Технологии газовой сварки более ста лет, но и сейчас такой способ сварки имеет широкое применение в самых различных отраслях.

Такой вид сварки имеет как преимущества так и недостатки.

Преимущества и недостатки газовой сварки

Газовая сварка происходит путём плавления материалов, образующих гомогенную струтуру. Материалы плавятся и в последствии соединяются.
Газ для сварки горит, как смесь в присутствии очищенного кислорода.

Преимущества:

• Простой тип сварки/резки, дорогостоящий сварочный аппарат не требуется (если только не сварка полуавтоматом или электродом);
• Газ/смесь для сварки/резки можно приобрести без проблем;
• Газовая сварка не нуждается в мощном источнике энергии и защитных средах (по ситуации);
• Пламя/смесь можно контролировать – менять его мощность, виды, регулировать нагрев деталей при сварке и для резки.

Недостатки газовой сварки:

• Медленная скорость нагрева металлов горелкой (полуавтоматом быстрее);
• Широкая зона тепла образующаяся в результате газовой сварки;
• Рассеивание и худшая концентрация тепла, по сравнению с дуговой сваркой;
• Цену топлива так же можно отнести к недостаткам такого вида сварки. При прочих равных, по сравнению с аппаратами дуговой сварки или сварки электродами, ацетилен и кислород в итоге выходят дороже чем электричество;
• Плохая результативность и производительность такой сварки с возрастанием толщины свариваемых элементов. Для примера, при толщине материала в 1мм производительность составит примено 10 метров в час, а при толщине в 10 мм производительность упадёт до 2-х метров в час. По этому для сварки деталей толщиной более 5мм эффективнее использовать другие виды сварки;
• Плохо механизируется. Автоматическая происходит при сварке труб с тонкой стенкой в продольном шве при работе многопламенной горелки, и то только в некоторых операциях (производство тонкостенных полых резервуаров, газовая сварка труб небольшого диаметра, газовая сварка алюминия, газовая сварка чугуна, различных их сплавов);

Компоненты сварки

В настоящее время для сварки используются различные газы, какой из них выбрать и как применять, опишем ниже.

Кислород

Газ необходимый для сварки и резки металлов, без цвета и запаха. Способствует быстрому воспламенению паров горючих материалов.
Сварочный кислород играет роль катализатора плавления металлов в присутствии горючего газа.
Кислород хранят в баллонах под постоянным давлением. Из за контакта с маслом может самовоспламениться, меры предосторожности при работе с кислородными баллонами это убрать баллон в закрытое от солнца место, тщательно очистить его от пыли и грязи и не прикасаться к нему пропитанными чем бы то ни было перчатками.

Сварочный кислород получают из обычного воздуха, отделяя его от углекислоты и водяных паров в воздухоразделительной установке. Бывают три сорта кислорода применяемого в сварке: высший (99.5%), 1 и 2 сорта (99.2 и 98.5 процентов соответственно).
На остаток приходится смесь Ar и N.

Ацетилен

Ацетилен это смесь водорода и кислорода, бесцветный газ для сварки с небольшим присутствием NH4 и H2S, получаемый через диссоциацию жидких углеводородов под воздействием электричества. Чаще всего в баллоне при диссоциации карбида кальция с водой.
Если давление превышает 1.5 кг/см2 и температура превышает 4000С, то он может взорваться.

Заменители ацетилена

Существует правило: для нормального прохождения сварочного процесса, температура на выходе должна быть в 2 раза выше, чем порог плавки металла.

Как альтернатива ацетилену используются водород, метан, пропан, керосиновые пары, но температура их горения находится в пределах 2400-2800 градусов, что меньше 3150 градусов при горении ацетилена.

Основное преимущество вышеуказанных газов заключается в дешевизне производства.
Однако применение заместителей диктовано характером нагрева и плавящимся металлом.
К примеру, сталь требует виды проволоки с марганцем и кремнием, которая раскисляет ее, а плавящимся цветным металлам нужен флюс.
Еще один минус – не все виды газов имеют высокую теплопроводность.

Проволока и флюс

Сварочный флюс и проволока необходимые компоненты, внсящие плавящимся материалам необходимые для надёжного шва компоненты.
Проволока для сварки может быть только чистой (без краски, масла и коррозии) температру порога плавления этой проволоки должна быть равна или ниже порога плавления свариваемых материалов.
При отсутствии проволоки можно использовать тонкую полоску тех же металлов, которые свариваются.

Металлы во время сварки производят окислы, плавящиеся при большей температуре чем сам металл. Эти окислы покрывают металл тонким слоем трудноплавящегося покрытия тем самым усложняя сварку.

Плавящимся металлам требуется присутствие защитных флюсов.

Флюс наносится непосредственно на металл или проволоку до сварки, плавится и выдает плавкий шлак, какой покрывает плавленый металл поверхностно.
Борная кислота и бура выступают в роли защитных флюсов.

Углеродистая сталь варится без добавок, а газовая сварка чугуна, меди и стали требует как раз защитных флюсов.

Оборудование для сварки

Газосварочное оборудование для металлов состоит из нескольких категорий:

Водяной затвор.

Необходим для защиты трубы и генератора ацетилена от обратной тяги огня из горелки. Водяной затвор это главный компонент поста для сварки, и нужно следить за его исправностью и наполненностью водой, вровень с краном. Конструктивно затвор располагают между горелкой (резаком) и газопроводом или генератором ацетилена;

Газовый баллон.

