Газовая сварка – эффективная технология соединения металлов малой толщины

1 Суть, достоинства и недостатки сварки

Рассматриваемый вариант соединения деталей считается одним из видов сварки плавлением. Суть газовой методики состоит в том, что кромки изделий в зоне их соединения между собой нагреваются при помощи специальной горелки до расплавленного состояния. Нагрев металла и последующее его расплавление достигаются за счет применения пламени с очень высокой температурой.

Такое пламя создается при сжигании смеси горючего газа и чистого (технически) кислорода. Обычно под горючим газом понимают  ацетилен, реже применяется пропанобутановая смесь, водород, осветительный керосин, пропан, бензин, метан. Получающийся при нагреве между кромками деталей зазор заполняется расплавленным материалом проволоки, используемой для присадки.

Главным достоинством проведения описываемых сварочных мероприятий признается их независимость от электричества. Если под рукой нет источника питания, электросварку выполнить невозможно. А вот газовая методика работает на любых монтажных и строительных объектах, на которых отсутствует электрическая силовая сеть.

Кроме того, при сварке с использованием смеси газов можно без особых проблем контролировать тепловые вложения в металл путем изменения дистанции до детали горелки и угла наклона последней. Такая возможность позволяет сваривать тонкие листы металла без прожогов. Именно по этой причине газовое оборудование применяется при ремонте и соединении небольших по сечению труб водопровода, когда не получается подварить корень либо установить прокладку с обратной стороны сварочного шва.

Отдельно стоит отметить компактность оборудования для осуществления сварочного процесса, его невысокую стоимость, легкость в обращении (при условии, что работы производит квалифицированный специалист) и отличную транспортабельность. Если речь идет о необходимости выполнения сварки на отдаленных объектах, лучший вариант соединения металлических изделий найти нереально.

К недостаткам интересующего нас способа сварки относят:

• большую область термического воздействия на свариваемые конструкции;
• малую скорость нагрева изделий (если сравнивать ее со скоростью выполнения электродуговой сварки), обусловленную малой концентрацией тепла;
• достаточно большой показатель коробления.

Все указанные недостатки, впрочем, не имеют особого значения, когда работы осуществляются опытным сварщиком, который грамотно подбирает тип присадочного материала и мощность пламени. При таких условиях получается действительно безупречное и высоконадежное сварное соединение.

2 Способы, техника и технология газовой сварки

Ключевыми параметрами рассматриваемой сварки являются:

• угол наклона горелки;
• мощность пламени;
• сечение используемого присадочного стержня.

В соответствии с теплофизическими характеристиками металла и его толщиной выбирают конкретную мощность пламени. Она будет тем больше, чем выше показатель теплопроводности и температуры плавления свариваемого материала. Регулирование мощности выполняется за счет контроля расхода кислорода и горючего газового состава.

Для сваривания чугуна и стали расход ацетилена, измеряемый в литрах в час, высчитывается по формуле Va = (100–150)*δ, где δ – это толщина материала. А вот высокая теплопроводность меди требует уже большего количества горючего. При сваривании медных изделий расход определяется по формуле Va = (150–200)*δ.

От теплофизических величин и толщины металла зависит и угол, под которым требуется наклонять мундштук горелки. Величина данного угла изменяется от 10 до 80 градусов для толщины свариваемого материала от 1 до 15 миллиметров. Причем на первых этапах сварки мундштук наклоняют под максимальным углом (в районе 85–90 градусов). Это обеспечивает качественный прогрев материала и "оперативное" формирование сварочной ванны. В процессе же выполнения сварочных мероприятий угол постепенно уменьшается.

Сечение присадочного стержня выбирают по формуле d = δ/2 ÷ δ/2 + 1 мм. Как видим, и на данную величину основное воздействие оказывает толщина обрабатываемого металла.

Стоит отметить, что сварка может выполняться двумя способами – левым или правым. В первом случае операция ведется справа налево (пламя подается от шва, присадочный стержень двигается перед газовой горелкой). При применении правого способа сварки процесс осуществляется слева направо, горелка нацеливается непосредственно на шов, а присадка идет за горелкой.

Более качественная защита ванны отмечается при использовании правой техники сварки. Кроме того, шов при такой методике охлаждается с меньшей скоростью, а газы расходуются намного более экономно. Зато при левой технике работник прекрасно видит всю картину проведения сварочного процесса. В результате этого сварочный шов формируется намного лучше. Специалисты сварочной сферы говорят о том, что правый способ сварки предпочтительнее для соединения металлов с относительно большой толщиной (от 3 миллиметров и выше), а левый – для соединения материалов толщиной не более 3 миллиметров.

3 Оборудование для газовой сварки, ГОСТ на горелки

Для выполнения ацетиленокислородной сварки используются следующие материалы и установки:

• горючий газ (аналог ацетилена или непосредственно ацетилен) и кислород;
• ацетиленовые генераторы, в которых из карбида получают ацетилен, либо баллоны для хранения данного газа;
• емкости для хранения кислорода;
• горелки (наплавочные, сварочные, закалочные) и комплект наконечников для них (для материалов различной толщины используются разные виды таких инструментов);
• редукторы, предназначенные для уменьшения давления кислорода, направляемого в резак или горелку;
• присадочный пруток для наплавки и выполнения сварочных работ;
• шланги из резины, по которым в горелку подают горючую смесь и кислород;
• сварочные порошки либо флюсы (если таковые необходимы для соединения тех или иных материалов);
• механизм для закрепления и сборки свариваемых заготовок либо специальный сварочный стол;
• спецпринадлежности (щетки из стали для очистки соединительного шва и поверхностей свариваемых изделий, очки со светофильтрами темного цвета, ключи для газового оборудования).

В Государственном стандарте 1077–79 указаны все требования, предъявляемые к универсальным однопламенным горелкам, которые применяются для выполнения ацетиленокислородных ручных сварочных работ. В документе описаны четыре типа газовых горелок:

• микромощные – Г1;
• маломощные – Г2;
• средней мощности – Г3;
• высокомощные – Г4.

Все виды горелок должны иметь:

• смеситель газов, размещенный в стволе либо наконечнике устройства;
• ствол с вентилями (регулировочными и запорными);
• наконечники (сменные) с дозирующим приспособлением и мундштуком;
• присоединительные съемные ниппели (Госстандарт 9356–75) для газоподводящих резиновых шлангов.