Технология газовой сварки

Для получения качественного сварного соединения необходимо хорошо подготовить свариваемые кромки, правильно установить положение горелки, выбрать способ сварки и определить необходимую мощность горелки и диаметр присадочной проволоки. Подготовка кромок заключается в очистке их от масла, окалины и других загрязнений, разделке под сварку и прихвате короткими швами. Очистка свариваемых кромок производится на ширину 20...30 мм с каждой стороны шва. Для этой цели можно использовать пламя сварочной горелки. При нагреве окалина отстает от металла, а краска и масло выгорают. Затем поверхность свариваемых деталей зачищают стальной щеткой до металлического блеска. При необходимости (например, при сварке алюминия) свариваемые кромки травят в кислоте и затем промывают и сушат. Разделка кромок под сварку зависит от типа сварного соединения, который, в свою очередь, зависит от взаимного расположения свариваемых деталей. Стыковые соединения являются для газовой сварки наиболее распространенным типом соединений. Металлы толщиной до 2 мм сваривают встык с отбортовкой кромок без присадочного материала или встык без разделки кромок и без зазора» но с присадочным материалом. Металл толщиной от 2 до 5 мм сваривают встык без разделки кромок, но с зазором между ними. При сварке металла толщиной более 5 мм применяют Y-образную или Х-образную разделку кромок. Угол скоса выбирают в пределах 70...90°; при этих углах получается хороший провар вершины шва. Угловые соединения также часто применяют при газовой сварке металлов малой толщины. Такие соединения сваривают без присадочного металла. Шов выполняют за счет расплавления кромок свариваемых деталей. Нахлесточные и тавровые соединения допустимы только при сварке металла толщиной менее 3 мм, так как при больших толщинах металла неравномерный местный нагрев вызывает большие внутренние напряжения и деформации и даже трещины в шве и основном металле. Скос кромок производят ручным или пневматическим зубилом, а также на специальных станках. Экономичным способом является ручная или механизированная кислородная резка. При этом образовавшиеся шлаки и окалина удаляют зубилом и металлической щеткой. Прихватка кромок свариваемых деталей перед сваркой производится для того, чтобы не допускать изменения их положения и зазора между кромками в течение всего процесса сварки. Длина прихваток, их число и расстояние между ними зависят от толщины металла, длины и конфигурации сварного шва. При сварке тонкого металла и коротких швах длина прихваток составляет 5...7 мм, а расстояние между прихватками около 70... 100 мм. При сварке толстого металла и при швах значительной длины прихватки делают длиной 20...30 мм, а расстояние между ними выбирают 300...500 мм. Большое влияние на производительность сварки и качество шва оказывают положение горелки и направление перемещения ее по шву. QC=80"S>1 5ММ кромкострогальных или фрезерных Положение горелки определяется углом наклона ее мундштука к поверхности свариваемого металла; этот угол зависит от толщины соединяемых кромок изделия и теплопроводности металла. Чем толще металл и чем больше его теплопроводность, тем угол наклона мундштука горелки должен быть больше. Такое положение мундштука горелки способствует более концентрированному нагреву металла вследствие подведения большего количества теплоты. На рис.102 представлен график зависимости угла наклона мундштука горелки от толщины металла при газовой сварке низкоуглеродистой стали. В начале сварки для быстрого и лучшего прогрева металла устанавливают наибольший угол наклона, затем в процессе сварки этот угол уменьшают до нормы, а в конце сварки постепенно уменьшают, чтобы лучше заполнить кратер и предупредить пережог металла. Различают два основных способа газовой сварки: правый и левый. При правом способе процесс сварки ведется слева направо. Горелка 4 перемещается впереди присадочного прутка 2, а пламя 3 направлено на формирующийся шов /. Этим обеспечивается хорошая защита сварочной