Параметры режима газопламенной сварки

Обновлено: 02.05.2024

Газовая сварка — это сварка плавлением металла, который разогревают пламенем горелки. При нагреве кромки свариваемых заготовок расплавляются вместе с присадочным материалом, который дополнительно вводится в пламя горелки. После кристаллизации жидкого металла образуется сварочный шов. К преимуществам газовой сварки относится простота способа, несложность оборудования, отсутствие источника электрической энергии.

К недостаткам газовой сварки относится меньшая производительность, сложность механизации, большая зона нагрева и более низкие механические свойства сварных соединений, чем при дуговой сварке. Кроме того, к недостаткам газопламенной сварки относят низкий КПД теплотворной способности горючего газа, так как всего 6— 7% тепла, выделяемого при сгорании ацетилена, расходуется на сварку металла. Остальное тепло тратится на излучение и конвекцию, потери от неполноты сгорания газа, нагрев прилегающих к шву участков, разбрызгивание металла и т.д.

Во время газовой сварки в правой руке сварщик держит горелку, а в левой - присадочную проволоку. Пламя горелки направляют на свариваемый металл так, чтобы кромки находились в восстановительной зоне пламени на расстоянии 2—6 мм от конца ядра. Не следует касаться расплавленного металла концом ядра пламени, так как это вызывает науглероживание сварочной ванны. Конец присадочной проволоки должен находиться в восстановительной зоне или быть слегка погруженным в сварочную ванну.

Режимы газовой сварки

Режимы газовой сварки определяют:

мощностью сварочного пламени
углом наклона присадочного материала и мундштука горелки
диаметром присадочного материала
скоростью сварки.

Сварочное пламя должно обладать достаточной тепловой мощностью, которую выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла и его физических свойств. Выбор режимов сварки целиком и полностью зависит от толщины свариваемых деталей.

Мощность сварочного пламени напрямую зависит от расхода горючего газа и для ацетиленовой сварки ее приближенно можно определить по формуле:

Vа = k•S

Где Va — мощность пламени, определяема расходом ацетилена, л/час; S — толщина свариваемого материала, мм; к — коэффициент пропорциональности, величина которого зависит от вида стали.

К примеру, для низкоуглеродистой стали и чугуна к = 100 — 130, а для высокоуглеродистой стали к = 75 100. Для алюминия и его сплавов к = 100 — 15 для медных сплавов — 150 — 225. Изменяя тепловую мощность пламени, сварщик в довольно широк пределах может регулировать скорость нагрев расплавления металла, что является одним преимуществ газопламенной сварки.

Угол наклона мундштука сварочной горелки увеличивают с увеличением толщины свариваемого металла. Зависимость угла наклона для сварки сталей приведена на рис. 1. Если сваривают цветные металлы, теплопроводность которых выше стали, то угол наклона мундштука немного увеличивают.

Рис. 1. Углы наклона мундштука горелки при сварке стали различной толщины

Диаметр присадочного материала подбирают в зависимости от толщины свариваемых деталей и метода наложения шва. Обычно диаметр присадочной проволоки равен половине толщины свариваемого металла. Практически при толщине металла более 15 м присадочный материал берут диаметром 6—8 мм.

Скорость сварки является величиной, от зависящей толщины свариваемого металла и его свойств. Определяют скорость сварки по формуле:

V = А/S

Где А - коэффициент, зависящий от свойств материала и для сталей средней толщины равняется 12 — 15, S — толщина свариваемого металла, мм.

Способы газовой сварки

Способов наложения сварочного шва существует несколько. Их применение диктуется привычками сварщика и особенностями сварного соединения.

Левая сварка (рис. 2А) — является наиболее применяемым способом при газовой сварке металлов, толщиной 4—5 мм. При этом способе горелку перемещают справа налево, а присадочную проволоку перемещают впереди горелки. Сварочное пламя, направленное от шва, хорошо прогревает несваренный участок и присадочную проволоку. При малой толщине металла (менее 8 мм) горелку, перемещают только вдоль шва, а при толщине металла больше 8 мм выполняют дополнительные колебательные движения поперек оси шва. Присадочную проволоку концом погружают сварочную ванну, перемешивая ее спирал образными движениями.

Левый способ хорош тем, что сварщик хорошо видит шов, что дает ему возможность обеспечить равномерность сварочного валика. Шов получает ровный и красивый. Мощность сварочного пламени: при левом способе сварки принимают в пределах 100 — 130 дм3 ацетилена в час на один мм толщи металла.

