Газовая сварка и резка металлов — технология, оборудование, ГОСТ

Одним из широко распространенных видов соединения деталей из металлов и сплавов является газовая сварка. Она относится к группе, которая называется сваркой плавлением. По своей популярности она уступает первое место дуговой сварке. Для реализации процесса применяется так называемый сварочный газ. Его получают в готовом виде или в результате химических реакций. Особенности сварки заключаются в следующем:

• применяют различные газовые смеси;
• с ее помощью получают торцовые и стыковые швы.

Преимущества и недостатки газовой сварки

Газовая сварка – довольно простая технология, имеющая много положительных аспектов:

• Возможность проводить сварочные работы в автономном режиме. Для этого не нужен мощный источник энергии.
• Наличие простого негабаритного оборудования, которое легко поддается транспортировке.
• Процесс сварки регулируемый. Газовая горелка позволяет варьировать рабочую высокую температуру, скорость нагрева и угол наклона огня.

А также большие возможности использования: обработка применяется для соединения элементов изделий из углеродистой стали, свинца, меди, чугуна, латуни, бронзы, силумина, алюминия и его сплавов.

Есть и недостатки при проведении сварочных работ:

• Большая площадь нагрева, создающая условия для деформации соседних элементов.
• Газосварочный процесс относится к работам повышенной опасности. Сжатый кислород, и горючие смеси требуют соблюдения мер предосторожности.
• Газовая сварка предназначена для металлов толщиной до 5 мм.
• Отсутствие автоматизации газовой горелки.
• Высокие требования к профессии сварщика.

Газовая сварка металлов и труб

4.1. Металлические материалы

4.1.1. Материалы для работы с ацетиленом и газами с подобными химическими свойствами Для изготовления деталей, контактирующих с газами, не допускается применять:

— медь и сплавы с содержанием меди более 65 % (за исключением мундштуков и наконечников горелок и резаков);

— материалы, содержащие медь (в том числе металлокерамические, волокнистые и мелкодисперсные), — для пламегасящих, фильтрующих и т. п. элементов с большой поверхностью);

— серебро и его сплавы (за исключением твердых припоев);

— цинк (за исключением антикоррозионных покрытий);

— ртуть;

— магний.

Содержание серебра и меди в твердых припоях не должно превышать соответственно 46 и 37 % по массе. Паяные соединения должны быть сконструированы таким образом, чтобы площадь контакта шва с ацетиленом была наименьшей, а все остатки флюса после пайки можно было бы удалить.

4.1.2. Материалы для работы с кислородом

Все детали, контактирующие с кислородом, должны быть обезжирены.

Пружины и другие движущиеся детали, находящиеся в контакте с кислородом, должны быть выполнены из стойких к окислению материалов и не иметь покрытий. На пружины кислородных редукторов допускается наносить защитные покрытия, стойкие в среде кислорода.

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

Назначение и область применения

Применение газового сварочного аппарата позволяет проводить следующие операции:

• сварку различных деталей;
• паяние (в том числе ремонт поврежденных изделий);
• наплавку;
• резание листового проката и труб на отдельные заготовки.

Достоинства газовой сварки позволяют использовать ее в строительстве, промышленном производстве, коммунальном хозяйстве, ремонте автомобилей, при решении бытовых задач на дачах и в загородных домах. Сварка газом способна соединить практически любой материал. Ее применяют при соединении узлов изделий из цветных металлов, тонкостенных труб, элементов сложных конструкций. При правильном подборе условий и припоя возможно сваривание чугуна и наплавление на его поверхность латуни. Соединение и резка металлических элементов позволяет получать требуемый результат хорошего качества.

Пайка производится благодаря нагреву спаиваемых деталей и расплавлению припоя с добавлением флюса. В этом случае происходит поверхностная диффузия на стыках детали с расплавленным припоем. После остывания получается надежный и эстетичный шов, который можно подвергать обработке.

Наплавка предназначена для нанесения на поверхность основного изделия металла другого типа или структуры. В этом случае обрабатываемая поверхность прогревается до температуры так называемого запотевания. Этим методом восстанавливают изношенные детали, увеличивают размеры, наплавляют материал, обладающий более высокими характеристиками по прочности и изнашиваемости. Применение наплавки увеличивает срок службы деталей, сокращает расход дефицитного материала, снижает стоимость ремонта.

