Ацетиленовая сварка: оборудование, технология

Это какая? Ацетиленовая сварка – соединение металла при помощи кислорода и ацетилена. При оплавлении факелом края заготовки образуется жидкая ванна, которая после остывания превращается в шов.

Где используется? Несмотря на то что сейчас больше востребованы ручная дуговая и полуавтоматическая сварка, ацетиленовая не собирается отставать. Она востребована в судостроении, авиации, а также на небольших предприятиях для прокладки труб.

Сферы применения ацетиленовой сварки

Ацетиленовый способ сварки известен в истории с 1903 года, причем и до наших дней технология не претерпела принципиальных изменений. В промышленном производстве она получила широкое распространение с 1906 года в связи с появлением надежных генераторов ацетилена. До этого уже использовалась дуговая сварочная технология, однако простая и удобная ацетилен-кислородная горелка очень быстро завоевала популярность.

В первое время технология была далека до совершенства. Сварщикам приходилось самостоятельно разводить водой карбид кальция в порошковом виде и таким образом получать газ. Он подавался в горелку через специальный шланг. Еще один шланг использовался для подачи в аппарат кислорода. Сварка при этом требовала длительной подготовки, хотя преимуществом можно считать возможность повторного использования одной порции карбида кальция.

Сегодня технология значительно упростилась, для выполнения ацетиленовой сварки достаточно купить комплект оборудования, включающий в себя заполненный газом баллон.

Ацетиленовая газовая сварка может использоваться для обработки металлов большинства типов, в том числе для соединения изделий из цветных и черных металлов. Однако эта технология не годится для следующих случаев:

• Сварка хромосодержащих металлов.
• Сварка хрома и никеля.
• Сварка молибдена.
• Сварка хрома и молибдена.
• Сварка высокоуглеродистой стали.

Данная технология используется в разных строительных и монтажных операциях, однако традиционная сфера использования ацетиленовой сварки – прокладка труб. Температура горения, которая меняется в зависимости от количества подаваемого в смесь кислорода, позволяет одним и тем же аппаратом выполнять сварку и резку металла, термическую зачистку труб.

Преимущества и недостатки ацетиленовой сварки

Ацетилен является основным газом при выполнении сварки, при этом горит он при температуре, значительно превышающей температуру плавления металла. Такая сварка требует определенной квалификации от сварщика, при ее использовании новичком могут возникнуть проблемы. Выполнить работы качественно при минимальных издержках поможет строгое соблюдение технологии.

Ацетиленовая сварка обладает следующими особенностями на фоне других технологий:

• Возможность транспортировки баллона с ацетиленовым газом к новому места выполнения работ.
• Возможность получения неповоротного соединения. Особенно при небольшом расстоянии от стены. Операционные стыки не выполняются.
• Газовая грелка не используется для получения неразъемных соединений с различной температурой расплава.
• Подходящие условия для сварки достигаются путем регулировки силы и вида пламени.
• Горелкой с ацетиленовой сваркой сложно надежно соединить тонколистовые стальные, медные, чугунные, латунные заготовки.
• Сварной шов отличается прочностью, при этом прочностные качества могут быть еще более усилены при использовании специальной проволоки с легирующими присадками.

Читайте также: «Сварка оцинкованных труб: способы, ограничения»

При выполнении сварки возможна регулировка температуры пламени, что позволяет избежать деформации заготовки и образования неровных стыков. При этом возрастает и скорость выполнения операции.

Также кислородно-ацетиленовая сварка имеет ряд недостатков:

• Нагрев вызывает образование обширной зоны расплава, по этой причине данная технология не используется в сфере машиностроения.
• Технология не подходит для сваривания заготовок толще 5 мм.
• Если сваривание выполняется внахлест, то форма деталей сильно изменяется, также будет формироваться зона остаточного напряжения.
• Требуются более значительные затраты на оборудование и расходники (по сравнению с традиционной электродуговой технологией сварки).

При резке метала при помощи ацетилена необходимо строго соблюдать технику безопасности, так как этот газ отличается повышенной взрывоопасностью. Нарушение технологии может привести к взрыву и повлечь тяжелые последствия для здоровья сварщика.

Среди сварщиков, не имеющих достаточного опыта, часто допускаются ошибки при выполнении обратного удара, что в большинстве случаев и приводит к взрывам. Навыки рабочего для использования резки по данной технологии должны быть выше тех, которые необходимы для работы автоматической и полуавтоматической сваркой.