ванны от воздействия атмосферного, вид шва лучше, так как сварщик отчетливо видит перед собой шов и может получить равномерную высоту и ширину его. Это особенно важно при сварке тонких листов. Поэтому тонкий металл сваривают левым способом. Кроме того, при левом способе пламя свободно растекается по поверхности металла, что снижает опасность его пережога замедленное охлаждение сваренного шва. При левом способе процесс сварки производится налево. Горелка перемещается за присадочным прутком, а пламя направляется на несваренные кромки и подогревает их, подготавливая к сварке. Правый способ применяют при сварке металла толщиной более 5 мм. Пламя горелки при этом способе ограничено с двух сторон кромками изделия, а спереди наплавленным валиком, что значительно уменьшает рассеивание теплоты и повышает степень ее использования. Однако при левом способе внешний. Выбор способа сварки зависит также от пространственного положения шва. При сварке швов в нижнем положении выбор сварки, как указано выше, зависит от толщины металла. Сварку вертикальных швов снизу вверх следует производить левым способом. При сварке горизонтальных швов пламя горелки направляют на заваренный шов и сварку производят справа налево. Для предупреждения вытекания расплавленного металла сварочную ванну формируют с небольшим перекосом. Потолочные швы легче сваривать правым способом, так как в этом случае газовый поток пламени направлен непосредственно на шов и тем самым - препятствует вытеканию металла из сварочной ванны. В процессе сварки мундштук горелки и присадочный пруток совершают одновременно два движения: одно - вдоль оси сварного шва и второе - колебательные движения поперек оси шва. При этом конец присадочного прутка движется в направлении, обратном движению мундштука. Низкоуглеродистые стали, применяемые в строительстве, сваривают газовой сваркой без особых затруднений. Мощность горелки при левом способе выбирают из расчета 100... 130 л/ч на 1 мм толщины свариваемого металла. При правом способе удельная мощность горелки составляет 130... 150 л/ч. Следует учесть, что увеличение мощности пламени повышает производительность сварки. Однако при этом повышается опасность пережога металла. Пламя горелки должно быть нормальным. Диаметр присадочной проволоки d (мм) при сварке металла толщиной до 15 мм левым способом определяют по формуле d = (s/2) + i, где s - толщина свариваемой стали, мм. При правом способе сварки диаметр проволоки равен половине I толщины свариваемого металла. При сварке металла толщиной более ? 15 мм применяют проволоку диаметром 6...8 мм. После сварки можно проковку металла шва в горячем состоянии и затем нормализатор при температуре 800...900° С. При этом металл приобретает достаточную пластичность и мелкозернистую структуру.

Газовая сварка чугуна широко применяется как сравнительно простой способ. Сварку выполняют с предварительным местным или общим подогревом. Скос кромок делают односторонний V-образный с углом разделки 90°. Присадочный материал применяют в виде чугунных стержней диаметром 4, 6, 8, 10, 12 мм и длиной 250...450 мм. При сварке массивных деталей с предварительным подогревом применяют прутки марки А, а в остальных случаях - прутки марки Б (ГОСТ 2671-70). Флюс ФСЧ-1 (23% плавленой буры, 27% безводного углекислого натрия и 50% азотнокислого натрия) в порошкообразном виде периодически подсыпают в расплавленный металл шва. В процессе сварки пруток погружают во флюс и переносят его в сварочную ванну. Допускается также применять в качестве флюса только прокаленную буру. Удельная мощность пламени должна составлять 100... 