Правая сварка (рис. 2Б) считается более экономичной, так как пламя направлено непосредственно на шов. Это дает возможность сваривать металл большой толщины с уменьшенным углом раскрытия кромок. А так как при этом количество наплавленного металла снижается, то вероятность коробления деталей снижается. Горелка при этом способе перемещается слева направо, а присадочный материал передвигают вслед за горелкой. Так как пламя направлено на шов, то скорость его охлаждения снижается, металл одновременно подвергается термической обработке, что способствует повышению качества шва.

Рис. 2. Схема левой (А) и правой (Б) сварки

Рис. 3. Сварка сквозным валиком: А — от 2 до 6 мм; Б — от 6 до 12 мм; В — от 12 до 20 мм

Сварку сквозным валиком (двойным валиком) применяют при вертикальной сварке стыковых соединений сверху вниз (рис. 3). Для этого в нижней части стыка проплавляется сквозное отверстие и, постепенно поднимая пламя вверх, расплавляют верхнюю часть отверстия. Вводя присадочный материал, заваривают нижнюю часть отверстия. При сварке толстого металла сварку ведут одновременно с двух сторон два сварщика.

Сварка ванночками (рис. 3А) заключается последовательном образовании ванночек расплавленного металла и вводе в них по несколько капель присадочного материала. Сварку ванночками; применяют для сваривания металла толщиной до 3 мм. При этом виде сварки каждая последующая; ванночка перекрывает предыдущую на 2/3 ее диаметра. Этот метод применяют при сварке тонких; листов и труб из низкоуглеродистых сталей, стыковых и угловых соединений при толщине деталей до 3 мм, добиваясь высокого качества сварочного шва. Для этого, расплавив ванночку диаметром 4—5 мм, сварщик вводит в нее конец присадочной проволоки и, расплавив ее небольшое количество, перемещает конец в восстановительную зону пламени, что позволяет снизить вероятность окисления металла. Мундштуком горелки выполняют движения, позволяющие образоваться соседней ванночке, которая должна перекрывать предыдущую на ⅓ диаметра. При этом ядро пламени не должно погружаться в ванночку, чтобы избежать науглероживания металла шва.

Сварку по отбортованным кромкам используют для сваривания металла толщиной до 2 — 3 мм. Это вид сварки применяется без присадочного металла, а только за счет колебательных и спиралеобразных движений горелки.

Рис. 4. Сварка: А — ванночками; Б — по отборочным кромкам

Рис. 5. Сварка: А — вертикальных, Б — горизонтальных, В — потолочных швов

Сварка при различных положениях шва. Сварка при нижнем положении шва обычно затруднений не вызывает. Вертикальные, потолочные и горизонтальные швы на вертикальной поверхности (рис. 5) имеют свои особенности и требуют навыка в работе.

Сварку вертикальных швов снизу вверх лучше выполнять левым способом. Горизонтальные швы на вертикальной плоскости выполняют правым способом. В этом случае поток газового пламени направлен на шов, не позволяя металлу растекаться из сварочной ванны. В отличие от обычного правого способа сварку ведут справа налево, создавая небольшой перекос сварочной ванны.

Потолочные швы тоже лучше вести правым способом, так как при этой методике конец присадочной проволоки и давление газового потока препятствуют стеканию жидкого металла вниз.

Характеристика и принцип работы газовой сварки. Особенности газов. Технологии и способы сварки

Газовая сварка – вид сварки плавлением, при котором источником нагрева служит теплота, выделяемая в процессе горения смеси горючих газов.

Метод подходит для соединения почти всех металлов, используемых в технике. Применяется в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве, при выполнении ремонтных работ.

ГОСТы

Вся информация, относящаяся к газовой сварке и применяемым материалам, изложена в ГОСТах, которые необходимо выполнять.

Термины и определения: ГОСТ Р ИСО 857-1-2009 – определение термина «газовая сварка.
Сварочные материалы: ГОСТ 5457-75 – технические условия на ацетилен газообразный и растворенный технический, ГОСТ 3022-80 – технический водород.
Газовая сварка и резка: ГОСТ 29090-91 – требования к материалам для газовой сварки.