Обычно баллоны покрашены в разные цвета в зависимости от содержимого: Голубой — кислород, Белый ацетилен, Зелёно жёлтый водород, Красный — прочие газы. В верхней части баллона есть отверстие с конусной резьбой для закрывающего вентиля. Верхнюю часть баллона не красят, что бы не допустить контакта газа в баллоне с маслом содержащимся в краске. Вентиль для ацетиленовых баллонов делают из любого материала кроме меди, ацетилен с медью образуют взрывоопасную ацетиленовую медь;

Редуктор.

Устройство позволяющее понизить и регулировать давление входящего газа. Редукторы могут быть одно или двух камерными. Двухкамерные редукторы более стабильно держат давление. Редукторы бывают прямого и обратного действия. Для кислорода и ацетилена используются различные редукторы. Так же каждый применяемый редуктор одновременно является клапаном сброса давления. Редукторы для сварки сжиженным газом имеют оребрение, что бы избежать вымерзания газа при выходе;

Шланги.

Шланги применяемые для горючих газов имеют специальную маркировку — сплошная линия красного цвета. Эти шланги рассчитаны на работу при давлении до 6-ти атмосфер — шланги первого класса. Для передачи горючих жидкостей, таких как бензин или керосин, используются шланги второго класса маркированные жёлтой полосой по всей длине. Шланги третьего класса синего цвета и рассчитаны на работу при давлении до 20 атмосфер.

Горелка.

Горелка аппарат предназначенный для смешивания газов, после смешивания образовавшаяся газовая смесь под нужным давлением выходит из мундштука. горящая газовая смесь как раз и плавит металлы. Горелка состоит из мундштука, ниппеля, наконечника, камеры смесителя, гайки, инжектора, корпуса с рукоятью и ниппеля для газов. Горелки имеют несколько разновидностей: большой мощности, средней, малой и микромалой, разделение происходит в зависимости от макисмального количества пропускаемого и сжигаемого газа в единицу времени.

Сварочный пост.

Пост для сварки, это специальным образом обустроенное место для работы. Представляет собой стол с тумбой и местами для хранения инструмента. Столешница может быть как статичной так и поворотной. Пост с поворотной столешницей нужен для мелкой работы. Для работы в большом цеху импользуют передвижной пост или стационарны предустановленный пост. Так же для поста нужна вытяжка или постоянный доступ воздуха, это необходимо от того что в процессе работы выделяются опасные для человека пары.

Технология сварки

При сварке/резке бывают необходимы различные типы пламени, сварзик меняет характер типа пламени с помощью редуктора.

Можно получить три типа пламени: Восстановительное, окислительное, с избытком газа.

• Восстановительное используется практически для всех металлов и для работы в защитных средах.
• Окислительное используется сварочная проволока с кремнием и марганцем.
• С избытком газа используются для прочных сплавов.

Металл плавится с небольшим объемом ванны и заметной локализацией тепла, металл плавится довольно быстро и также скоро остывает.
При плавке в ванне проходит восстановление и окисление, причем алюминий и магний окисляются легче всего.
Так как окислы этих металлов не восстанавливают H и CO2, требуется пользоваться флюсом.

Никельные и железные окислы напротив – восстанавливаются легко, потому флюсы для них не требуются.
Вдоль шва расположена зона частичной плавки, в ней прочность меньше, чем в шве, потому в данной точке соединение чаще всего разрушается.
Далее следует участок без кристаллизации с большими зернами, в которой температура плавления уже менее 1200 градусов.
Каждый участок после этого порога при нагревании имеет более нормальную структуру с мелкими зернами.
Для повышения качества шва и всей каймы вокруг него применяется термическая ковка шва или нагрев той же самой горелкой.

Сварка углеродистой стали.

Сварку низкоуглеродистой стали производят любым газом. Углеродистая сталь требует внесения в плавку стальной проволоки с малой углеродной концентрацией, часть марганца кремния и углерода выгорит, шов в итоге получается с большими зёрнами и по прочности сравнивается с общей прочностью по детали;

Сварка легированной стали.

По сравнению с низкоуглеродистыми сталями, теплопроводность легированной стали ниже. от этого возможна деформация её от разницы температуры в объёме етали. Низколегированная сталь поддаётся сварке легко, при условии правильного подбора оптимального памени и добавления проволоки. Нержавеющая сталь в составе которой есть никель и хром варится пламенем 75дм3 в присутствии проволоки СВ-02Х10Н9, СВ-06-Х19Н9Т. Жаропрочная нержавеющая сталь требует использования проволоки с никелем и хромом 21 и 21 процентов соответственно, коррозийно-стойкая сталь требует проволоку с 3% молибдена, 11% никеля и 17% хрома;

Сварка чугуна.

Варка идет науглероживающим пламенем, иначе окисление вызовет появление в шве зерен хрупкого белого чугуна из-за пиролиза кремния;

Сварка меди.

Медь требует больше пламени по мощности и температуре в силу своей выдающейся теплопроводности. К тому же она весьма текуча в плавленом виде, потому нельзя оставлять промежуток меж кромок. В качестве присадки подходит проволока той же меди без примесей, а для раскисления используется флюс;

Сварка латуни.

Латунь проще и быстрее варится именно газовым методом. Правда цинк в ее составе быстро улетучивается при 900 градусах, из-за перегрева шов получается с порами. Потому при нагревании и сварке нужна сверхподача кислорода (больше на 30-40%) и латунная проволока как присадка;

Сварка бронзы.

Применяется восстановительное пламя, которое не выгорает олово, алюминий и кремний из металла. Как присадка используется проволока с составом, схожим с бронзой, причем иногда используется до 0.4% кремния для раскисления.