ГОСТ газовой сварки металлов

Сварка металлов является тем процессом, в котором требуется особое внимание к технике безопасности и тщательное  выполнение этих требований. ГОСТ газовой сварки металлов предъявляет многие требования для выполнения сварочных работ без травматизма. Термины, установленные стандартом, обязательны для применения в документации всех видов. Для каждого отдельного понятия установлен один стандартный термин и применение термина — синонима недопустимо, это является нарушением. В справочниках недопустимые термины обозначены как «Ндп».

Вот некоторые стандарты для газового оборудования и резки металлов:

• ГОСТ 4.41 — 85 Система показателей качества продукции. Машины для термической резки металлов. Этот ГОСТ устанавливает основные требования показателей качества стационарных машин для термической резки металлов;
• ГОСТ 1077 — 79 обращает внимание на стандарт однопламенных горелок, предназначенных для ручной ацетилена — кислородной сварки, пайки, подогрева и др. видов обработки металлов сваркой;
• ГОСТ 9356 — 75 предъявляет требования к сварочным рукавам с нитяным каркасом, которые применяются для подачи ацетилена, бутана, пропана, кислорода и других газов к приборам для газовой сварки и резки металлов;
• ГОСТ 949 — 73 относится к баллонам из легированной и углеродистой стали малого объема (12литров) и среднего (от 20 до 50литров), рабочее давление которых до 19,6 Мпа и изготовленных из бесшовных труб, предназначенные для хранения сжатых газов, сжиженных и растворенных газов, выдерживающих температуру от минус 500 С до +600 С.

ГОСТ газовой сварки металлов дает надежную гарантию обеспечения безопасности при выполнении сварочных работ при условии соблюдения всех этих требований.

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.

Какие основные процессы протекают при сваривании газом?

В зависимости от того, какой сваривается металл и его толщины, обеспечивается разный характер пламени. С помощью редуктора изменяется давление и состав выходящей из горелки газовой смеси, что дает возможность создать такие типы пламени:

1. Восстановительное. Оно годится для большинства металлов, а также при сварке в защитной среде.
2. Окислительное. При его формировании обязательно применяется кремниево-марганцевая присадка.
3. Пламя с избыточным газом. Оно необходимо для особо прочных сплавов.

Газовая сварка способна соединять металлы разного типа (сталь, чугун, цветные металлы и сплавы). При работе с разными металлами следует учитывать такие нюансы:

1. Низкоуглеродистая сталь. Ее можно сваривать при любом горючем газе. В качестве присадки использует пруток из низкоуглеродистой стали с минимальным содержанием углерода, марганца и кремния. Шов имеет крупнозернистую структуру.
2. Легированная (нержавеющая) сталь. Она требует повышенной мощности пламени. В качестве присадки при сварке газом используется проволока СВ-02Х10Н9, СВ-06-Х19Н9Т. При сварке жаропрочнрй стали применяется присадка с никелем (19-22%) и хромом (24-26%), коррозийно-стойкой стали — с молибденом (2-3%), никелем (9-12%) и хромом (15-18%).
3. Чугун. Сварка осуществляется с пламенем науглероживающего, восстановительного типа.
4. Медь. Требуется пламя высокой мощности. Присадка – медный пруток. При сварке обязательно применяется специальный флюс.
5. Латунь. Для исключения улетучивания цинка повышается подача кислорода (на 25-35% больше). Присадка – латунный пруток.
6. Бронза. Сваривается на пламени восстановительного типа. Лучше всего применять бронзовую присадку с содержанием кремния (до 0,5%).

Виды используемых газов

Газовая сварка и резка металлов направлены на локальное плавление участка детали. В качестве горючего материала используют разные виды. Их выбор определен многими факторами. Основные из них – температура огня и количество тепла при сгорании. При сварке применяют несколько химических веществ.

Кислород

Важнейший элемент для пайки и резки. Он используется в качестве катализатора, необходимого для активизации процессов обработки металлов. Для него характерно отсутствие цвета и запаха, плохая растворимость в воде и спирте. Кислород является активным химическим соединением. Его содержат в специальных емкостях под постоянным давлением. Для кислородной сварки используют технический газ трех сортов. Каждый вид зависит от чистоты кислорода. Это свойство влияет на качество обработки деталей.

Ацетилен

Наиболее распространенный вид, так как обеспечивает высокую температуру по сравнению с другими воспламеняющимися веществами. Он образуется на основе углеродистого кальция с водой. Химическое вещество поглощает влагу из атмосферы и расщепляется под ее влиянием, поэтому соединение хранят в закрытых барабанах. Ацетилен взрывоопасный. Однако это качество исчезает, если смесь растворить в жидкости.

