Газосварка: технология, используемое оборудование, преимущества и недостатки

Что это такое? Газовая сварка?— это популярная и надежная технология соединения металлических деталей, применяемая во многих отраслях промышленности. Этот метод сварки использует смесь горючих газов, таких как пропан или ацетилен, для создания интенсивного тепла, которое расплавляет металл.

На что обратить внимание? Многие сварщики предпочитают газовую сварку, поскольку она позволяет получить чистые сварные швы с минимальными искажениями и брызгами. Этот процесс также требует меньше времени, чем другие аналогичные технологии, такие как дуговая сварка или кислородная резка. Кроме того, стоимость газовой сварки относительно невысока по сравнению с иными методами, что делает ее доступной для всех желающих.

Что такое газовая сварка

При выполнении газовой сварки металл соединяемых изделий и присадочного материала расплавляется под воздействием тепла, который выделяется в процессе сгорания газов. Высокая температура сгорания достигается за счет использования чистого кислорода, поступающего в смеситель газовой горелки. В зависимости от доли того или иного компонента в смесителе изменяется температура, что позволяет настраивать подходящий режим для газосварки и резки металла.

Газосварка отличается от дуговой меньшей скоростью нагревания рабочей зоны. Эта особенность важна при работе с металлами, чувствительными к резким температурным перепадам: чугун, цветные металлы, а также отдельные марки легированной стали.

Суть газовой сварки

Во время газосварки происходит нагрев газового пламени до высоких температур, в результате кромки соединяемых заготовок и присадочный материал (электроды) расплавляются. Металл, находящийся после расплавления в жидком состоянии, образует так называемую сварочную ванну, в которой под воздействием пламени и газовой среды воздух вытесняется наружу. По окончании сварки металл остывает и твердеет, в зоне воздействия газа формируется сварной шов. Так выглядит процесс в общих чертах.

Для газосварки используют смесь того или иного газа с чистым кислородом, который выполняет функцию окислителя. Наиболее высокие температуры обеспечивает ацетилен, образующийся при смешивании карбида кальция с водой – от 3 200 до 3 400 градусов по Цельсию. Чуть более низкую предельную температуру – до 2 800 градусов по Цельсию – обеспечивает пропан.

Читайте также: «Устройство полуавтомата»

Иногда для сварки применяют иной газ, а именно:

• блаугаз;
• пары керосина;
• водород;
• метан.

У всех газов в этом перечне температура максимального нагрева значительно ниже, чем у пропана и ацетилена, поэтому они используются только для выполнения каких-либо специфических работ.

Достоинства и недостатки газосварки

Газосварка обладает множеством достоинств:

1. Доступная стоимость оборудования.
2. Отсутствие необходимости в специально оборудованном помещении или цехе.
3. Широкий диапазон температурных режимов.
4. Возможность сварки практически любого металла – от алюминия до легированной стали.
5. Постепенный нагрев, который позволяет избежать резких термических колебаний и образования трещин на металле.

Есть у этого способа соединения металлов и недостатки:

1. Невысокий коэффициент полезного действия вследствие большого рассеивания тепла. Использование газосварки для соединения листов металла более 5 мм толщиной экономически нецелесообразно, поскольку расход газа в этом случае будет слишком высоким.
2. Нагрев происходит не только в зоне формирования шва, но и на прилегающих участках металла, из-за этого возникают зоны остаточной напряженности материала.
3. При сварке внахлест трудно избежать деформации заготовок.
4. Сложность автоматизации процесса, приходится выполнять работы вручную.
5. Повышение риска возгорания и взрыва.

Область применения газосварки

Наиболее часто газосварка применяется для следующих металлов:

• жесть и тонколистовой метал не толще 5 мм;
• цветные металлы;
• чугун;
• инструментальные марки стали.

Все перечисленные материалы требуют постепенного повышения температуры во время сварки. Для качественной сварки важна точная регулировка подачи газовой смеси и температуры пламени. Вначале необходимо полностью открыть кислородный и ацетиленовый вентили, затем зажечь горелку и при помощи клапана выбрать нужную интенсивность подачи ацетилена.

Оборудование для газовой сварки

Специалисту, работающему с газосваркой, необходимо хорошо разбираться в технологии, к основам которой относятся не только знание практических приемов выполнения работ, но и номенклатура металлов, пригодных для соединения этим способом, параметры различного сварочного оборудования, технические правила и нормативы.