Принцип работы

Сварка газом принадлежит к термическому классу. Энергоноситель – газ. Процесс работы заключается в нагревании кромок соединяемых деталей до их расплавления. Источник нагрева – высокотемпературное пламя сварочной горелки, образованное в результате сжигания смеси горючего газа с кислородом. Заполнение зазора между кромками выполняется металлом расплавленной присадочной проволоки или за счет расплавления материала кромок основного материала.

Схема газовой сварки

Оборудование

Сварочный пост (рабочее место сварщика) включает:

кислородные баллоны (хранение запасов кислорода);
редукторы кислородные, служащие для понижения давления кислорода, поступающего из баллона в горелку;
ацетиленовые баллоны и редукторы или ацетиленовые генераторы для получения газа из карбида кальция;
сварочные горелки с набором наконечников;
шланги (резиновые рукава) для подачи газа и кислорода в горелку;
принадлежности (очки со светофильтрами, набор ключей, молоток, щетки стальные для очистки материала и сварного шва);
стол сварочный или приспособление для сборки, закрепления элементов;
присадочную проволоку;
при необходимости – сварочные порошки, флюсы.

Характеристика и особенности газов

Для нагрева металла необходима смесь горючих газов. Газовая сварка предполагает использование ацетилена или его заменителей в смеси с техническим чистым кислородом.

Ацетилен

Нагрев и расплавление металла при газовой сварке требует высокой температуры пламени, превышающей в 2 раза этот показатель металла, который сваривается.

Ацетилен по сравнению с другими газами образует наивысшую температуру пламени – 3050-3150° С, поэтому является основным при газовой сварке.

Ацетилен — соединение углерода с водородом. Бесцветный, с резким специфическим запахом горючий газ, взрывоопасный. Работа с газом требует осторожности и соблюдения мер техники безопасности.

Транспортировка баллонов

Заменители ацетилена

Сварка металлов, имеющих температуру плавления ниже стали, может осуществляться с использованием газов–заменителей. Например: пропан, метан, водород.

Пропан – технический газ без цвета, имеет резкий запах, тяжелее воздуха. Для сварки используют пропан-бутановую смесь, содержащую 5-30% бутана. Температура пропан-кислородного пламени достигает 2400 °С.

Метан-кислородная смесь почти без запаха. Пламя имеет температуру 2100-2200 °С, поэтому такой горючий газ применяют ограниченно.

Водород – легкий горючий газ без запаха, бесцветный. В определенных пропорциях с кислородом и воздухом может образовать взрывоопасную смесь. Поэтому обязательно соблюдение правил безопасности при работе с газом. Водород для сварки находится в стальных баллонах зеленого цвета. Имеет газообразное состояние. Пламя водородно-кислородное имеет синий оттенок. Нечеткие очертания его зон затрудняют регулировку.

Виды пламени и их использование

Состав горючей смеси влияет на внешний вид и температуру сварочного пламени. Оно имеет 3 зоны: ядро, восстановительную (среднюю), факел-окислительную. Ядро включает механическую смесь нагретого до высокой температуры кислорода и разложенного ацетилена.

В зависимости от пропорции ацетилена и кислорода различают 3 вида пламени:

Окислительное

Пламя формируется при увеличении подачи в горелку кислорода или уменьшении количества ацетилена. На 1 объемную часть ацетилена должно приходиться 1.3 и более части кислорода. Характерные черты:

Укороченное заостренное ядро бледной окраски с расплывчатыми очертаниями границ.
Сокращение длины средней зоны и факела.
Окраска пламени — синевато-фиолетовая.
Горение происходит с шумом.
Температура пламени превышает норму.

Этот тип пламени применяется для соединения низкоуглеродистой стали и сварки латуни.

Восстановительное (нормальное)

Соотношение ацетилена к кислороду может находиться в пределах от 1:1 до 1:1.3. В пламени происходит образование углерода и водорода, благодаря которым металл раскисляется и восстанавливается. В таких условиях формируется однородный металлический шов без газовых пузырей и пор.

Ядро пламени – светлое, восстановительная зона и факел имеют более темный оттенок. При увеличении давления кислорода ядро удлиняется. Факел имеет температуру намного ниже восстановительной зоны. Нормальное пламя используют для сваривания большинства видов металлов.

С повышенным содержимым горючего газа

Имеет название — науглероживающее или ацетиленистое пламя. Для него характерно увеличение подачи ацетилена или уменьшение кислорода. На 1 часть ацетилена берется 0.95 и менее части кислорода. Характерные признаки:

увеличение размеров зоны сгорания;
расплывчатость очертаний ядра, возникновение на его конце зеленого венчика;
посветление восстановительной зоны почти до ее соединения с ядром;
пожелтение пламени.