Ацетилен – один из самых распространенных газов

Водород

Не имеет запаха и цвета. При контакте с воздухом становится взрывоопасным. Химический элемент хранят в стальных баллонах под давлением.

Коксовый газ

Образуется посредством переработки каменного угля. Это бесцветная смесь горючих веществ с выраженным сероводородным запахом, которую транспортируют по трубопроводам.

Природный газ

Используют на основе метана, добываемый из недр Земли.

Бензин и керосин

Продукты нефтеперерабатывающей отрасли. Имеют вид бесцветных жидкостей с запахом, которые легко испаряются. Газовая горелка подает их через испарители для образования пара.

Пиролизный газ

Подвергается очистке, так как состоит из углеводородов и угарного газа. Это побочный продукт предприятий по переработке нефти.

Оборудование и материалы для газовой сварки

Проведение работ предполагает подключение целого набора комплектующих элементов. Газосварочное оборудование включает:

• газовый генератор, являющийся источником ацетилена;
• баллон с кислородом (для обеспечения процесса горения);
• газовый редуктор;
• комплект предохранительных клапанов (позволяют повысить безопасность применения газового оборудования);
• специальный газовый шланг для подачи соответствующего газа (для каждого вида рукава имеют свою конструктивную особенность, замена одного на другой категорически запрещена);
• газовая горелка;
• различные виды припоев и флюсов.

Для удобства применения оборудование для газовой сварки размещают на специальной тележке. Это позволяет придать всей конструкции определенную мобильность и облегчить транспортировку от одного объекта к другому.

Горелки подразделяются на два типа: обычные и инжекторные. При использовании газовой горелки необходимо контролировать скорость выхода газа, длину пламени и создаваемую температуру. Флюс для выполнения сварки выбирают на основании известных характеристик металла и требуемых задач. В качестве припоя используется проволока. Она служит источником дополнительного металла при сварке. Применение присадочного материала позволяет качественно выполнить сварку и получить надежное соединение.

При проведении операции резания металла вместо горелки применяют газовый резак. Кроме основного оборудования, сварочный пост оснащается набором слесарного инструмента, необходимого в процессе проведения работ.

Проволока и флюс

Для соблюдения технологии сварки применяется специальная проволока. Ее называют присадочной, а диаметр выбирается в зависимости от толщины детали и способа сварки. Для правого метода диаметр должен быть равен половине толщины детали, для левого – половине плюс единица. В зависимости от марки материала применяют конкретный вид проволоки, например марганцевую или кремнемарганцевую. Правильный выбор производится на основании существующих таблиц. Вся проволока выпускается в мотках с соответствующей маркировкой. Для сварки цветных металлов выпускают присадочные прутки или полосы.

В качестве флюса применяют специальные химические составы на основе борной или кремниевой кислоты с соответствующими добавками. Они выпускаются в форме паст, порошков, растворов. Для получения наилучшего эффекта такие растворы изготавливают самостоятельно.

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.

Газовые резаки

Демонтаж металлоконструкции и раскрой проката невозможен без газового резака. Модели такого устройства имеют одинаковый принцип работы, но отличаются между собой размерами, конструкцией, наличием дополнительных деталей. С помощью газового резака можно выполнять работы с заготовками большой толщины. Резка происходит за счет того, что температура горения меньше температуры плавления.

Процесс условно разделяется на периоды:

Резак газовый

1. Обрабатываемая зона разогревается до нужной температуры. Для получения факела пламени кислород смешивают с горючим веществом в определенной дозировке.
2. Кислород способствует раскислению металла, продукты горения удаляются из рабочей зоны.

Конструкция газового резака бывает двух видов:

• Инжекторная – двухтрубная, когда технический кислород разделяется на два потока.
• Безинжекторная, или трехтрубная, при которой кислородный и газовый поток движется по разным трубкам, смешиваясь внутри головки.

Разновидности

Подразделение газовой сварки на виды производится по типу подаваемого в горелку горючего газа. Выделяются следующие основные разновидности сварки:

1. Ацетилен-кислородная. Это основной газосварочный вид. Обычно устанавливается ацетиленовый генератор, откуда и поступает газ. Кислород подается из отдельного баллона. Температура в пламени горелки достигает 3100-3200ºС.
2. Водородно-кислородная. Водород может вырабатываться в генераторе или поступать из баллона. Температура в зоне сварки достигает 2100-2200ºС.
3. Бензиново-кислородная и керосиново-кислородная. Горючий газ — пары бензина или керосина. Бензин позволяет достигать температуры 2550-2700ºС, а керосин – 2400-2550ºС.
4. Сварка на природном газе. Он подается из баллона, где находится сжиженный газ. Температура пламени – 2050-2150ºС.

