Газовая сварка

Газовая сварка - сварка плавлением, при которой для нагрева используется тепло пламени смеси горючих газов с кислородом, сжигаемых с помощью горелки.

Преимущества:

– простота;

– не требует сложного и дорогого оборудования;

– не требует источника электроэнергии.

При помощи газовой сварки можно сваривать почти все металлы, применяемые в технике. Такие металлы, как чугун, медь, латунь, свинец легче поддаются газовой сварке, чем дуговой.

Недостатки:

– высокая стоимость горючего газа (ацетилена) и кислорода;

– небольшая скорость нагрева металла;

– большая зона теплового воздействия на металл и взрывоопасность процесса.

Применение:

– изготовление и ремонт изделий из тонколистовой стали (сварка сосудов и резервуаров небольшой емкости, заварка трещин и т.д.);

– сварка трубопроводов малых и средних диаметров (до 100мм) и фасонных частей к ним;

– ремонтная сварке литых изделий из чугуна, бронзы и силумина (заварка литейных дефектов);

– сварка изделий из алюминия и его сплавов, меди, латуни, свинца;

– наплавка латуни на стальные и чугунные детали;

– сварка кованого и высокопрочного чугуна с применением присадочных прутков из латуни и бронзы, низкотемпературной сварке чугуна.

В газовой сварке используются горючие газы:

ацетилен, водород, метан, пропан и пары керосин а.

Основным горючим газом является ацетилен.

Ацетилен - бесцветный газ, с резким запахом, ядовит, взрывоопасен. Ацетилен получают из природного газа термоокислительным пиролизом метана с кислородом (используется для снаряжения ацетиленовых баллонов) или в специальных ацетиленовых генераторах при взаимодействии карбида кальция с водой: CaC2+2H2O=C2H2+Ca(OH)+ Q.

Наиболее безопасно использовать ацетилен, поставляемый в баллонах. Ацетилен поставляется в баллонах белого цвета с красной надписью «ацетилен». Ацетиленовые баллоны, для уменьшения взрывоопасности, заполнены пористым наполнителем (гранулированный активированный уголь размером зерна 1…3, 5 мм) и ацетоном. При давлении 1, 5 МПа в 1 литре ацетона растворяется до 368 л ацетилена. Максимальное давление в ацетиленовых баллонах – 1.9 МПа.

Кислород поставляется в баллонах голубого цвета с черной надписью «кислород». При давлении 15 МПа, в баллоне помещается 600 л газообразного кислорода. Так как масла и жиры в атмосфере сжатого кислорода способны самовоспламеняться, то вся кислородная аппаратура не должна контактировать с этими веществами. В противном случае возможен взрыв с воронкой глубиной до 5 метров.

Для уменьшения сетевого или баллонного давления газа и обеспечения постоянного рабочего давления в газовых магистралях применяются газовые редукторы.

Горелка для газовой сварки – устройство для газовой сварки с регулируемым смешением газов и созданием направленного газового пламени. Для сварки чаще всего используются газосварочные горелки инжекторного типа (рис. 4.15, а), так как они наиболее безопасны. Под давлением 0, 1…0, 4 МПа, кислород поступает в горелку, через вентиль 4 и подается в кольцевой инжектор 6. Выходя с большой скоростью из узкого канала инжектора, кислород подсасывает горючий газ, поступающий через вентиль 5. В смесительной камере 3 получаем горючую смесь, которая, через мундштук 2, подается к сменному наконечнику 1. Все горючие газы, содержащие углеводороды, при сгорании образуют сварочное пламя, имеющее три отчетливо видимые зоны (рис. 4.15, б):

– ядро пламени (зона7);

– восстановительная (зона 8);

– факел (зона 9).

Ядро имеет форму закругленного ярко светящегося конуса. Оно состоит из раскаленных частиц углерода сгорающих в наружной части ядра.

Восстановительная зона в основном состоит из окиси углерода, получаемого за счет сгорания ацетилена: C2H2+O2=2CO2+2H2O. Эта зона имеет более темный цвет. Наибольшая температура сварочного пламени находится в этой зоне, на расстоянии 2…4 мм от ядра.

Факел имеет удлиненную конусообразную форму. Он состоит из углекислого газа и паров воды, которые получаются при сгорании окиси углерода и водорода, поступающих из восстановительной зоны и из окружающего атмосферного воздуха: 4CO+2H2+3O2=4CO2+2H2O

. Внешний вид и температура газового пламени зависит от соотношения объемов ацетилена и кислорода β = VO2/VC2H2, где VO2 - объем подаваемого в горелку кислорода; VC2H2 - объем подаваемого в горелку ацетилена.

Рис.4.15. Газосварочная горелка и ацетилен – кислородное пламя:

а – горелка инжекторного типа; 1 – сменный наконечник; 2 – мундштук; 3 – смесительная камера; 4 - кислородный вентиль; 5 - вентиль горючего газа; 6 - кольцевой инжектор; б – нормальное пламя; в – окислительное пламя; г– восстановительное пламя; 7– ядро; 8 – восстановительная зона; 9 – факел; Т – температура.

В зависимости от величины β можно получить три вида сварочного пламени:

– нормальное;

– восстановительное.

Для нормального пламени (рис. 4.15, б) (β = 1…1, 3) характерно отсутствие в восстановительной зоне свободного кислорода и углерода.

Окислительное пламя (рис..15, в) получается при избытке кислорода (β = 1, 5…1, 7). Окислительное пламя имеет конусообразную форму бледной окраски. Все пламя приобретает синевато – фиолетовую окраску и горит с характерным шумом. Температура пламени несколько выше, чем у нормального.

Науглероживающее пламя (рис. 4.15, г) получается при избытке ацетилена (β = 0, 95). Ядро пламени может иметь несколько зубчиков, теряет резкость очертаний, а на его конце появляется зеленый венчик.

Газокислородная резка металлов заключается в сжигании нагретого металла в струе чистого кислорода.

Различают два вида резки: разделительная и поверхностная.

При разделительной резке из металлического листа вырезается заготовка для дальнейшей обработки. Разделительная резка может осуществляться вручную по разметке. В серийном производстве применяется резка с использованием стационарных машин по шаблонам.

При поверхностной резке удаляется лишний металл с поверхности изделий.

Для осуществления процесса резки необходимы следующие условия:

– температура плавления металла должна быть больше температуры его горения в атмосфере кислорода. В противном случае, металл будет плавиться и переходит в жидкое состояние до резки.

– количество тепла, выделяемого при резке должно быть достаточным для поддержания непрерывности процесса.

– теплопроводность металла не должна быть слишком высокой и должна способствовать сохранению тепла на поверхности кромки реза.

Наиболее полно этому условию удовлетворяют низкоуглеродистые и низколегированные стали. При содержании в стали углерода 0, 4…0, 5% резка усложнена, при содержании углерода ≥ 1, 2% резка невозможна. При содержании в стали марганца 4…10% резка усложняется; при содержании марганца ≥ 14% резка невозможна.

Газовый резак отличается от газовой горелки наличием дополнительного кислородного вентиля. Процесс резки осуществляется в два этапа.

- нагрев зоны резки до температуры горения металла в кислороде (характеризуется появлением большого числа искр);

- собственно резка (отключается ацетилен и кислород из основной магистрали). Дополнительным вентилем подключается кислород.