки. Вне зависимости от конструктивного устройства все горелки обеспечивают смешение газов в необходимых пропорциях, их подачу в зону образования пламени, его устойчивое горение с регулировкой состава в пропорциях горючих газов с кислородом. Горелки, применяемые при газовой сварке металлов, подразделяются на классы инжекторных и безынжекторных. В первых газы поступают с низким давлением путем подсоса их струей кислорода, а во вторых – горючие газы вместе с кислородом подаются с равным давлением.

Технология газовой сварки предполагает создание прочных соединений посредством сплавления кромок заготовок с присадочными материалами под воздействием теплоты пламени от сжигания газов. Проводят сварку конструкций из тонколистовых металлов без использования присадочного материала посредством плавления предварительно обработанных кромок. Технику газовой сварки отличают универсальность и простая эксплуатация, не требующая дорогой аппаратуры. Она равно эффективна в быту, промышленности, в строительных, монтажных работах и производствах по ремонту.

Подготовка заготовок при газовой резке и сварке предполагает манипуляции по очистке кромок, их разделке, сборке с наложением в случае необходимости прихваток. Разделывание кромок проводят по-разному, исходя из толщин соединяемых заготовок. Также предусмотрена механическая обработка деталей под сварку с помощью гильотинных ножниц, строгальных и фрезерных станков. Реже используются в этих целях пневматические зубила. Для небольших деталей возможна обработка соединяемых кромок изделия вручную при помощи напильника. Углы разделывания обязательно сверяются специальными шаблонами.

Использование прихваток при сварке в среде защитных газов требуется для сохранения постоянства положений соединяемых заготовок с зазорами около них на протяжении всего сварочного процесса. Делается это очень тщательно и с теми же режимами газовой сварки, что предусмотрены для шва. Возможный непровар при наложении прихваток приводит к дефектам сварного соединения в целом. Исключение составляет сварка меди, при которой использование предварительных прихваток не рекомендуется. Это может вызывать при повторном нагревании металла появление трещин на месте прихватки. Медные детали перед сваркой необходимо закрепить в особом приспособлении либо кондукторе.

Выделяют два основополагающих способа газовой сварки. Это так называемые «левая» и «правая» сварки. Первый из них предполагает передвижение горелки газосварщиком в направлении справа налево. Причем присадочный материал двигается вперед горелки. Направление горелки с прутком зигзагообразными движениями поперечно к шву способствует хорошему прогреванию металла с проплавлением сварочной ванны. Поэтому левый способ эффективен при сварочных работах на легкоплавких металлах и тонколистных заготовках.

Оборудование для газовой сварки с использованием правого способа двигают прямо без совершения колебательных движений в направлении слева направо. Направляемое на расплав сварочной ванны пламя горелки перемещается вперед присадочного прутка. Данный способ позволяет более эффективно пользоваться теплом пламени. Остывание металла при этом способе происходит медленнее, чем в левом. Результатом этого служат меньший расход газа, довольно высокая производительность работ из-за меньших углов разделывания кромок, хорошие показатели надежности сварного шва. Таким способом варят сплавы металлов высокой теплопроводности, например, латунных и медных, и заготовки толще 5 мм. Малоуглеродистые и низколегированные стали газовой сваркой соединяются достаточно хорошо. Для средне- и высоколегированных сталей эффективнее употребление способа дугового сваривания.

В ходе сварки возможно передвижение горелки по линии шва, полумесяцем, прямолинейно, по спирали. Совершение горелкой зигзагообразных движений способствует нужной ширине с прогревом кромок как основного, так и присадочного материалов. Скорость их нагревания регулируют, изменяя угол наклона горелки к свариваемой поверхности детали.

Выбирая режим сварки, учитывают теплофизические характеристики соединяемых материалов, форму изделия и его габаритные размеры. Немалое значение при выборе режима, особенно в газовой сварке труб, имеют положение сварного шва в пространстве и используемый способ сварки деталей. Среднечасовой расход газов (или мощность пламени) вычисляется с учетом толщины свариваемых заготовок. А состав пламени определяют из соотношения расходов горючего газа с кислородом. Рассчитав мощность пламени, необходимую для сварки определенного металла, по паспортным характеристикам горелки будет несложно выбрать для нее соответствующий наконечник.