Тема до уроку №42: 

"Газове зварювання"

Га́зове зва́рювання — технологічний процес зварювання плавленням, при якому нагрів кромок частин виробу, які з'єднуються та присадочного матеріалу здійснюється теплом від згоряння горючих газів у кисні.

Суть методу полягає в тому, що високотемпературне полум'я зварювального газу нагріває кромки зварювальних деталей і частина присадного матеріалу (електродний частина). Метал переходить в рідкий стан, утворюючи так звану зварювальну ванну - область, захищену полум'ям і газовим середовищем, що витісняє повітря. Розплавлений метал повільно остигає і твердне. Так формується зварювальний шов.

Використовується суміш будь-якого пального газу з чистим киснем, що грає роль окислювача. Найбільш високу температуру - від 3200 до 3400 градусів - дає газ ацетилен, одержуваний безпосередньо при зварюванні від хімічної реакції карбіду кальцію зі звичайною водою. На другому місці знаходиться пропан - його температура горіння може досягати 2800 ° C.

При газовому зварюванні використовується тепло полум'я, що утворюється при спалюванні горючого газу в струмені технічного кисню. Частіше як горючий газ застосовують ацетилен С2Н2 , що при згорянні в атмосфері кисню О2 дає найбільш високу температуру — до 3150 оС. Крім того, використовують водень Н2 , природний і коксовий газ і пари гасу. Ацетилен для газового зварювання одержують розкладенням карбіду кальцію СаС2 в ацетиленовому газогенераторі. Основним інструментом газового зварювання служить газовий пальник.

Ацетилен і кисень надходять у пальник, змішуються і утворюють пальну (горючу) суміш. Пальна суміш на виході з наконечника пальника підпалюється і створює зварювальне полум'я, під дією якого кромки металу нагріваються і оплавляються. Для утворення зварювального шва в полум'я пальника вводять присадочний матеріал (пруток, дріт тощо). Газове зварювання використовується головним чином для поєднання тонких листів, деталей з кольорових металів, наплавлення твердих сплавів.

Цим способом можна зварювати майже всі метали та сплави, а чавун, мідь, свинець, латунь, зварюються навіть легше ніж дуговим способом.

Методи газового зварювання не відрізняються настільки, як це спостерігається в інших процесах. Киснево-водневе зварювання виконується так само, як і оксиацетиленове. Температура полум'я, що живиться чистим киснем та воднем, може досягати 3500°C (6,300°F). Ця комбінація газів була однією з перших сумішей при зварюванні і, безумовно, витримала випробування часом. Незважаючи на те, що застосування водню та кисню більш обмежене, воно все ж має вигоди в портативності джерела енергії.

Вибір режиму зварювання залежить від теплофізичних властивостей металу, розмірів, форми, способу зварювання і розташування шва в просторі.

 Потужність полум'я пропорційна товщині металу:

П= КхS

де, S — товщина металу, мм; К — коефіцієнт пропорційності, що визначає витрати ацетилену в л/год, необхідні для зварювання металу товщиною 1 мм.

 Склад полум'я визначається відношенням витрат кисню до витрат горючого газу. В процесі роботи потрібно слідкувати за характером полум'я і регулювати його склад.

Користуючись даними таблиць, можна визначити необхідну потужність полум'я і підібрати для неї відповідний номер наконечника пальника, виходячи з його технічної характеристики (див. табл. 2.15).

 Діаметр присаджувального металу (сі) визначають за формулами:

— для лівого способу зварювання

 d = S/2+1 (мм);

— для правого способу

d = S/2(мм);

Для визначення маси присаджувального металу (Р), що витрачається на зварювання 1 м шва, застосовується формула: 

Залежно від положення швів у просторі існують певні особливості їх зварювання.

Нижні шви — зварювати легше, тому що метал під силою земного тяжіння скапує в кратер і не витікає з ванни. Зварювальнику зручніше спостерігати за процесом (рис.1) 

Вертикальні шви — при малій товщині металу зварюють зверху вниз правим способом або лівим способом знизу вверх (рис. 2).

При зварюванні металу товщиною від 2 до 20 мм доцільно застосовувати спосіб подвійного валика, при якому скосу кромок не роблять і зварювані деталі встановлюють із зазором, який дорівнює половині товщини металу. Зварювання виконують знизу

При товщині металу більше 6 мм зварювання виконують два зварювальники. При цьому в нижній частині стику пальником проплавляється наскрізний отвір. Полум'я, розташоване в цьому отворі, поступово піднімаючись знизу вверх, проплавлює верхню частину отвору. Шов формується на всю товщину, а підсилення виходить з обох сторін стику. Потім переміщують полум'я вище, проплавлюючи верхню кромку отвору і накладаючи наступний шар металу на нижню сторону отвору і так до повного виконання шва.

Горизонтальні шви (рис. 4) — зварюють правим способом, тримаючи кінець дроту зверху, а мундштук знизу. Зварювальна ванна розташовується під деяким кутом до осі шва. Це й підтримує рідкий метал від стікання та полегшує формування шва.

Стельові шви (рис. 5) — зварюють правим способом. При цьому необхідно утримувати розплавлений метал від стікання вниз рухом пальника і тиском газів полум'я. Ці шви краще зварювати в декілька шарів з мінімальною товщиною кожного шару. Присаджувальний пруток треба тримати полого, щоб уникнути стікання по ньому рідкого металу. 

При зварюванні металу товщиною від 2 до 20 мм доцільно застосовувати спосіб подвійного валика, при якому скосу кромок не роблять і зварювані деталі встановлюють із зазором, який дорівнює половині товщини металу.

Додатковими параметрами газового зварювання, що впливають на якість та геометричні параметри зварного шва, є швидкість зварювання, вид полум'я, кут нахилу наконечника, відстань від ядра полум'я до дна зварювальної ванни.

Швидкість зварювання слід при необхідності змінювати, так як при незмінній швидкості зварювання можна перегріти або, що ще гірше, перепалити метал і отримати пропал.

Вид полум'я також впливає режим зварювання. У процесі зварювання нормальне полум'я з часом прагне окислювального через конструктивні особливості пальників. Зайвий кисень у полум'ї у конкретному випадку може бути небажаний, тому газозварювальник у міру необхідності збільшує подачу пального газу, тримаючи палець на ацетиленовому вентилі. У процесі роботи це майже непомітно для нефахівця.

Кут нахилу наконечника змінюється залежно від нагрівання металу. Він як би є додатковим фактором до потужності полум'я, і ​​за формою та розмірами ванни (увігнутості чи опуклості) зварювальник миттєво приймає рішення про зміну кута. Іноді для цього зварювальник на мить відводить полум'я від зварювальної ванни.

Нахил мундштука пальника може змінюватися в процесі зварювання. У початковий момент зварювання для кращого прогріву металу та швидкого утворення зварювальної ванни кут нахилу встановлюють найбільшим  (80-90 °); в процесі зварювання кут відповідає товщині і роду металу, що зварюється (рис. 6)