120 л/ч. Пламя должно быть нейтральным или с небольшим избытком ацетилена. Можно производить сварку двумя горелками: одной подогревают сварочную ванну, второй производят сварку и расплавление присадочного прутка. После сварки необходимо обеспечить медленное охлаждение изделия. Для этого его покрывают асбестом или слоем песка. Рекомендуется произвести отжиг заваренных деталей и охлаждение вместе с печью. На практике применяют разработанную в НИИ автогенмаш сварку чугуна, сущность которой заключается в том, что свариваемые кромки изделия подогревают не до расплавления, а до 800...850° С. В разделку кромок вводят флюс, а затем наплавляют металл. Присадочными стержнями служат прутки марки НЧ-1 или НЧ-2 (ГОСТ 2671-70), покрытые флюсом. Флюсы-пасты содержат 5% двуокиси титана, 10% азотнокислого калия, 12% фтористого натрия, 40% плавленой буры, 11% ферротитана, 15% углекислого лития, 7% железного порошка и 7 массовых частей керосина на 50 частей сухой смеси. Допускается применение флюса ФСЧ-1 при использовании прутков НЧ-1 и флюса ФСЧ-2 (18% буры, 25% кальцинированной соды, 56,5% натриевой селитры, 0,5% углекислого лития) при сварке прутками НЧ-2. Место сварки тщательно очищают, после чего изделия подвергают местному или общему подогреву до 300...400°С восстановительным пламенем горелки. Свариваемые кромки покрывают слоем пасты и нагревают нормальным пламенем горелки до температуры 750... ...790° С. Паста плавится и покрывает тонким слоем поверхность кромок. Сварку ведут справа налево. После заварки сварное соединение подвергают медленному охлаждению. Шов получается плотным и хорошо поддается механической обработке. Применяют также низкотемпературную пайко-сварку латунными припоями. Кромки подготовляют механической обработкой и очищают от жировых пятен протиркой растворителем (бензин, ацетон и др.). После предварительного нагрева до 300...400° С на кромки наносят флюс марки ФПСН-1, содержащий (по массе) 25% углекислого лития, 25% кальцинированной соды, 50% борной кислоты. Процесс пайко-сварки ведут нормальным пламенем. Используют припои марки ЛОК-59-1-0,3 (ГОСТ 16130-72). Пламенем горелки расплавляют конец прутка припоя и заполняют разделку шва металлом припоя. После затвердевания металла производят проковку металла шва медным молотком.

Газовую сварку меди и ее сплавов рекомендуется производить одновременно двумя горелками: одна - для подогрева свариваемых кромок с удельной мощностью 150...200 л/ч и вторая - для сварки с удельной мощностью 100 л/ч. Это вызвано тем, что медь обладает большой теплопроводностью и поэтому для сварки требуется пламя повышенной мощности. Для листов толщиной до 10 мм удельная мощность пламени должна быть равна 150 л/ч, а для листов толщиной свыше 10 мм - 200 л/ч. Для уменьшения отвода теплоты изделия закрывают листовым асбестом. Пламя должно быть нормальным. Избыток ацетилена вызывает появление пор и трещим, а окислительное пламя приводит к окислению металла шва. Мундштук горелки устанавливают под углом 80...90°. Нагрев и плавку меди производят восстановительной зоной в месте максимальной температуры. Сварку производят быстро без перерывов, в один проход. Медь толщиной до 5 мм сваривают левым способом, а при больших толщинах - правым способом. В процессе сварки подогретый конец присадочного прутка периодически обмакивают во флюс и таким образом переносят налипший флюс в сварочную ванну. Для получения мелкозернистой структуры и уплотнения металла производят проковку шва. Металл толщиной до 5 мм проковывают в холодном состоянии, а при большей толщине - в горячем состоянии при температуре 200...300° С. После проковки следует произвести отжиг с нагревом до 500...550° С и охлаждением в воде. При этом шов получается более пластичным. Латунь при газовой сварке нормальным пламенем выделяет пары цинка, в результате чего шов получается пористым. Поэтому применяют пламя с избытком кислорода (до 30...40%). Избыток кислорода окисляет часть цинка. Образующаяся на поверхности сварочной ванны окисная пленка защищает расплавленный металл от дальнейшего окисления. Свариваемые кромки зачищают до металлического блеска. Окислы удаляют травлением 10%-ным водным раствором азотной кислоты с последующей промывкой горячей водой и протиркой насухо. Удельная мощность пламени 100...150 л/ч. Мундштук горелки устанавливают под углом 80...90°, а присадочный пруток - под утлом 80° к мундштуку горелки. Чтобы не допустить интенсивного окисления, сварку производят быстро, без перерывов, в один проход. Расстояние ядра пламени от ванны должно быть 7... 