Газопламенное оборудование

Металлы под воздействием высокой температуры начинают плавиться и смешиваться, особенно однородные по структуре или близкие к этому. Это заложено в основу сущности газовой сварки. Рис. 1. Распределение температуры по оси нормального газового пламени:
1 - ядро;
2 - восстановительная зона;
3 - факел

Технология газовой сварки заключается в том, что кромки свариваемых деталей нагреваются газокислородным пламенем температурой до 3000 градусов и выше до точки своего плавления. Зазор между ними заполняется металлом присадочной проволоки, вводимой в зону нагрева. Газовое пламя расплавляет участок шириной в 2,5-3 раза, превышающий глубину, и присадочный металл (проволоку), которая подается в расплавленную область, начинает течь и заполняет собой соединительный шов.

Газовое пламя чаще всего образуется в результате сгорания (окисления) горючих газов в технически чистом кислороде (чистота не ниже 98,5 %). При горении горючих газов с использованием воздуха температура газового пламени низкая (не выше 2000 °С), так как много теплоты расходуется на нагрев азота, содержащегося в воздухе. В качестве горючих газов используют ацетилен, водород, метан, пропан, пропанобутановую смесь, бензин, осветительный керосин.

Горючие газы-заменители ацетилена, дешевле и не дефицитны. Однако их теплотворная способность ниже, чем у ацетилена. Максимальные температуры пламени также значительно ниже. Поэтому их используют в ограниченных объемах в технологических процессах, не требующих высокотемпературного пламени (сварка алюминия, магния и их сплавов, свинца, пайка, сварка тонколистовой стали, газовая резка и т.д.). Например, при использовании пропана и пропанобутановых смесей максимальная температура в пламени 2400 ... 2500 °С. Их используют при сварке стали, толщиной до 6 мм, сварке чугуна, некоторых цветных металлов и сплавов, наплавке, газовой резке и т.д.

При использовании водорода максимальная температура в пламени 2100 °С.

Содержащийся в пламени водород может растворяться в расплавленном металле сварочной ванны. При кристаллизации металла часть не успевшего выделиться водорода может образовать поры. Азот, попадающий в расплавленный металл из воздуха образует в нем нитриды.

Чем выше скорость охлаждения металла, тем мельче в нем зерно и тем выше механические свойства металла шва. Поэтому сварку следует производить с максимально возможной скоростью.

Технология и оборудование газовой сварки применяется:

• в соединении заготовок из сталей небольшой толщины – от 0,2 до 5 мм, а также цветных металлов;
• для сваривания деталей, которые при резком повышении температуры могут деформироваться (инструментальные стали);
• металлических заготовок, требующих предварительного разогревания (чугун, специальные стали);
• в твердой пайке поврежденных деталей;
• для создания наплава на вмятинах либо иных механических деформациях.

В процессе сварки происходит расплавление основного и присадочного металлов. Регулирование степени их расплавления определяется мощностью горелки, толщиной металла и его теплофизическими свойствами.

Газовой сваркой выполняют сварные соединения различного типа. Металл толщиной до 2 мм соединяют встык без разделки кромок и без зазора или, что лучше, с отбортовкой кромок без присадочного металла.

Металл толщиной 2 ... 5 мм с присадочным металлом сваривают встык без разделки кромок с зазором между кромками. При сварке металла свыше 5 мм используется V- или Х-образная разделка кромок.

Тавровые и нахлесточные соединения допустимы только для металла толщиной до 3 мм. При большой толщине неравномерный разогрев приводит к существенным деформациям, остаточным напряжениям и возможности образования трещин. Свариваемые кромки зачищают от загрязнений на 30 ... 50 мм механическими способами или газовым пламенем.
Перед сваркой детали сварного соединения закрепляются в сборочно-сварочном приспособлении или собираются с помощью коротких швов - прихваток.

Направление движения горелки и наклон ее к поверхности металла оказывает большое влияние на эффективность нагрева металла, производительность сварки и качество шва.

Различают два способа сварки: правый и левый. То есть движение горелки и присадочного прутка происходит слева направо или справа налево соответственно.

Внешний вид шва лучше при левом способе сварки, так как сварщик видит процесс образования шва. При толщине металла до 3 мм более производительным является левый способ сварки ввиду предварительного подогрева кромок.

Однако при большой толщине металла при сварке с разделкой кромок угол скоса кромок при правом способе сварки на 10 ... 15° меньше, чем при левом. Угол наклона мундштука также может быть на 10 ... 15° меньше. В результате повышается производительность сварки. Тепловое воздействие пламени на металл зависит от угла наклона оси пламени к поверхности металла.

Отличия газовой сварки от электро-дуговой

Главное отличие состоит в том, что используя газо-сварочное оборудование, предлагаемое компанией «БелСваМО», можно обеспечить плавный, а значит, более медленный нагрев металлической заготовки. Что невозможно при использовании электро-дуговой технологии.

Среди прочих достоинств надо отметить:

• Энергонезависимость, благодаря которой газо-сварочное оборудование не требует обеспечения электроснабжением.
• Гибкая регулировка. Используя вентили настройки мощности пламени можно проводить как сварку металлических изделий, так и их резку в случае острой необходимости.
• Безопасность. За счет отсутствия электричества сваривание металлов можно проводить при повышенной влажности. В дополнение газосварка меньше воздействует на органы зрения.

Выбирая газо-сварочное оборудование, нужно учитывать, что такая технология:

• сохраняет повышенную производительность в работе с заготовками до 6 мм толщиной, на более толстом металле рациональнее использовать другие сварочные технологии;
• труднее концентрирует тепло, вследствие чего малые заготовки сложно соединять таким способом;
• менее мобильна из-за громоздкого оборудования.

Оборудование газосварочного поста

Горелка – инжекторная или безинжекторная, предназначена для подготовки газовой смеси с последующей ее подачей к соплу. Представляет собой трубку, оснащенную двумя штуцерами и регулировочными вентилями. Применяются газовые горелки большой, средней и малой мощности с учетом толщины металлических болванок.

Газосварочный пост стационарный или мобильный – специально обустроенное место для проведения сварочных работ со всем необходимым оборудованием или передвижная тележка с газовыми баллонами, редукторами, шлангами и горелкой с резаком.

Технология сваривания металлов требует расширенного комплекса оборудования, которое кроме генератора ацетилена и газовой горелки также требует использования:

• Водяного затвора, обеспечивающего защиту всех компонентов от возможно обратной тяги пламени. Располагается модуль защиты между газовой горелкой и ацетиленовым генератором.
• Газовых баллонов, обычно окрашиваемых в разные цвета в зависимости от хранимых в них газов. Верхняя часть резервуаров должна быть чистой от краски или загрязнений, чтобы избежать попадания инородных частиц в газовый поток. Из-за повышенного давления емкости оснащаются прочными вентилями.
• Редуктора, отвечающего за регулировку давления газа за счет прямого либо обратного действия. При использовании баллонов со сжиженным газом устанавливается специальный для этого редуктор.

Виды используемых газов

Из-за доступности чаще всего применяются ацетилен и кислород, вследствие чего часто технология именуется газокислородной сваркой. Смесь этих компонентов позволяет быстро достичь требуемой температуры нагрева.