С учетом техники проведения сварки выделяются 2 ее типа – левая и правая методика. В первом случае пламя из горелки имеет направление в сторону от шва, и начинается движение справа, при этом горелка движется вслед за прутком. При правой методике пламя направляется на шов, и перемещается перед прутком, слева направо. Этот вариант обеспечивает лучшую защищенность сварочной зоны. Левый способ применяется при толщине металла не более 3,5 мм.

Технологический процесс газовой резки

При изготовлении металлических конструкций используется не только газовая сварка, но и резка металлов. Она позволяет работать с такими заготовками:

Газовая резка

• диски, кольца;
• контурные элементы, сочетающие прямые и изогнутые линии из стали толщиной до 200 мм:
• детали сложной конфигурации;
• листы толщиной более 4 мм;
• швеллеры от №16;
• двутавровые балки от №20.

Чтобы получить высококачественный рез, поверхность металла предварительно очищается от грязи, краски, масла или ржавчины. Резка металлов – это термический способ обработки, разделенный на этапы:

• Нагреватель доводит температуру до 1100 0С.
• Газовая горелка подает в рабочую зону кислород.
• Струя, соприкасаясь с металлом, воспламеняется. Ядро пламени должно располагаться на расстоянии от 1 до 1,5 мм от обрабатываемой поверхности.
• В условиях стабильной подачи газа поток легко разрезает заготовку. Скорость струи зависит от химического состава разрезаемого материала.

Способы сварки

Как выбрать газ в зависимости от вида металла

На правильный выбор требуемого газа основное влияние оказывает толщина листа металла, с которым предстоит работать. Такой выбор легко сделать, обратившись к соответствующим таблицам. Они составлены на основе расчетов и учета опыта применения газов в различных условиях. Например, для сварки листов углеродистой стали целесообразно применять смесь аргона и диоксида углерода с последующим добавлением кислорода.

Имеете опыт работы с газовой сваркой? Обязательно поделитесь им в комментариях к данной статье!

Поиск записей с помощью фильтра:

Техника безопасности

Газовая сварка и резка не обходятся без соблюдения правил техники безопасности. Во время работы сварщик подвергается всевозможным потенциальным опасностям. Меры предосторожности комплексные:

От поражения электротоком нужна такая защита:

Инструкции по технике безопасности

• Заземление аппарата.
• Изоляция токопроводящих частей оборудования.
• Сухая, неповрежденная одежда.
• Исключение работ в мокрую погоду.

Защита зрения требует использования специальной маски со светофильтрами.

Газовая сварка – это угроза ожогов, взрывов пожаров. Избежать аварийной ситуации помогут:

• Экипировка в спецодежду.
• Отсутствие в местах проводимых работ открытых горючих, легковоспламеняющихся веществ.
• Наличие средств пожаротушения.
• Соблюдение технологического режима.

Против отравления ядовитыми парами используют:

• Респираторы.
• Эффективную вентиляцию в помещении.
• Маски, схожие с противогазами.

Видео по теме: Работа резака и обучение резки металла

Что нужно начинающему?

Прежде всего, начинать работы надо вначале под контролем опытного сварщика, причем со сварки простых деталей из низкоуглеродистой стали.

Особое внимание уделяется технике безопасности: при работе использовать защитные руковицы-краги, а также защитные очки, оберегающие глазную роговицу от чрезмерно яркого пламени.

Особая осторожность необходима при транспортировке и открывании газового баллона. Его категорически запрещено открывать замасленными руками.

Как варить без опасности обратного удара?

При проведении газосварочных работ есть риск появления обратного удара пламени. Он возникает при загорании газа внутри горелки. Это пламя движется в обратном направлении с большой скоростью, что может привести к выходу из строя оборудования и даже взрыву баллона с газом. Основные причины – неправильное поджигание газового потока и неисправная или засоренная горелка.

Для защиты от обратного удара необходима установка специального обратного клапана. Он содержит огнегаситель и запорную пружину, предотвращающую противоток газа. Такие клапаны подразделяются на кислородные и предназначенные для других горючих газов. Устанавливаются они на редукторе или в горелке.

Полезное видео

Теория газовой сварки хорошо рассказана в следующем видео:

Заключение

Газовая сварка широко используется для соединения различных металлов. Она доказала свою высокую эффективность и надежность. Для ее проведения не требуется габаритное, специальное оборудование. При правильном проведении работ обеспечивается полная безопасность.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...