Результатом избытка ацетилена является его неполное сгорание, пламя коптит из-за недостатка кислорода. Излишек ацетилена разлагается на углерод и водород. В расплавленный металл переходит углерод. Результат — науглероживается металл шва.

Пламя с небольшим избытком горючего газа используют для сварки магниевых и алюминиевых сплавов, чугуна.

Характеристика методов газовой сварки

Существует 2 способа:

Правый

Это метод, при котором сварка выполняется слева направо. Направление:

сварочного пламени – сваренный участок шва;
присадочной проволоки – вслед за горелкой.

Мундштуком горелки совершаются небольшие поперечные колебания.

По сравнению с левым способом:

производительность сварки на 20-25% выше;
качество сварного шва лучше;
расход газов меньше на 15-20%.

Рассеивание теплоты пламени меньше по сравнению с левым методом, в связи с чем угол раскрытия шва составляет 60-70°, что способствует уменьшению количества наплавляемого материала, расхода проволоки и снижению коробления изделия.

Способ целесообразен при соединении элементов, имеющих большую теплопроводность и деталей, толщина которых превышает 5 мм.

Левый

Способ заключается в передвижении:

горелки справа налево;
присадочной проволоки – перед пламенем, которое направлено на несваренную зону шва.

Кромки основного металла перед началом сварочных работ подогревают, что способствует хорошему перемешиванию сварочной ванны.

Левый способ применяют для соединения элементов из легкоплавких и тонких (до 3 мм) металлов.

Схема способов сварки

Характеристика технологий

Различают разные техники наложения сварочных швов:

Многослойная

Применение — выполнение ответственных соединений. Сварочные работы проводятся проходкой коротких участков. Условие — несовпадение стыков швов в отдельных слоях.

Перед наложением очередного слоя поверхность предыдущего очищается от шлаков и окалины с помощью проволочной щетки.

Преимущества способа по сравнению с однослойной сваркой:

меньшая зона нагрева;
обеспечение отжига нижерасположенных слоев;
проковка каждого слоя.

Недостаток: большой расход газов.

Валиком

Соединяемые элементы устанавливают вертикально с зазором в полтолщины листа. Пламенем расплавляют кромки с одновременным образованием круглого отверстия. Его нижний участок на всю толщину металла заплавляют присадочным материалом. Пламя переносят выше, оплавляют кромку отверстия вверху, а на его нижнюю часть накладывают следующий слой материала. Этапы повторяют до окончания формирования сварочного шва.

Если металл имеет толщину 6-12 мм, работы одновременно проводятся с двух сторон двумя сварщиками.

Шов имеет форму сквозного валика, который соединяет детали. Металл шва – плотный, не имеет дефектов.

Ванночками

Метод применяется при сварке низколегированной и низкоуглеродистой стали до 3 мм толщиной, когда требуется получение угловых соединений и встык. Используется присадочная проволока.

В момент образования на шве ванночки диаметром 4-5 мм в нее направляют конец проволоки, расплавляют ее небольшой участок, после чего перемещают в восстановительную зону пламени. Одновременно мундштуком совершают круговое движение для перехода в рядом расположенную на шве зону новой ванночки. Она должна перекрывать на 1/3 диаметра предыдущую ванночку.

Чтобы избежать окисления, конец проволоки удерживать в восстановительной зоне. Нельзя допускать погружения ядра в ванночку с целью недопущения науглероживания металла шва.

Окислительным пламенем

Метод используется для сварки низкоуглеродистой стали. Цель – повышение производительности сварочного процесса на 10-15%.

Состав пламени β = 1.4. Избыток кислорода при сварке сталей способствует окислению металла шва, поэтому он получается хрупким и имеет поры. Поэтому при работе с целью раскисления окислов железа в сварочной ванне используют присадочные проволоки с повышенным составом кремния и марганца. Например: Св 08Г, Св 08Г2С, Св-12ГС.

Газовая сварка: режимы сварки и их особенности. Параметры, определяющие выбор режима проведения работы

Газовая сварка – соединение металлических деталей путём нагрева мест соединения газовым пламенем.

Виды газовой сварки

Существуют правый и левый способы газовой сварки.