Для газосварки потребуется специальное оборудование, а именно:

• Водяной затвор. Необходим для обеспечения безопасности работ. Ставится между генератором ацетилена и горелкой. В затвор наливается вода, которая добавляется по мере испарения в ходе выполнения работ.
• Баллон с газом. Любой баллон оснащен закрывающим вентилем. При этом для ацетилена не допускается использование кранов из меди, так как эти два вещества при контакте образуют пожароопасную смесь. Содержимое баллона легко определить по цвету емкости. В голубом находится кислород, в красном – пропан, в белом – ацетилен.
• Редуктор. Он устанавливается над вентилем и необходим для регулировки давления газа при его подаче. По конструкции редуктор может быть однокамерный или двухкамерный, прямого и обратного действия.
• Шланги. Обеспечивают соединение горелки с деталями баллона. Шланги тоже имеют цветную маркировку, которая наносится в зависимости от допустимого давления в рукаве. Так, шланг первого и второго класса выдержит расширение силой до 6 атмосфер и подойдет для горючих смесей. Красная полоса указывает на возможность работы с ацетиленом и пропаном. Желтым цветом маркируются рукава для бензина. Синяя лента наносится на шланги для кислорода, которые способны выдерживать давление до 20 атмосфер.
• Горелка. Используется для прямого нагрева металла, в ней смешиваются газ и кислород. Выходящая наружу смесь воспламеняется, под воздействием высокой температуры происходит расплав металла. Обычно горелка состоит из мундштука, ниппеля, наконечника, смесителя, гаек, инжектора и корпуса с рукояткой. Различают инжекторные и безинжекторные устройства, разница между которыми заключается в особенностях процесса смешивания газа с кислородом.
• Сварочный стол. Нужен для размещения свариваемых деталей. Как правило, он армирован шамотным кирпичом и может поворачиваться в разных направлениях.

В совокупности перечисленные устройства называют газосварочным постом. Он может быть как стационарным, так и передвижным.

Читайте также: «Как сделать флюс»

Для защиты сварщика от ожогов, горячих газов, вредных паров используется специальное снаряжение. Стандартный комплект включает в себя маску, краги, одежду. Маска защищает глаза и дыхательные органы рабочего, краги предохраняют руки от искр и случайного контакта с раскаленным металлом и горячими частями горелки. Одежда изготавливается из огнеупорных материалов, но при этом она не должна стеснять движений.

Перечень используемых газов для разных металлов

Для газосварки могут использоваться следующие газы:

• коксовый угольный газ;
• летучий водород;
• ацетилен;
• пропан;
• керосин;
• горючий кислород;
• пиролизный газ;
• бутан и т. д.

Чистота газа, наличие в нем примесей напрямую виляют на качество сварки и газорезки металлов.

Летучий водород

Бесцветный газ, не имеющий запаха. Его масса в 14,5 раз меньше атмосферного воздуха. Производится путем пропуска через воду электрического тока, вызывающего распад молекул на составные элементы – водород и кислород. Их соединение в переделенной пропорции образует взрывоопасную смесь. Промышленный водород в баллонах должен соответствовать ГОСТ 3022-80. При соединении с кислородом и поджоге он горит ровным синим огнем с размытыми очертаниями, из-за этой особенности подачу данного газа сложно регулировать при выполнении сварных работ.

Пиролизный газ

Образуется в процессе переработки нефти при температуре от 720 до 740 градусов по Цельсию. Полученный газ закачивается в баллоны при давлении 1,9 МПа. Показатели горения у него вполне сопоставимы с ацетиленом. В промышленных работах используется нечасто, поскольку вызывает коррозию металлических элементов сварочного аппарата. По завершении работ наконечник грелки приходится тщательно очищать от нагара.

Керосин

Жидкость без цвета с резким запахом, получаемая при переработке нефтепродуктов. При положительной температуре интенсивно испаряется, образуя легковоспламеняющийся газ. Во избежание взрыва, сварка с использованием керосинового газа требует неукоснительного соблюдения правил пожарной безопасности. Сфера применения данного газа – сварка цветных металлов. Нормативные требования к выполнению работ с его использованием установлены ТУ 38.71-58-10-90. 

Коксовый угольный газ

Бесцветный газ с резким сероводородным запахом. Образуется при переработке угля в кокс. Включает в себя пропан, метан, водород и другие примеси. Для выполнения сварочных работ газ должен быть очищен от посторонних химических соединений, смол, серы.

Горючий кислород

Используется для поддержания стабильного режима горения газа. Подается вместе с основным горючим веществом в смеситель, из которого полученная смесь поступает в горелку.

Ацетилен

Более легкий, чем воздух, газ, который используется для выполнения газосварки чаще других. Не имеет цвета, отличается резким чесночным запахом из-за содержания в составе сероводорода, фосфористого водорода, аммиака. При попадании паров организм человека происходит отравление, сопровождаемое рвотой и головокружением. 

Природный газ

Для сварки к чистому газу добавляются водород, метан, оксид углерода и иные примеси. Обычно применяется для газосварки легких сплавов.

Техника и технология газовой сварки

Для получения в результате сварки качественного шва необходимо строго соблюдать технологию выполнения работ. Края металла в месте сварки должны быть предварительно очищены от грязи и примесей. Заготовку лучше всего обработать металлической щеткой, напильником или хотя бы наждачной бумагой.

Газосварка выполняется одним из двух способов:

1. Правый. Горелка перемещается относительно заготовки слева направо. Пламя с горелки направляется на зону сварки, присадочный материал ведется за ним.
2. Левый. Горелка перемещается справа налево, электрод движется немного впереди пламени и касается несваренных участков металла.

Казалось бы, в чем разница? Однако правый способ обеспечивает лучшее качество шва, поскольку металл оказываете более защищен факелом. Для такого способа требуются определенные навыки, поэтому он используется реже, чем левый метод.

Читайте также: «Сварка в углекислом газе»

Выбор оптимального способа газосварки определяется с учетом следующих условий:

• толщина металла;
• расположение заготовки и необходимая ширина шва;
• навыки сварщика;
• используемые для горения газы.

Виды пламени и газов в газосварке

Интенсивность разогрева краев металла определяется регулировкой подачи газовой смеси. Любое пламя состоит из трех частей: ядро (в нем происходит распад ацетилена), восстановительная зона (имеет темный цвет), факел (наружная зона). Именно в факеле происходит полное сгорание газа, поэтому данный участок имеет наиболее высокую температуру. Исходя из концентрации ацетилена и кислорода в смеси различают несколько видов пламени.

Нормальное пламя. Одна часть ацетилена смешивается с двумя частями кислорода. Этот вариант используется чаще все остальных. Данный режим горения обеспечивает качественную газосварку стали, алюминия, бронзы, сплавов с примесями олова.

Окислительное пламя. Образуется за счет повышения концентрации кислорода в смеси. Подходит для латунных изделий, а также сварных работ с использованием твердого припоя, который позволяет ускорить работу.

Науглероживающее. В таком пламени высока концентрация ацетилена. Оптимальный вариант при необходимости выполнить наплавление мягкого металла на заготовку более высокой плотности. Хорошо подходит также для сваривания чугуна и алюминия.

Техника безопасности

Выполнение газосварочных работ сопряжено с риском получения ожогов, отравления. Во избежание несчастных случаев необходимо неукоснительно соблюдать правила техники безопасности, которые учитывают все особенности подобных работ.

Для предотвращения поражения электрическим током используются:

• изоляция элементов конструкции, находящихся под напряжением;
• сухая одежда, на которой не должно быть повреждений и разрывов ткани.

Категорически запрещается выполнение сварных работ во время дождя, снега, в условиях высокой влажности. Для снижения воздействия яркого света на глаза применяется маска, имеющая чувствительный светофильтр.

Читайте также: «Шлак при сварке»

Особое внимание необходимо уделять предотвращению опасности взрыва и пожара. Для этого необходимо:

1. использование специальной одежды;
2. удаление из зоны расположения сварочного поста горючих и взрывоопасных веществ помимо тех, которые нужны для выполнения работ.
3. огнетушитель, к которому должен быть обеспечен немедленный доступ.
4. строгое соблюдение технологии сварки.

От отравления продуктами горения помогут защититься специальные маски, похожие на обычный противогаз. 

Рекомендации

Приступая к газосварке, всегда необходимо помнить о рисках, которые возникают при выполнении подобных работ. Избежать несчастного случая и травм помогут следующие рекомендации:

• Для получения и отработки первичных навыков желательно использовать ацетилен и кислород.
• При использовании пропана необходима горелка ГЗУ 3-02 и проволока Св08г2с.
• Края свариваемых изделий обязательно должны быть очищены от загрязнений.
• Для газопрессовой сварки необходимо использовать гидравлический пресс, который обеспечит прочное соединение.
• Выбор метода сварки – левого или правого – определяется с учетом поставленной задачи и навыков сварщика, плюсы и минусы есть у обоих способов.

Читайте также: «Сварка для аккумуляторов своими руками»

Теперь вы знаете основы выполнения газосварочных работ. Чаще всего для них используются ацетилен и кислород. Наряду с ними для специфических задач может применяться широкий перечень иных газов. Новичкам лучше воздерживаться от сварки пропаном. Как и в любой работе, мастерство в этом деле приходит с опытом.