Газовая сварка металла

Изучение оборудования и технологии

Газовой сварки и резки металлов

Газовая сварка и резка металла являются одними из существенных производственных процессов, применяемых в строительстве, при прокладке трубопроводов и на большинстве промышленных предприятий различных отраслей народного хозяйства, а также для соединения тонкостенных конструкций из листовых материалов и трубопроводов при толщине стенки 3 мм и менее. Газовая сварка находит большое применение на заводах, в ремонтном производстве, при монтажных и демонтажных работах, исправлении дефектов чугунного и стального литья. Газовую сварку используют для изготовления и ремонта деталей из стали, чугуна, латуней, бронз, алюминиевых и магниевых сплавов. Газокислородную резку применяют только для сталей. Газовая сварка и резка металла дороже электрической сварки в виду дороговизны применяемых газов.

Существенный недостаток газовой сварки и резки – взрывоопасность. Для предупреждения взрывов необходимо строго соблюдать правила техники безопасности.

Газовая сварка и резка металла основана на использовании теплоты, получаемой от сгорания, горючего газа в смеси с кислородом. Однако между этими двумя операциями есть существенные различия, состоящие в том, что при сварке непрерывно используется пламя горючих газов, расплавляющее кромки заготовок и присадочный материал, а при резке металла это пламя используется для разогрева металла, а затем в место реза подается кислородная струя, в которой сгорает металл. Конструктивно отличается и резак от газовой горелки. В качестве горючих газов, совместно с кислородом для разных случаев сварки и резки применяют ацетилен, природный газ, пропан, пары керосина. Оборудование для газосварки и резки характеризуется сравнительной простотой.

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.

Ацетиленполучают 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.