Сварочные работы. Практический справочник

Рис. 17. Способы регулировки скорости нагрева и плавления металла путем изменения: а – угла наклона мундштука; б – траектории движения мундштука и проволоки; 1 – при сварке тонколистового металла;2, 3 – при сварке толстолистового металла

При сварке необходимо регулировать скорость нагрева и плавления металла. Для этого прибегают к таким действиям (рис. 17):

✓ изменяют угол наклона мундштука;

✓ манипулируют самим мундштуком.

При сварке необходимо следить за тем, чтобы:

✓ ядро пламени не контактировало с расплавленным металлом, поскольку последний может от этого науглероживаться;

✓ сварочная ванна была защищена зоной факела и восстановительной зоной, иначе металл будет окисляться атмосферным кислородом.

В процессе использования газовой горелки необходимо соблюдать правила обращения с ней:

1. Если горелка находится в исправном состоянии, то пламя, которое она дает, бывает устойчивым. В том случае, если наблюдаются какие-либо отклонения (горение нестабильное, пламя отрывается или гаснет, случаются обратные удары), надо обратить особое внимание на узлы горелки и отрегулировать ее.

2. Чтобы проверить инжекторную горелку, подсоединяют кислородный рукав, к корпусу крепят наконечник. После затягивания накидной гайки аккуратно откручивают ацетиленовый вентиль, кислородным редуктором устанавливают соответствующее давление кислорода, после чего открывают кислородный вентиль.

3. Если приставленный к ацетиленовому ниппелю палец присасывается, это означает, что кислород создает разряжение. Если этого не происходит, возможно, засорились инжектор, смесительная камера или мундштук. Их следует прочистить.

4. Повторить проверку на разряжение (подсос). Его величина определяется зазором между концом инжектора и входом в смесительную камеру. Выкручивая инжектор, зазор регулируют.

5. Категорически запрещено использовать неисправные горелки.

 Рис. 18. Способы газовой сварки (стрелкой указано направление сварки): а – левый; б – правый; 1 – присадочная проволока; 2 – сварочная горелка

Различают два способа газовой сварки (рис. 18):

✓ левую сварку, при которой горелку перемещают справа налево и держат позади присадочной проволоки. При этом сварочное пламя ориентировано на еще не сваренный шов. Этот способ не позволяет в достаточной степени защитить металл от окисления, сопровождается частичной потерей тепла и дает низкую производительность сварки;

✓ правую сварку, при которой горелку перемещают слева направо и держат впереди присадочной проволоки. В этом случае пламя ориентировано на законченный шов и конец присадочной проволоки. Такой способ дает возможность направить на расплавление металла сварочной ванны большее количество теплоты, а колебательные поперечные движения мундштука и проволоки осуществляются реже, чем при левом способе. Кроме того, конец присадочной проволоки оказывается постоянно погруженным в сварочную ванну, поэтому им можно перемешивать ее, что способствует переходу окислов в шлак.

Правый способ обычно применяют, если толщина свариваемого металла превышает 5 мм, тем более что при этом сварочное пламя по бокам ограничено кромками изделия, а сзади – валиком наплавленного металла. Благодаря этому потери теплоты снижаются, и она используется более эффективно.

Левый способ имеет свои преимущества, поскольку, во-первых, шов все время находится в поле зрения сварщика и он может регулировать его высоту и ширину, что имеет особое значение при сварке тонколистового металла; во-вторых, при сварке пламя может растекаться по поверхности металла, снижая риск пережога.

При выборе того или иного способа сварки нужно руководствоваться и пространственным положением сварного шва:

✓ при выполнении нижнего шва следует учитывать толщину металла. Его можно накладывать и правым, и левым способом. Данный шов наиболее легкий, поскольку сварщик может наблюдать за процессом. Кроме того, жидкий присадочный материал стекает в кратер и не выливается из сварочной ванны;

✓ для горизонтального шва предпочтителен правый способ. Чтобы не допустить вытекания жидкого металла, стенки сварочной ванны делают с некоторым перекосом;

✓ для вертикального шва на подъем – и левый, и правый, а для вертикального шва на спуск – только правый способ;

✓ потолочный шов легче накладывать правым способом, поскольку поток пламени направлен на шов и не дает жидкому металлу вытечь из сварочной ванны.