Левый способ

Применяя левый способ, работа выполняется справа налево. Вначале идёт присадочная проволока, а вслед за ней газовая горелка. Из-за этого пламя нацелено на ещё не соединённые кромки заготовок.

При таком методе обеспечивается хорошая видимость сварочного шва, в конечном итоге он будет выглядеть лучше, чем при правом способе.

Такой вид работы чаще всего применяют для легкоплавких и тонких деталей.

Правый способ

улучшенная защита сварочной ванны от попадания в неё кислорода;
возрастает глубина, на которую проплавляется основной металл;
свариваемый шов остывает дольше.

При таком методе работы удаётся снизить рассеивание теплоты. Это происходит из-за ограничения газового пламени: по бокам – кромками, а спереди – сварочным швом. При правом способе угол разделки шва составляет 60-70 градусов вместо 90. В результате снижается объём наплавляемого металла.

При правом способе удаётся снизить затраты газа на 15-20%, а производительность повышается на 20-25% по сравнению с левым.

Проведение работы вышеуказанным способом рекомендуется, если толщина соединяемых заготовок превышает 5 мм.

Режимы газовой сварки

Подбор режима газовой сварки зависит от множества факторов.

Для начала необходимо правильно подобрать газовую горелку. В ней в необходимых пропорциях смешивается кислород и ацетилен. С её помощью настраивается уровень пламени путём регулировки подачи горючих газов.

Бывают горелки безынжекторные и с наличием инжектора. На практике чаще всего применяются инжекторные. В таких горелках горючий газ подаётся под низким давлением в смесительную камеру, где проводится его инжектирование струёй кислорода.

Мощность сварочного пламени

Горелки отличаются в зависимости от мощности пламени:

Г1 – микромалой мощности;
Г2 – малой мощности с параметрами расхода ацетилена 25-700 л/ч и расходом кислорода 35-900 л/ч;
Г3 – средней мощности, предполагающие подачу ацетилена 50-2500 л/ч, а кислорода 65-3000 л/ч;
Г4 – повышенной мощности.

Мощность сварочного пламени определяется уровнем расхода ацетилена. Подбирать мощность необходимо исходя из температуры плавления свариваемого металла, его толщины, а также теплопроводности.

Для расчёта мощности используется формула: Q=A * h:

расход ацетилена обозначается – Q и измеряется в м 3 /ч;
толщина металла измеряется в миллиметрах и обозначается h;
буква А обозначает коэффициент, описывающий затраты ацетилена на 1 мм свариваемого материала. Для стали коэффициент равен 0,10 — 0,12, для чугуна — 0,15, для алюминия – 0,10.

Исходя из соотношения кислорода и ацетилена, направленных в горелку, выделяют три типа пламени: нейтральное, окислительное и науглероживающее. В зависимости от нужных качеств наплавленного металла выбирают соответствующий тип пламени. Чаще всего применяется нейтральное пламя, которое обеспечивает наивысшие механические характеристики наплавленного металла. Иные типы пламени используются редко. Например, для легкоокисляющихся металлов применяется науглероживающее пламя.

Скорость сварки

При газовой сварке нужно соблюдать скорость проведения работы.

Для расчёта скорости используется формула: V =A / S, где:

V – скорость работы, измеряемая в метрах в час;
S – толщина металла в миллиметрах;
А – специальный коэффициент, принимающий разные значения в зависимости от вида металла и его толщины.

Диаметр присадочной проволоки

В качестве присадочного материала может использоваться сварочная проволока, различные прутки или металлические гранулы. Диаметр присадочного материала рассчитывается по следующим формулам:

d = S / 2+1 — при левом способе сварки;
d = S / 2 – при правом способе сварки.

Если диаметр свариваемого металла превышает 15 мм, тогда диаметр присадочного материала должен быть не менее 6 мм.

Есть некоторые рекомендации для сварки разных металлов. Например, при газовой сварке сталей высокого качества работы получается достичь при использовании марганцевой и кремнемарганцевой проволок таких марок: Св-08ГС, Св-08ГА, Св-10Г2.

Для сварки чугуна используют прутки марок А и Б. Марка А используется в горячей сварке при разогреве всего изделия. Марка Б применяется в сварке с местным подогревом.

Угол наклона мундштука

Ещё одним важным параметром является угол наклона мундштука. Вместе с ростом толщины металла растёт и угол наклона. Рекомендуемые значения представлены в таблице.

Способы и режимы газовой сварки

Читайте также: