Краткая характеристика
Сварка ацетиленом является древним методом сваривания деталей из металла. Ацетилен получают в результате соединения карбида кальция и воды. Раньше смешивание производилось вручную с использованием специального генератора. Дополнительно применялся баллон с кислородом, шланги, горелка.
Главная особенность ацетилена, как химического элемента, состоит в строении его молекулы C2H2. Она обладает двумя слабыми водородными связями и высокоэнергичной тройной связью между атомами углерода. Именно эти свойства позволили использовать газ при проведении сварочной технологии. Он производит качественное и прочное соединение конструкций из разных видов металла.
Однако у этой технологии был большой недостаток — использование генератора и ручное смешивание ацетилена. Эта мера отличалась сложностью, и ее требовалось выполнять перед каждым свариванием. Но не все так плохо, положительные моменты все же имелись, остатки газа после сливались, они применялись снова.
Однако через некоторое время сварка ацетиленом и кислородом начала проводиться с использованием специальных баллонов с необходимым газом. По этой причине сейчас нет необходимости производить ручное соединение карбида кальция и воды.
Базовые знания для сварщика
При газовой (или автогенной) сварке в качестве источника энергии используют пламя ацетилено-кислородной горелки, имеющую высокую температуру (около 3000°С) и значительную мощность, зависящую от количества ацетилена, сгорающего в секунду. Кислород и ацетилен подаются в газовую горелку по резиновым шлангам, а на выходе из сопла горелки возникает пламя, мощность и характер которого можно регулировать, изменяя расход газа и соотношение между поступающим кислородом и ацетиленом.
Схема ацетилено-кислородной горелки с двойной регулировкой поступающих газов приведена на рис. 9.
Рис. 9. Газовая сварка металлов ацетилено-кислородной горелкой.
Ацетилен — это газ немного легче воздуха с характерным резким запахом. Молекула ацетилена С2Н2 представляет собой соединение эндотермичное, т. е. требующее для своего образования значительной затраты тепловой энергии: 226,75 кДж/моль, или 54,194 ккал/моль. При сгорании ацетилена та теплота, которая пошла на его образование, выделяется и, кроме того, выделяется теплота окисления углерода и водорода, входящих в состав молекулы ацетилена.
Поэтому пламя ацетилено-кислородной горелки имеет очень высокую температуру (3005°С), превышающую температуру пламени водородно-кислородной горелки
(2525°С) и температуру горения окиси углерода (СО)
в кислороде (2905°С).
Ацетилен — опасный газ, так как дает взрывчатые смеси с воздухом в очень широких пределах концентраций (2,3%-82% С2Н2).
«Достоинством» ацетилена является его резкий запах, которым он предупреждает об опасности в случае каких-либо утечек из сети или приборов.
Ацетилен получают из карбида кальция (СаС2), который при действии воды разлагается и выделяет ацетилен:
Раньше ацетилен получали на месте сварки в аппаратах, называемых генераторами. Процесс получения газа представляет определенную опасность, так как неисправность генератора или небрежность сварщика могут привести к взрыву. Теперь ацетилен поставляют в баллонах, в которых он находится в сжатом состоянии, работать с ним безопасно и удобно.
Баллоны заправляют централизованным путем на станциях, газ в баллоне находится над жидким раствором в ацетоне или в другом растворителе при давлении 15—18 ат. При снижении давления ацетилен выделяется из раствора и выходит из баллона через редуктор. При комнатной температуре и нормальном давлении стальной баллон емкостью 40 л содержит около 6 м3 ацетилена.
Баллоны окрашены в белый цвет, снабжены надписью «ацетилен» и в обращении практически безопасны.
Кислород для сварки поступает также в баллонах под давлением 150 ат. Баллоны с кислородом окрашены в синий цвет, и штуцер для редуктора у кислородного баллона имеет правую резьбу (3/4), для того чтобы его нельзя было спутать с каким-либо другим баллоном.
Баллоны с кислородом в обращении безопасны, если соблюдать определенные меры предосторожности (оберегать подающую систему и редуктор от попадания масла, так как это может привести к взрыву!).
Сварщикам часто приходится иметь дело со сжатыми газами (ацетилен, кислород, аргон, гелий, углекислый газ, пропан-бутан, азот), поэтому мы уделили большое внимание этому вопросу на примере газовой сварки.
Сварочное пламя горелки неоднородно и различные его зоны имеют неодинаковую температуру. На рис. 10 показано строение нормального пламени и место наивысшей температуры, находящееся около вершины ядра.
Эту часть пламени сварщик и направляет на сварочную ванну для сварки. Ореол пламени имеет более низкую температуру, падающую по мере удаления от ядра. В этой части пламени происходит догорание продуктов реакции горения (СО, Н2), ее при сварке используют для подогрева металла, окружающего сварочную ванну, кроме того, она оттесняет воздушную атмосферу от зоны сварки.
Рис. 10. Пламя ацетилено-кислородной горелки.
- Назад
- Вперёд
Преимущества
Кислородно-ацетиленовая сварка считается востребованной технологией, при помощи которой можно производить сваривание и резку металлов. Но все же стоит разобраться, почему ацетилен — основной газ при проведении сваривания? Температурные показатели его горения превышают градус плавления стали и других материалов.
Но все же ее могут проводить сварщики с высокой квалификацией, потому что процесс имеет некоторые сложности. Но если выполнять все правильно, то можно будет быстро добиться высокой производительности при небольших затратах на материалы и газ.
Но газовая сварка ацетиленом имеет и другие не менее важные достоинства:
- при проведении данной технологии используемые баллоны с газом можно с легкостью транспортировать на тележке,
- этот способ может производить неповоротное соединение, особенно на маленьком расстоянии от стены. В данных ситуациях не выполняются операционные стыки,
- газовой горелкой не делаются неразъемные соединения металлов с разными температурами расплава,
- при проведении регулирования силы и вида пламени, можно добиться подходящих условий для ацетиленового сваривания,
- ацетилено-кислородная сварка отлично подходит для сваривания тонких стальных, медных, чугунных, латунных листов,
- после сваривания получается прочный и ровный шов. Но его прочностные характеристики можно увеличить при помощи применения проволок с легирующей сталью и другими добавками.
Важно! Если во время проведения ацетиленового сваривания производить регулирование температурных показателей нагрева, то это сможет защитить от деформирования конструкций и стыков. И одновременно с этим будет достигнута подходящие скоростные показатели сваривания.
Недостатки
Кислородная сварка с использованием ацетилена имеет некоторые негативные качества, среди которых можно выделить:
- При нагреве появляется большая зона с изменениями в качествах материала. Именно по этой причине данная технология не применяется в сфере машиностроения.
- Не рекомендуется использовать для сваривания изделий с толщиной больше 5 мм. В этих случаях стоит применять полуавтоматическую или ручную электросварку.
- Ацетиленовое сваривание не подходит для изделий высокоуглеродистого металла.
- При сваривании внахлест металл будет сильно деформироваться. Кроме этого будут возникать области с чрезмерным напряжением.
- Если сравнивать с электродуговыми методами сварки, то для этой технологии требуются большие финансовые вложения на материалы и оборудование.
Однако стоит учитывать, что использование ацетилена для резки и сварки металлов может привести к неприятным последствиям. Дело в том, что данный газ достаточно сильно взрывоопасен, и если во время его применения не соблюдать технику безопасности, то может возникнуть сильный взрыв, который может навредить здоровью или повлечь более серьезные проблемы.
Помимо несоблюдения правил безопасности, также сварщики часто выполняют неправильные действия при обратном ударе, а это основные действия, которые могут привести к авариям при сварке. Специалисты при работе с ацетиленом для сварки должны иметь навыки выше тех, которые требуются при проведении полуавтоматической и автоматической сварки.
Стоит отметить! Ацетиленовая технология лучше подходит для стыковых соединений деталей. А качество соединения напрямую зависит от качества и чистоты ацетилена и кислорода.
Кроме этого данный вид сваривания подходит только для тонкостенных изделий из металла. При помощи него не можно сварить только некоторые виды цветных металлов. А сам стык получается не таким красивым и надежным, как, к примеру, у газосварки.
Материалы для выполнения сварки с использованием газа
Технологический процесс с применением газовых материалов зависит от ряда причин и факторов. Основным и не изменяемым газом является кислород при технологически чистом виде. Предназначение состоит в активации процессов горения металлических деталей для соединения в последующем времени. Газ транспортируется, содержится под высоким давлением для продолжительной работы вне заправочной станции. Хранение, контакты с техническими маслами недопустимо, а также не рекомендуется использовать кислород под прямыми солнечными лучами.
Получение чистого кислорода происходит из обычного воздуха, для очистки используются специальные устройства. Кислород делится на категории, бывает высший, первый и второй сорта. Работа с материалами невозможна без сопутствующего кислороду газа. При большинстве случаев применяется ацетилен бесцветного типа. Ацетилен производится путем соединения воды с карбидом кальция, при определённых температурных воздействия взрывоопасен.
Ацетилен для сварки
Использование ацетилена обуславливается высокими температурными показателями при сварке соединений, более дешевые аналоги не дают возможности производить качественную работу из-за недостаточной температуры горения.
Проволока и флюс для выполнения сварки
Проволока используется для сварки газа, необходима для восполнения ячеек высвобождаемых соединений. Применение флюса и проволоки дает возможность создавать правильно сформированный шов, с необходимыми характеристиками. Чистота, отсутствие признаков коррозии на материале проволоки дает возможность выполнять качественное изделие, в отдельных случаях возможно использовать кусок того же самого материала, который подвергается сварке. Флюс обеспечивает защиту от окислов, других окружающих установленный метал воздействий.
Сварочный флюс
Пренебрегать использованием флюса для выполнения сварки возможно только при изготовлении материалов из углеродистой стали. Борная кислота, используемая в качестве флюса, наносится на детали из меди, магния или алюминия.
Оборудование для газовой сварки
Кроме используемых газов и баллонов, необходимо наличие других технологических элементов:
- Для газовой сварки применяют оборудование, как затвор водяного типа, обеспечивающий защиту от обратной тяги огня. Расположение происходит между емкостью с ацетиленом, газовым соплом.
- Редукторы используются для контроля уровня газа на выходе из баллона. Существуют различные модели, обратного или прямого действия. Модификации для работы со сжиженным газом подразумевают наличие рубцов внутри конструкции, что позволяет исключить вымерзание.
- Шланги специального типа используются для подачи газа к горелке. Маркировка происходит разным цветом в зависимости от максимального давления.
- Горелка необходима для смеси горючей смеси, последующего воспламенения газов. Различные модификации делятся на инжекторные и обычные типы. Также разделение происходит по мощности, необходимой при работе.
- Газовая сварка производится на обустроенном столе. Оборудуется столешницей для удобной, продуктивной работы. Аппарат для газовой сварки и резки должен соответствовать параметрам безопасности. Вытяжная вентиляция помогает сварщику, позволяет производить процессы с максимальной скоростью.
Газовая горелка
Оборудование для газовой сварки включает в себя огромный спектр приборов и механизмов. В совокупности оборудование позволяет проводить работы при удаленном от энергетических источников месте. Каждый вид оборудования обустроен под тип используемого газа при грамотном соблюдении техники безопасности.
Особенности
Перед тем как приступать к ацетиленовой сварке стоит изучить технологию данного процесса. Существуют некоторые важные особенности, от которых зависит качество и надежность сварных соединений.
Этот вид получил известность и востребованность благодаря простому получению ацетиленового газа и его дешевизне. Качественных характеристики соединения зависят от трех основных факторов — показателя мощности пламени, угла сварки, диаметра присадочной проволоки.
По этой причине стоит наиболее подробно рассмотреть основные особенности ацетиленовой технологии:
- Мощность пламени газовой горелки выбирается в соответствии со свойствами металла, который будет свариваться.
- Существует определенное правило, на которое стоит опираться при выборе мощностных параметров пламени. Толстое изделие обладает высокой теплопроводностью и температурой плавления, это значит, что для нее потребуется большая мощность пламени. А вот с тонкими изделиями проводится по-другому. Однако стоит помнить, что чем больше мощность пламени, тем выше будет расход газа.
- Показатели угла наклона сварки зависят от показателей толщины свариваемой детали. Для элементов с толщиной от 1 до 155 мм рекомендуется угол от 10 до 80 градусов.
- Угол наклона требуется увеличивать в зависимости от толщины заготовки.
- Чтобы изделие равномерно прогрелось, на начальном этапе сварочного процесса горелку нужно удерживать под углом в 90 градусов. При этом не имеет значения, какая толщина у детали.
- Обязательно нужно учитывать, что на качество соединения влияют параметры диаметра присадочной проволоки. Диаметр этого элемента также должен выбираться в соответствии с толщиной металлического изделия.
- Сварщики советуют при расчете диаметра проволоки использовать хитрое правило — для начала нужно узнать показатель толщины детали в мм, затем он разделяется пополам. К полученному результату прибавляется 1 мм, это и будет показатель диаметра присадочной проволоки.
- Горелка для сварки ацетиленом может водиться от себя или на себя. Если сварщик ее ведет от себя, то сначала должна двигаться горелка, а затем за ней должна идти присадочная проволока. Это позволит полностью разогреть металл и сформировать сварочную ванну.
Инструменты и материалы
Перед тем как приступать к сварке ацетиленом и кислородом, стоит рассмотреть какое оборудование должно применяться для данной технологии. Обычно для нее требуются доступные и относительно недорогие приборы.
Но все же чтобы во время процесса сваривания не возникло проблем и ошибок, стоит предварительно рассмотреть некоторые нюансы:
- раньше для получения ацетилена для сварки применялись генераторы. Однако с развитие современных технологий данные элементы заменили на баллоны, которые смогли намного облегчить процесс сваривания,
- баллон с газом всегда имеет белую окраску. Для поддержки горения применяется кислород баллонного типа. Перевозка баллонов выполняется при помощи специальных тележек,
- обязательно нужны газовые горелки для сварки ацетиленом, а также сопла. Но они могут быть разных размеров,
- если требуется сильное нагревание толстых металлических элементов, то в этих случаях рекомендуется применять наибольший номер с большим отверстием. Оно должно подавать достаточное количество газовой смеси в сварочную ванну и обеспечивать нормальное прогревание области стыка,
- дополнительно к горелке подсоединяются шланги с ацетиленом и газом,
- давление ацетилена и кислорода при сварке регулируется при помощи редукторов. Они защищают баллон от обратного удара,
- необходима присадочная проволока. В зависимости от вида свариваемого материала она может быть выполнена из стали или из металлов с добавлением легирующих добавок.
Если подготовить все вышеперечисленные элементы и материалы, то можно будет получить прочное и износостойкое соединение металлических деталей. Главное запомнить важные особенности и нюансы процессе.
И не стоит забывать, что ацетилен используется не только для сварки, но и для резки металлов. Однако работать с этим газом должны опытные специалисты, которые знают правила технологии. Все таки этот вид сваривания требует максимальной точности и соблюдения важных мер техники безопасности.
Газовая сварка ацетиленом и кислородом. Технологический процесс газовой сварки.
Технология газовой сварки.
Газовая сварка осуществляется путем нагрева газовой горелкой соединяемых поверхностей до перехода металла в жидкое состояние.
При газовой сварке горючий газ сжигается в струе кислорода, и пламя направляется на свариваемое место металла. Горючий газ и кислород по гибким шлангам подводятся в сварочную горелку и смешиваются в ней. По выходе из горелки смесь воспламеняется и дает высокую температуру.
В качестве горючих газов наибольшее применение получил ацетилен. Ацетилен для сварки образуется в особых аппаратах-генераторах, в которых карбид кальция под действием воды разлагается на ацетилен и гашеную известь. Генераторы устанавливаются недалеко от места работы, и ацетилен из них поступает по гибким шлангам к сварочной горелке под давлением от 100 до 150 мм ртутного столба.
Давление газа при газовой сварке.
Рис. 1. Установка газовой сварки:
1 — генератор, 2 — баллон с кислородом, 3 — редуктор, 4 — шланг, 5 — горелка, 6 — пруток (присадочный), 7 — изделие.
На рис. 1 представлена принципиальная схема установки для газовой сварки металла. Кислород доставляется к месту работы в стальных баллонах, в которых он находится под давлением до 150 ат. Баллоны окрашиваются в голубой цвет. Кислород из баллона через редуктор, который снижает давление газа до 3 ÷ 10 ат, по второму шлангу подводится в газовую горелку. При отсутствии генератора ацетилен может быть получен с ацетиленовых заводов в баллонах. Ацетиленовые баллоны окрашиваются в белый цвет.
Оборудование для газовой сварки.
Сварочная горелка (рис. 2) имеет два штуцера 1 и 2 для надевания шлангов, подающих в горелку кислород и ацетилен, запорные краны 3 и 4 для пуска обоих газов и сменный наконечник 5. Размер наконечника зависит от расхода газа в единицу времени и обозначается номерами от 1 до 6. Чем толще свариваемое изделие, тем больше расход ацетилена и тем больший размер должен иметь наконечник.
Рис. 2. Газовая горелка для сварки:
1, 2 — штуцеры, 3, 4 — краны, 5 — горелка.
Газовая сварка пламя.
Пламя горелки регулируется во время работы. Оно должно быть нейтральным, так как избыток кислорода вызывает окисление сварочного шва, а избыток ацетилена — его науглероживание. И то и другое вредно отражается на качестве шва.
Металл для заполнения сварочного шва получается от расплавления присадочного прутка.
При сварке горелке сообщают небольшое поступательно-колебательное движение вдоль шва. Этим достигается лучшее соединение свариваемых деталей.
Левый способ газовой сварки. Правый способ газовой сварки.
Сварка разделяется на левую и правую. При левой сварке пламя горелки движется справа налево, позади сварочного прутка. При правой сварке пламя горелки движется впереди сварочного прутка Правая сварка экономичнее левой и дает более качественный шов
Дефекты сварочного шва.
Наиболее часто встречающиеся дефекты сварочного шва — непровар, шлаковые включения, а также перегрев шва металла.
Газовая сварка чаще всего применяется при сварке низкоуглеродистых и специальных сталей небольших толщин, при сварке труб и изделий из цветных металлов, при пайке твердым припоем.