10 мм. Латунь толщиной более 15 мм рекомендуется предварительно подогревать до 500...550е С. После сварки шов проковывают. Если латунь содержит меди более 60%, проковку шва производят в холодном состоянии. Если же в латуни меди менее 60%, то швы проковывают при температуре 700° С. После проковки швы подвергают отжигу при температуре 600...650° С с последующим медленным охлаждением. Получаются пластичные швы с мелкозернистой структурой. Бронза имеет различные примеси, которые при сварке легко выгорают, вследствие чего образуется пористый шов. Поэтому газовую сварку бронзы производят нормальным пламенем. Удельная мощность горелки 100...150 л/ч. Свариваемые кромки подготавливают так же, как и при сварке меди. Сварку ведут возможно быстро, без перерывов, в один проход. Конец ядра пламени должен быть на расстоянии 7... 10 мм от поверхности сварочной ванны. Как и при сварке меди, допускается применение второй подогревающей горелки удельной мощностью 100 л/ч. После сварки сварное соединение нагревают до температуры 400...450е С и затем охлаждают в воде. Газовая сварка алюминия и его сплавов дает хорошие результаты при правильном выборе режима сварки и применении флюсов. Листы толщиной до 3 мм сваривают с отбортовкой кромок на высоту примерно утроенной толщины листа. При толщине листов до 5 мм сварку прей изводят без скоса кромок с зазором 0,5 мм. Листы толщиной 5...15 мм свариваются с односторонним, а при большей Толщине с двусторонним с косом кромок. Угол разделки составляет 60... 70°. Газовую сварку для нахлесточных соединений применять не следует, так как флюс, затекающий в зазор между листами, вызывает коррозию и разрушение шва. Кромки соединения и присадочную проволоку хорошо очищают от пленки окиси алюминия механическим или химическим способом Механическую очистку производят путем обезжиривания в щелочном растворе с последующей очисткой металлической щеткой. Сварку следует выполнять не позднее чем через 2 ч после очистки. Химическую очистку производят в следующей последовательности: кромки обезжиривают и протравливают в 5%-ном растворе каустической соды; затем соединяемые части промывают водой, насухо протирают тряпкой и просушивают. Сварку следует выполнять не позднее чем через 8 ч после очистки. Флюс наносят на свариваемые кромки и присадочную проволоку в виде пасты или насыпают в разделку шва в виде порошка. Флюсы хранят в герметически закрытых сосудах, так как они очень интенсивно поглощают влагу из воздуха. Сварку выполняют левым способом нормальным пламенем или с небольшим избытком ацетилена. Следует учесть, что большой избыток ацетилена способствует образованию пор в сварном шве. Большую опасность представляет избыток кислорода, который значительно затрудняет сварку, интенсивно окисляя алюминий; Угол наклона мундштука горелки в начале сварки устанавливают повышенный (70...80°), а затем уменьшают до нормальной величины (30...45°). Мощность сварочного пламени зависит от толщины металла: Толщина металла, мм ... . 1 1,5...2 3...4 6...8 Мощность горелки, л/ч, ацетилена ; . 75 150. ..300 300...500 750...1000 При сварке силуминов рекомендуется предварительно подогреть изделие до 200...250° С, а после сварки произвести отжиг при температуре 300...350° С с последующим медленным охлаждением. Швы на сварных соединениях из проката проковывают легкими ударами в холодном состоянии. Остатки флюса и шлака тщательно удаляют с помощью металлической щетки и промывкой горячей водой. Технология газовой резки Процесс газокислородной резки основан на свойстве металлов и их сплавов сгорать в струе технически чистого кислорода. Схема газокислородной резки представлена на рис. 106. Сущность процесса заключается в том, что металл вдоль линии разреза нагревается до температуры воспламенения его в кислороде, сжигается в струе кислорода, а образующиеся окислы выдуваются этой струей из месте разреза.