Способом, гарантирующим высокое качества сварного шва, является сварка ванночками (рис. 19).

Данный метод применяют для сварки тонколистового металла и труб из низкоуглеродистых и низколегированных сталей облегченными швами. Им можно воспользоваться и при сварке стыковых и угловых соединений при толщине металла до 3 мм.

Рис. 19. Сварка ванночками: 1 – направление сварки; 2 – траектория движения присадочной проволоки; 3 – траектория движения мундштука

Процесс сварки ванночками протекает следующим образом:

1. Расплавив металл диаметром 4–5 мм, сварщик помещает в него конец присадочной проволоки. Когда ее конец расплавится, он вводит его в восстановительную зону пламени.

2. Одновременно с этим сварщик, чуть сместив мундштук, совершает им круговые движения, чтобы образовать очередную ванночку, которая должна несколько (примерно на треть диаметра) перекрывать предыдущую. При этом проволоку надо продолжать держать в восстановительной зоне, чтобы не допустить ее окисления. Ядро пламени нельзя погружать в сварочную ванну, иначе произойдет науглероживание металла шва.

При газовой сварке швы бывают одно– или многослойными. Если толщина металла составляет 8–10 мм, швы наваривают в два слоя, при толщине более 10 мм – три слоя и более, причем каждый предыдущий шов предварительно очищают от шлака и окалины.

Многопроходные швы при газовой сварке не практикуют, поскольку наложить узкие валики очень тяжело.

При газовой сварке возникают внутренние напряжения и деформации, поскольку участок нагрева оказывается более обширным, чем, например, при дуговой сварке. Для уменьшения деформаций необходимо принимать соответствующие меры. Для этого рекомендуют:

✓ равномерно нагревать изделие;

✓ подбирать адекватный режим сварки;

✓ равномерно распределять наплавленный металл по поверхности;

✓ придерживаться определенного порядка наложения швов;

✓ не увлекаться выполнением прихваток.

Для борьбы с деформациями применяют разные способы:

1. При выполнении стыковых соединений сварной шов накладывают обратноступенчатым или комбинированным способом, разделив его на участки длиной 100–250 мм (рис. 20). Поскольку теплота равномерно распределяется по поверхности шва, основной металл практически не подвержен короблению.

2. Уменьшению деформаций способствует их уравновешивание, когда последующий шов вызывает деформации, обратные тем, которые вызвал предыдущий шов.

3. Находит применение и способ обратных деформаций, когда перед сваркой детали укладывают так, чтобы после нее в результате действия деформаций они заняли нужное положение.

Рис. 20. Последовательность наложения шва при сварке стыковых соединений: а – от кромки; б – от середины шва

4. Бороться с деформациями помогает и предварительный нагрев соединяемых изделий, в результате чего достигается меньшая разность температур между сварочной ванной и изделием.

Этот способ хорошо работает при ремонте чугунных, бронзовых и алюминиевых изделий, а также в том случае, если они изготовлены из высокоуглеродистых и легированных сталей.

5. В ряде случаев прибегают к проковке сварного шва (в холодном или горячем состоянии), что улучшает механические характеристики шва и снижает усадку.

6. Термическая обработка – еще один способ устранения развившихся напряжений. Она бывает предварительной, проводится одновременно со сваркой или ей подвергают уже готовое изделие. Режим термической обработки определяют форма деталей, свойства свариваемых металлов, условия и проч.

Особенности сварки различных материалов

Газовая сварка может быть применена для сваривания различных материалов.

1. Сварка легированной стали. В ее состав входят титан, молибден, хром, никель и др. От присутствия тех или иных легирующих компонентов зависят особенности газовой сварки этого материала.

