Газовая сварка и наплавка

Сущность процесса заключается в том, что расплавление сва­риваемого и присадочного металла происходит пламенем, которое получается при сгорании горючего газа в смеси с кислородом. В качестве горючего газа обычно применяют ацетилен — соедине­ние углерода с водородом. Температура пламени при сгорании ацетилена в смеси с кислородом до 3200 "С. Получают ацетилен из карбида кальция путем воздействия на последний водой. При ре­акции с водой 1 кг карбида кальция дает 230...280 л газообразного ацетилена. В результате реакции получают газообразный ацетилен С₂Н₂ и гашеную известь Са(ОН)₂:

СаС₂ + 2Н₂0 = С₂Н₂ + Са (ОН)₂.

Транспортируют ацетилен и кислород в стальных баллонах, ко­торые через каждые пять лет осматривают и испытывают.Ацетилен получают с помощью ацетиленовых генераторов, ко­торые различаются по производительности, способу устройства и системе регулирования взаимодействия карбида кальция с водой.

Сварку и наплавку осуществляют сварочными горелками, кото­рые предназначены для смешивания горючего газа с кислородом и получения сварочного пламени.

Горелки классифицируют: по способу подачи горючего газа и кислорода — инжекторные или безынжекторные; по роду приме­няемого газа; по назначению — универсальные и специализиро­ванные; по числу факелов пламени — однопламенные и много­пламенные; по мощности — малой мощности (расход ацетилена 25...400 л/ч), средней мощности (400...2800), большой мощности (2800...7000 л/ч).

Наиболее распространены горелки типов «Москва» и ГС-3, предназначенные для сварки металла толщиной 0,5...30 мм. Для сварки металла толщиной 0,2...4 мм применяют сварочные горел­ки малой мощности типов ГС-2, «Малютка» и «Звездочка». Горел­ки снабжают комплектом сменных наконечников.

Для получения хорошего качества шва при газовой сварке не­обходимо правильно выбрать присадочный металл, мощность го­релки, номер наконечника и отрегулировать сварочное пламя. Присадочный материал выбирают в зависимости от химического состава свариваемого металла. Мощность пламени характеризует­ся массовым расходом ацетилена, зависящим от номера наконеч­ника горелки.

Изменением угла наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла можно изменять интенсивность расплавле­ния свариваемого металла. Наиболее интенсивно металл расплав­ляется при перпендикулярном расположении мундштука к по­верхности металла. При сварке очень тонких и особенно лег­коплавких металлов мундштук располагают почти параллельно поверхности свариваемого металла.

Большое влияние на качество сварного шва оказывает газосва­рочное пламя. В зависимости от соотношения кислорода и ацети­лена в горючей смеси сварочное пламя может быть нормальным, окислительным и науглероживающим.

Нормальное, или восстановительное, пламя получается при от­ношении ацетилена к кислороду от 1 : 1 до 1 : 1,3. В большинстве случаев при сварке применяют нормальное пламя, которое спо­собствует раскислению металла сварочной ванны и получению ка­чественного сварного шва. Окислительным называют пламя, в котором имеется избыток кислорода. Такое пламя сильно окисля­ет металл сварочной ванны, способствует получению пористости и низкого качества сварного шва. Пламя с избытком ацетилена имеет желтый цвет и удлиненный коптящий факел. Оно науглеро­живает металл сварочной ванны.

Нормальное ацетилено-кислородное сварочное пламя (рис. 3) делится на три резко выраженные зоны: ядро, восстановительную зону и факел. Ядро имеет форму закругленного ярко светящегося конуса. Оно состоит из раскаленных частиц углерода, которые сгорают, выходя на наружную часть ядра. Расстояние от конца мундштука до конца ядра (длина ядра) зависит от скорости исте­чения горючей смеси из горелки.

Восстановительная зона состоит в основном из оксида углерода и водорода, получающегося в результате сгорания ацетилена:

С₂Н₂ + 0₂ - 2СО + Н₂.

Эта зона по сравнению с ядром имеет более темный цвет. Мак­симальная температура пламени находится в восстановительной зоне на расстоянии 2...4 мм от ядра, поэтому этой частью пламени и расплавляют свариваемый металл.

Факел располагается за восстановительной зоной и имеет уд­линенную конусообразную форму. Состоит факел из диоксида углерода и паров воды, которые получаются в результате сгора­ния оксида углерода и водорода, поступающих из восстанови­тельной зоны.

В процессе сварки пламя не только расплавляет металл, но и защищает расплавленную ванну от вредного влияния кислорода и азота атмосферного воздуха. Поэтому при сварке необходимо, чтобы расплавленный основной металл и конец присадочного ме­талла находились все время в восстановительной зоне пламени.

Применяют два основных способа газовой сварки: правый и левый. При правом способе процесс сварки ведется слева направо, горелка перемещается впереди приса­дочного прутка, а пламя направлено на формирующийся шов. В ре­зультате сварочная ванна хорошо защищена от воздействия атмо­сферного воздуха и сварной шов охлаждается замедленно. При этом способе получают швы высокого качества, и применяют его при сварке металла толщиной более 5 мм. Пламя горелки ограни­чено с двух сторон кромками изделия, а позади — наплавленным валиком, что значительно уменьшает рассеивание теплоты и по­вышает степень ее использования. Этим способом легче сваривать потолочные швы, так как в этом случае газовый поток пламени направлен непосредственно на шов и тем самым препятствует вы­теканию металла из сварочной ванны.

При левом способе процесс сварки выполняют справа налево, горелка перемещается за присадочным прутком, а пламя направ­ляется на несваренные кромки и подогревает их, подготавливая к сварке. Пламя свободно растекается по поверхности металла, что снижает опасность его пережога. Способ позволяет получить внешний вид шва лучше, так как сварщик отчетливо видит шов и может получить его равномерным по высоте и ширине, что осо­бенно важно при сварке тонких листов. Этим способом осуществ­ляют сварку вертикальных швов снизу вверх; на вертикальных по­верхностях горизонтальными швами выполняют сварку, направ­ляя пламя горелки на заваренный шов.

После сварки, чтобы металл приобрел достаточную пластич­ность и мелкозернистую структуру, необходимо провести проков­ку металла шва в горячем состоянии и последующую нормализа­цию при температуре 800...900 °С.

Газовая сварка нашла наибольшее применение при заварке трещин, наложении заплат, приварке обломов и сварке тонколис­тового металла при ремонте кузовов, кабин, кожухов, баков, опе­рения.

При сравнении с электродуговой сваркой газовая сварка — процесс малопроизводительный.