Технологія газового зварювання
Газове зварювання порівняно проста, не вимагає складного, дорогого обладнання та джерела електроенергії.
Недоліком газового зварювання є менша в порівнянні з дугового швидкість нагріву металу і велика зона теплового впливу на метал. При газовому зварюванні концентрація тепла менше, а викривлення деталей, що зварюються більше.
Внаслідок порівняно повільного нагріву металу полум'ям і невисокою концентрації тепла продуктивність газового зварювання знижується зі збільшенням товщини зварюваного металу. Наприклад, при товщині стали 1 мм швидкість газового зварювання становить близько 10 м / ч, при товщині 10 мм - тільки 2 м / ч. Тому газове зварювання сталі товщиною понад 6 мм менш продуктивна, ніж дугова зварка.
Вартість ацетилену і кисню перевищує номінальну вартість електроенергії, тому газове зварювання обходиться дорожче електричної. До недоліків газового зварювання відноситься також вибухонебезпечність і пожежонебезпека при порушенні правил поводження з карбідом кальцію, горючими газами і рідинами, киснем, балонами зі стисненими газами і ацетиленовими генераторами. Газове зварювання застосовують при наступних роботах: виготовленні і ремонті виробів зі сталі товщиною 1-3 мм; зварюванні посудин і резервуарів невеликої ємності, заварці тріщин, вварка латок та ін .; ремонті литих виробів з чавуну, бронзи, силуміну; зварюванні стиків труб малих і середніх діаметрів; виготовленні виробів з алюмінію і його сплавів, міді, латуні та свинцю; виготовленні вузлів конструкцій з тонкостінних труб; наплавленні латуні на деталі зі сталі та чавуну; з'єднанні ковкого і високоміцного чавуну із застосуванням присадних прутків з латуні і бронзи, низькотемпературної зварюванні чавуну.
Газовим зварюванням можна з'єднувати майже всі метали, застосовувані в техніці. Чавун, мідь, латунь, свинець легше піддаються газової зварюванні, ніж дугового.
ТЕХНІКА ГАЗОВОЇ ЗВАРЮВАННЯ
Газовим зварюванням можна виконувати нижні, горизонтальні, вертикальні і стельові шви. Найбільш важко виконувати стельові шви, так як в цьому випадку зварник повинен підтримувати і розподіляти по шву рідкий метал, використовуючи тиск газів полум'я. Найбільш часто газовим зварюванням виконують стикові з'єднання, рідше кутові і торцеві з'єднання. Газовим зварюванням не рекомендується виконувати з'єднання внахлестку і таврові, так як вони вимагають інтенсивного нагріву металу і супроводжуються підвищеним викривленням вироби.
Відбортовані з'єднання тонкого металу зварюють без присадного дроту. Застосовують переривчасті і безперервні шви, а також шви одношарові і багатошарові. Перед зварюванням кромки ретельно очищають від слідів масла, фарби, іржі, окалини, вологи та інших забруднень.
У табл. 10 показана підготовка кромок при газовому зварюванні вуглецевих сталей стиковими швами.
ПЕРЕМІЩЕННЯ ПАЛЬНИКА ПРИ ЗВАРЮВАННЯ
Полум'я пальника направляють на зварюваний метал так, щоб кромки металу знаходилися в відновлювальної зоні, на відстані 2-6 мм від кінця ядра. Торкатися розплавленого металу кінцем ядра можна, так як це викличе коксування металу ванни. Кінець присадочного дроту також повинен знаходитися в відновлювальної зоні або бути зануреним у ванну розплавленого металу. У тому місці, куди спрямований кінець ядра полум'я, рідкий метал тиском газів злегка роздувається в сторони, утворюючи поглиблення в зварювальної ванні.
На рис. 86, б показані способи переміщення мундштука по шву. Основним є переміщення мундштука уздовж шва. Поперечні і кругові рухи є допоміжними і служать для регулювання швидкості прогріву і розплавлення кромок, а також сприяють утворенню потрібної форми зварного шва.
Спосіб 4 (див. Рис. 86, б) застосовують при зварюванні тонкого металу, способи 2 і 3 - при зварюванні металу середньої товщини. Під час зварювання потрібно прагнути до того, щоб метал ванни завжди був захищений від навколишнього повітря газами відновної зони полум'я. Тому спосіб 1, при якому полум'я періодично відводиться в сторону, застосовувати не рекомендується, так як при ньому можливо окислення металу киснем повітря.
ОСНОВНІ СПОСОБИ ГАЗОВОЇ ЗВАРЮВАННЯ
Ліва зварювання (рис. 87, а). Цей спосіб найбільш поширений. Його застосовують при зварюванні тонких і легкоплавких металів. Пальник переміщають справа наліво, а присадні дріт ведуть попереду полум'я, яке направляють на нетравлення ділянку шва. На рис. 87, а внизу показана схема руху мундштука і дроту при лівому способі зварювання. Потужність полум'я при лівій зварюванні беруть від 100 до 130 дм 3 ацетилену на годину на 1 мм товщини металу (сталі).
Права зварювання (рис. 87, б). Пальник ведуть зліва направо, присадні дріт переміщують слідом за пальником. Полум'я направляють на кінець дроту і зварений ділянку шва. Поперечні коливальні рухи роблять не так часто, як при лівій зварюванні. Мундштуком роблять незначні поперечні коливання; при зварюванні металу товщиною менше 8 мм мундштук пересувають уздовж осі шва без поперечних рухів. Кінець дроту тримають зануреним в зварювальну ванну і перемішують їм рідкий метал, чим полегшується видалення окислів і шлаків. Тепло полум'я розсіюється в меншій мірі і використовується краще, ніж при лівій зварюванні. Тому при правій зварюванні кут розкриття шва роблять не 90 °, а 60-70 °, що зменшує кількість наплавляємого металу, витрата дроту і жолоблення виробу від усадки металу шва.
Правою зварюванням доцільно з'єднувати метал товщиною понад 3 мм, а також метал високої теплопровідності з обробленням кромок, як, наприклад, червону мідь. Якість шва при правій зварюванні вище, ніж при лівій, тому що розплавлений метал краще захищений полум'ям, яке одночасно отжигает наплавлений метал і уповільнює його охолодження. Внаслідок кращого використання тепла права зварювання металу великої товщини економічніше і продуктивніше лівої - швидкість правої зварювання на 10-20% вище, а економія газів становить 10-15%.
Правою зварюванням з'єднують сталь товщиною до 6 мм без скосу кромок, з повним проваром, без подварки зі зворотного боку. Потужність полум'я при правій зварюванні беруть від 120 до 150 дм 3 ацетилену на годину на 1 мм товщини металу (сталі). Мундштук повинен бути нахилений до зварюваного металу під кутом не менше 40 °.
При правої зварюванні рекомендується застосовувати присадні дріт діаметром, рівним половині товщини зварюваного металу. При лівої зварюванні користуються дротом діаметром на 1 мм більше, ніж при правій зварюванні. Дріт діаметром більше 6-8 мм при газовому зварюванні не застосовується.
Сварка наскрізним валиком (рис. 88). Листи встановлюють вертикально з зазором, рівним половині товщини листа. Полум'ям пальника розплавляють кромки, утворюючи круглий отвір, нижню частину якого заплавляются присадним металом на всю товщину металу, що зварюється. Потім переміщують полум'я вище, оплавляючи верхню кромку отвору і накладаючи наступний шар металу на нижню сторону отвору, і так до тих пір, поки не буде зварений весь шов. Шов виходить у вигляді наскрізного валика, що з'єднує зварювані листи. Метал шва виходить щільним, без пор, раковин і шлакових включень.
Сварка ваннами. Цим способом зварюють стикові і кутові з'єднання металу невеликої товщини (менше 3 мм) з присадочной дротом. Коли на шві утворюється ванночка діаметром 4-5 мм, зварювальник вводить в неї кінець дроту і, розплавивши невелика кількість її, переміщує кінець дроту в темну, відновну частина полум'я. При цьому він робить мундштуком круговий рух, переміщаючи його на наступну ділянку шва. Нова ванночка повинна перекривати попередню на 1/3 діаметра. Кінець дроту, щоб уникнути окислення потрібно тримати в відновлювальної зоні полум'я, а ядро полум'я не повинно занурюватися в ванночку щоб уникнути науглероживания металу шва. Зварені цим способом (полегшеними швами) тонкі листи і труби з маловуглецевої і низьколегованої сталі дають з'єднання відмінної якості.
Багатошарова газове зварювання. Цей спосіб зварювання має ряд переваг в порівнянні з одношарової: забезпечується менша зона нагріву металу; досягається отжиг нижчих шарів при наплавленні наступних; забезпечується можливість проковки кожного шару шва перед накладенням наступного. Все це покращує якість металу шва. Однак багатошарова зварка менш продуктивна і вимагає більшої витрати газів, ніж одношарова, тому її застосовують лише при виготовленні відповідальних виробів. Зварювання ведуть короткими ділянками. При накладенні шарів потрібно стежити за тим, щоб стики швів в різних шарах не збігалися. Перед накладенням нового шару потрібно дротяною щіткою ретельно очистити поверхню попереднього від окалини і шлаків.
Сварка окислювальним полум'ям. Цим способом зварюють маловуглецеві стали. Зварювання ведуть окислювальним полум'ям, що має склад
Для розкислення утворюються при цьому в зварювальної ванні оксидів заліза застосовують дроту марок Св-12ГС, Св-08г і Св-08Г2С по ГОСТ 2246- 60, що містять підвищені кількості марганцю і кремнію, які є раскислителями. Даний спосіб підвищує продуктивність на 10-15%.
Сварка пропан - бутан-кисневим полум'ям. Сварка ведеться при підвищеному вмісті кисню в суміші
з метою підвищення температури полум'я і збільшення провару і жидкотекучести ванни. Для розкислення металу шва застосовують дроту Св-12ГС, Св-08г, Св-08Г2С, а також дріт Св-15ГЮ (0,5-0,8% алюмінію і 1 - 1,4% марганцю) по ГОСТ.
Дослідженнями А. І. Шашкова, Ю. І. Некрасова і С. С.Ваксман встановлена можливість використання в даному випадку звичайної маловуглецевої присадного дроту Св-08 з раскисляют покриттям, що містить 50% феромарганцю і 50% феросиліцію, розведеного на рідкому склі. Вага покриття (без урахування ваги рідкого скла) становить 2,8-3,5% до ваги дроту. Товщина покриття: 0,4-0,6 мм при використанні дроту діаметром 3 мм і 0,5-0,8 мм при діаметрі 4 мм. Витрата пропану 60-80 л / год на 1 мм товщини стали, в = 3,5, кут нахилу прутка до площини металу становить 30-45 °, кут оброблення крайок 90 °, відстань від ядра до прутка 1,5-2 мм, до металу 6-8 мм. Цим способом можна зварювати сталь товщиною до 12 мм. Кращі результати отримані при зварюванні сталі товщиною 3-4 мм. Дріт Св-08 із зазначеним покриттям є повноцінним замінником більш дефіцитних марок дроту з марганцем і кремнієм при зварюванні пропан-бутаном.
Особливості зварювання різних швів. Горизонтальні шви зварюють правим способом (рис. 89, а). Іноді зварювання ведуть справа наліво, тримаючи кінець дроту зверху, а мундштук знизу ванни. Зварювальну ванну розташовують під деяким кутом до осі шва. При цьому полегшується формування шва, а метал ванни утримується від стікання.
Вертикальні і похилі шви зварюють від низу до верху лівим способом (рис. 89, б). При товщині металу більше 5 мм шов зварюють подвійним валиком.
При зварюванні стельових швів (рис. 89, в) кромки нагрівають до початку оплавлення (запотівання) і в цей момент вводять в ванну присадні дріт, кінець якої швидко оплавляют. Метал ванни утримується від стікання вниз прутком і тиском газів полум'я, яке досягає 100-120 гс / см 2. Пруток тримають під невеликим кутом до зварюваного металу. Зварювання ведуть правим способом. Рекомендується застосовувати багатошарові шви, що зварюються в кілька проходів.
Зварювання металу товщиною менше 3 мм з відбортований крайками без присадочного металу виробляють спиралевидні (рис. 89, г) або зигзагоподібними (рис. 89, д) рухами мундштука.