Горючим газом для хромоникелевой стали является ацетилен (заменитель использовать нельзя). Сварка осуществляется с обязательным применением специальных флюсов. Толщина изделий может быть не более 2 мм.

Готовое изделие следует подвергнуть термической обработке.

Поскольку хромистая сталь подвержена закалке на воздухе, что чревато образованием трещин, при сварке необходимо замедлить остывание сварного шва, для чего готовое изделие продолжают нагревать после завершения сварки.

Высокохромистую сталь не рекомендуют сваривать газовой сваркой, поскольку из-за содержания хрома (более 15 %) усиливается зернистость сварного шва.

Сталь, содержащую молибден, как и хромистую, советуют нагревать перед сваркой (до 300 °C) и после ее окончания.

Особенности газовой сварки легированной стали представлены в табл. 8.

2. Сварка углеродистой стали имеет свои особенности, в частности высокоуглеродистую сталь газовой сварке не подвергают.

Таблица 8

Рекомендации по газовой сварке легированной стали 

При сварке среднеуглеродистой стали важно в точности придерживаться температурного режима, а в качестве горючего газа используется только ацетилен. Для газовой сварки низкоуглеродистой стали толщиной до 5 мм флюсы не применяют; используют смесь ацетилена с кислородом; готовое изделие проковывают и постепенно охлаждают; содержание углерода в применяемых присадках должно быть меньше, чем в основном металле.

Режимы газовой сварки данного материала наглядно представлены в табл. 9.

Таблица 9

Примерные режимы для газовой сварки углеродистых сталей 

3. Сварка чугуна. Есть несколько разновидностей чугуна, которые в той или иной степени поддаются газовой сварке (белый варится плохо, ковкий – хорошо). Газовая сварка чугуна представлена тремя разновидностями:

✓ с латунным припоем, для осуществления которой требуется доведение температуры материала до 700 °C. При этом применяют ацетилен или пропан-бута-новую смесь;

✓ высокотемпературной, которая предполагает фиксацию детали и предварительный ее подогрев (за 5 минут до сварки) до 400 или 700 °C в зависимости от размера. Применение флюсов является обязательным. Рекомендуется накладывать нижние швы. Сварку ведут нормальным пламенем мощностью примерно 100 л/ч на 1 мм толщины изделия. После сварки металл нагревают с расстояния 50 мм в течение 1 минуты, а потом постепенно охлаждают, накрыв асбестом;

✓ холодной, при которой кромки подготавливают механическим или термическим способом. Топливо – смесь ацетилена с кислородом или заменители ацетилена. При сварке поддерживают нормальное пламя.

Номера и состав флюсов, используемых при сварке чугуна:

№ 1 – плавленая бура (100 %);

№ 2 – прокаленная бура (100 %);

№ 3 – техническая бура (100 %);

№ 4 – прокаленная бура (56 %), углекислый калий и углекислый натрий (по 22 %);

№ 5 – углекислый натрий (50 %), техническая бура (50 %);

№ 6 – натриевая селитра (50 %), углекислый натрий (27 %), плавленая бура (23 %).

4. Сварка меди. Медь при сваривании склонна к сильному окислению, что делает шов недостаточно прочным. Это диктует применение при газовой сварке флюсов, которые предотвращают образование различных дефектов. Состав некоторых флюсов:

№ 1 – прокаленная бура (100 %);

№ 2 – борная кислота (100 %);

№ 3 – прокаленная бура (50 %), борная кислота (50 %);

№ 4 – прокаленная бура (75 %), борная кислота (25 %);

№ 5 – прокаленная бура (50 %), борная кислота (35 %), фосфорный калий (15 %) и др.

При газовой сварке меди необходимо соблюдать следующие условия:

✓ придерживаться определенного порядка при осуществлении технических операций (зачистить кромки, собрать детали под углом в 10° к горизонтали), зафиксировать элементы конструкции, выполнить прихватки;

✓ накладывать однослойные швы; ✓ ограничиваться угловыми и стыковыми соединениями (при сваривании деталей) и в кромку (при ремонте);

✓ готовый шов подвергать проварке;