Ацетиленовая сварка хорошо подходит для соединения изделий встык. Качество шва при этом очень сильно зависит от чистоты кислорода и ацетилена.

Основным ограничением для использования данной технологии является толщина соединяемых заготовок. Толстые детали могут быть не проварены, а сам шов окажется неаккуратным и непрочным.

Оборудование для ацетиленовой сварки

Рассмотрим оборудование, которое необходимо приобрести для использования ацетиленовой сварки. Его стоимость вполне умеренная.

• Баллоны с ацетиленовым газом. Они пришли на смену газогенераторам, которые использовались в первые десятилетия после появления данной технологии. Для определения содержимого баллона необходимо обратить внимание на его цвет. Ацетилен помещается в белые баллоны, кислород – в голубые. Емкости имеют большую массу, поэтому для их транспортировки рекомендуется использовать тележки.
• Потребуются сопла и газовая горелка. В продаже можно найти модели разных размеров. При необходимости сваривания толстостенных заготовок рекомендуется использовать сопло с максимальным диаметром отверстия. Это обеспечит поступление достаточного количества газовой смеси в сварочную ванну и прогрев области стыка.
• Для горелок необходимы шланги, по которым осуществляется подача газа.
• Редуктор. Это устройство позволяет контролировать давление газа в баллоне и защищает емкость от обратного удара.
• Присадочная проволока. В зависимости от состава свариваемых металлов проволока может содержать легирующие или иные присадки.

Перечисленное оборудование составляет необходимый минимум, который позволяет обеспечить безопасность выполнения работ и высокое качество шва при условии неукоснительного соблюдения технологии процесса.

Технология ацетиленовой сварки

Ацетиленовая сварка выполняется по следующей технологии. Через горелку на соединяемые детали подается горящая смесь из ацетилена и кислорода. В результате края деталей расплавляются и перемешиваются, вводимая в шов проволока позволяет образовать прочное цельное соединение. Кислород используется как катализатор, обеспечивающий полное сгорание ацетилена, который в противном случае будет дымиться.

На практике выработано идеальное соотношение ацетилена с кислородом – 55:45

Подготовка к выполнению работ

Сначала подготовьте рабочее место, с которого должны быть удалены все посторонние легковоспламеняющиеся жидкости и предметы. Соединяемые детали надо предварительно очистить от грязи, окислов. При необходимости должна быть заранее выполнена их формовка и разметка.

На качество сварного шва оказывают влияние несколько условий.

• Мощность пламени. Она подбирается с учетом показателей теплопроводности металла и температуры его плавания. Мощность пламени регулируется при помощи горелок разного диаметра (от Г1 до Г4), а также наконечников. Чем больше мощность, тем выше расход ацетилена.
• Диаметр присадочной проволоки. Для его расчета существует специальная формула. Нужно измерить толщину свариваемых заготовок, полученное значение разделить на два и прибавить к этому числу 1 мм. Это и будет оптимальный диаметр присадочной проволоки.
• Угол сварки. Измеряется относительно плоскости детали и варьируется от 10 до 80°. Чем больше толщина метала, тем менее острый угол наклона нужно выбирать. Прогрев металла выполняется под прямым углом. В конце сварки, при формировании кратера, угол всегда уменьшается во избежание образования прогара в материале.

Работа с горелкой

Баллоны с газом оснащены редукторами, позволяющими регулировать давление кислорода и ацетилена. Рекомендуемое значение – не более двух атмосфер, при большем давлении регулировать пламя будет сложно. При начале работы открывают баллон с ацетиленом и поджигают горелку, после этого открывают вентиль баллона с кислородом и постепенно добавляют его в смесь, добиваясь требуемой интенсивности горения.

Виды пламени

В горящем пламени можно визуально различить три зоны. Первая, ближайшая к горелке – ядро, вторая зона восстановительная, третья – факел, имеющий наиболее высокую температуру.

Пламя бывает нескольких видов в зависимости от соотношения в нем ацетилена и кислорода.

• Нормальное. Соотношение ацетилена с кислородом составляет 1:1 либо 1:1,1. Используется чаще всего. Пламя характеризуется наличием четких границ между тремя зонами. Подходит для обработки металлов и сталей разных типов.
• Ацетиленовое. Поверх ядра формируется зеленый ореол, границы рабочей зоны нечеткие, факел имеет характерный желтый цвет. Такое пламя используется для соединения чугунных заготовок.
• Кислородное. Части пламени уменьшаются, ядро приобретает коническую форму, факел издает шум и имеет сине-фиолетовой цвет. Такое пламя используется для соединения латунных изделий.

Читайте также: «Из чего состоит электрод: типы и состав обмазки»

Методы ведения горелки и использование присадочной проволоки

Для формирования сварочной ванны металл необходимо нагреть до оптимальной температуры. Для этого факел от горелки направляется на металл под прямым углом так, чтобы ядро пламени находилось на расстоянии 1-3 мм от поверхности изделия. О достижении оптимальной температуры можно судить по окрашиваю металла в светло-желтый цвет. После этого начинают формировать шов.

При ацетиленовой сварке используется один из двух способов перемещения горелки: на себя (справа налево) и от себя (слева направо). Это для правши. Для левши, соответственно, будет наоборот.

Способ «на себя» используется при соединении тонколистовых заготовок (не толще 5 мм). Пламя направлено вперед от шва, а проволока с присадками находится перед горелкой.

При методе «от себя» пламя направлено в сторону шва. Это вариант используется при соединении заготовок толще 5 мм и позволяет избежать остывания металла. В результате повышаются прочностные характеристики шва, однако из-за недостаточного визуального контроля сложно получить аккуратный шов.

Проволока при этом методе помещается либо непосредственно в сварочную ванну, либо ведется поверх шва. Горелка перемещается вдоль шва с выполнением поперечных дугообразных движений. При этом важно следить, чтобы ядро пламени не контактировало со сварочной ванной.

Окончание работ: выключение горелки и закрытие баллонов

Здесь важна последовательность. Сначала отключается подача ацетилена, и только после этого перекрывается кислород. Баллоны закручиваются, вентили на горелке, напротив, приоткрываются. После этого показания манометра должны постепенно упасть до нуля, а шипение исчезнуть. Затем выполняется завершающее действие – перекрывание всех вентилей.

Средства защиты для сварщика

Сварка при помощи ацетиленового газа вызывает образование брызг металла, которые могут привести к серьезным ожогам. В этой связи необходимо использовать специальную одежду из толстой ткани, а также сварочную маску для защиты органов зрения.

Вместе с тем сварочные краги не должны стеснять движений рабочего, иначе тяжело будет управлять горелкой.

Маске необходимо уделить отдельное внимание. Дело в том, что при использовании ацетиленовой сварки пламя не образует интенсивного ультрафиолетовое излучения, поэтому многие ограничиваются обычными солнцезащитными очками. Это очень опрометчиво, поскольку искры и брызги с металла при выполнении работы легко могут попасть на лицо. Это приведет к серьезным травмам не только кожи, но и области вокруг глаз. В этой связи настоятельно рекомендуется не пренебрегать техникой безопасности и использовать полноценные маски.

Часто задаваемые вопросы об ацетиленовой сварке

Для каких сплавов подходит?

Практика применения ацетиленовой сварки позволяет заключить, что эта технология лучше всего подходит для соединения заготовок из тонкой, стали, медных изделий, чугуна, латуни, конструкционной стали.

Насколько сильно нагревается ацетиленовое пламя?

При горении ацетиленовое пламя достигает температуры 3 150 °С, что значительно больше, чем у пропана, который нагревается лишь до 2 300 °С.

Ацетиленовое пламя сгорает быстрее, чем пропан-бутановое. Также горелки имеет иную форму каналов инжектора, смесительной камеры и сопел.

Насколько быстро можно варить ацетиленом?

Как и при любой другой технологии, скорость сварки зависит от толщины детали. Так, заготовки толщиной 1 мм могут соединяться со скоростью 10-15 метров в час, а сталь толщиной 5 мм будет свариваться в 3-4 раза медленнее.

Теперь вы знаете, что такое ацетиленовая сварка и как она работает. Она позволяет получить более ровные швы, чем при использовании электрической сварки. В остальном же характеристики примерно одинаковые. Важным преимуществом можно считать автономность оборудования. В конечном счете вопрос о целесообразности его приобретения решается самим сварщиком.