2.1. Газовая сварка металла

Газовая сварка – сварка плавлением. Сущность процесса газовой сварки заключается в том, что свариваемый и присадочный металлы расплавляются в пламени, получаемом при сгорании горючего газа в смеси с кислородом, развивая температуру в два раза выше температуры плавления металла. При нагревании газосварочным пламенем кромки свариваемых заготовок расплавляются, а зазор между ними заполняется присадочным металлом.

Рис. 1. Схема газовой сварки

1 – заготовка; 2 – присадочный металл;

3 – газовая горелка; 4 – газосварочное пламя.

В качестве горючих газов могут быть использованы ацетилен С₂Н_2, водород Н₂, природный газ (содержащий примерно 94% СН₄), нефтяные газы, пары бензина и керосина.

Перечисленные горючие газы главным образом используют для кислородной резки, не требующей высокой температуры плавления.

В сварочном производстве обычно применяют ацетилен. При горении в технически чистом кислороде он дает наиболее высокую температуру пламени (3150⁰С) и выделяет наибольшее количество тепла – 13000 ккал/м³. Ацетилен легче воздуха и кислорода. При содержании в воздухе 2,8-80% ацетилена С₂Н_2, образуется взрывчатая смесь. Воспламеняется ацетилен при 420⁰С, становится взрывоопасным при сжатии свыше 0,175 МПа, а также при длительном соприкосновении с медью и серебром.

Ацетилен получают из карбида кальция при взаимодействии последнего с водой. Реакция протекает с выделением значительного количества тепла.

СаС₂ + 2Н₂О = С₂Н₂ + Са (ОН)₂

Теоретически для разложения 1 кг карбида кальция требуется 0,562 дм³, а практически во избежание перегрева ацетилена расходуют 5-20 дм³ воды. Средний выход ацетилена составляет 0,25-0,30 м³/кг.

Ацетилен взрывоопасен при избыточном давлении свыше 0,175 МПа, хорошо растворяется в ацетоне – в одном объеме ацетона при давлении 0,15 МПа растворяется 23 объема ацетона. Это свойство ацетилена используется для безопасного хранения в баллонах.

По сравнению с электродуговой сваркой газовая сварка процесс малопроизводительный. Ее применяют, в основном, при изготовлении тонколистовых стальных изделий, конструкций из проката, труб при толщине металла менее 3 мм, при сварке цветных металлов и их сплавов, при исправлении дефектов в чугунных и бронзовых отливках, а также в ремонтных работах.

Так при газовой сварке сталей толщиной менее 3 мм температура нагрева = 3120⁰ С, а при электросварке для этого процесса необходима температура 6000⁰ С. Т.е. применение газовой сварки более экономично. И еще, сваривая в ручную электрической сваркой, при такой температуре есть опасность прожога.

Температура пламени (средней зоны) в 2 раза больше температуры плавления металла.

Например, температура плавления меди t_пл.=1080⁰ С, а температура пламени 2400-2600⁰ С.

2.1.2. Технология газовой сварки.

Качественный шов обеспечивается правильным подбором мощности горелки, видом сварочного пламени, способом сварки, углом наклона горелки, применением соответствующего присадочного материала и флюса.

1) Выбор горючего газа для сварки тех или иных металлов осуществляется, исходя из условия, что температура газового пламени должна быть примерно в два раза выше температуры плавления соединяемых металлов. При сгорании горючих газов в смеси с кислородом температура пламени значительно повышается по сравнению с температурой пламени при сгорании этих же газов в смеси с воздухом. Чаще всего в качестве горючего газа используют ацетилен – С₂Н₂, т.к. сгорая в кислороде, он позволяет получить самую высокую температуру в пламени, до 3200⁰С, в котором можно сваривать и сталь, и чугун, и названные цветные металлы.