Газовая сварка - Технология газопламенной сварки

Подробности

Опубликовано 25.05.2012 15:52

Просмотров: 24269

При ручной газопламенной сварке применяют два способа: правый и левый. Сварку левым способом ведут справа налево, сварочное пламя направляют на еще не сваренные кромки деталей, присадочную проволоку перемещают впереди пламени. Этот способ применяют при сварке тонких и легкоплавких метал. Левый (а) и правый (б) способы лов. Кромки деталей перед газопламенной сварки расплавлением подогреваются, их легче оплавлять, сварщик хорошо видит свариваемый стык и ванну. Внешний вид шва получается лучше. Сварку правым способом выполняют слева направо, пламя направляют на уже сваренный шов, присадочную проволоку перемещают вслед за горелкой. Этот способ обеспечивает лучшую защиту сварочной ванны от кислорода и азота воздуха, так как хвостовая часть ванны и кристаллизующийся металл закрыты восстановительной зоной пламени. Обеспечивается замедленное охлаждение металла в процессе кристаллизации. В результате повышается качество шва. Теплота пламени рассеивается меньше, чем при левом способе. Поэтому угол разделки толстых кромок можно делать не 90°, а 60...70°. Это уменьшает количество наплавляемого металла и коробление деталей, а также увеличивает производительность сварки на 20...25 %. Расход газов при правом способе на 15...20 % меньше, чем при левом. Правый способ применяют при сварке деталей с толщиной кромок более 5 мм и при сварке металлов с большой теплопроводностью. При толщине свариваемых кромок меньше 3 мм производительнее левый способ. Для сварки деталей толщиной более 5 мм правым способом применяют прием, который называют способом сварки пламенем повышенной мощности. Для этого наконечник горелки выбирают мощностью в два раза большей, чем обычно, и устанавливают науглераживающее пламя с избытком ацетилена в 7... 10 %. Кромки нагревают до начала оплавления, при этом их верхний слой обогащается углеродом, что понижает температуру его плавления до 1200 °С. Как только кромки начнут оплавляться (потеть), в их стык вводят нагретую до плавления присадочную проволоку. Жидкий присадочный металл растворяет науглероженный верхний слой кромок и образует сварное соединение. Кромки оплавляются на небольшую глубину, иначе получится хрупкий науглероженный слой металла. Этот прием обеспечивает высокую производительность сварки, но требует высокой квалификации сварщика. Для формирования шва большое значение при любом способе газопламенной сварки имеют траектории движения мундштука горелки и конца присадочной проволоки (рис. 40). Это могут быть поперечные зигзагообразные или спиралеобразные движения, проволока и мундштук могут двигаться одинаково или по-разному, но во всех случаях характер этих движений выбирают таким, чтобы обеспечить равномерное оплавление свариваемых кромок и перемешивание металла ванны. Выбирая движения проволоки и мундштука горелки, управляют формированием шва. К параметрам режима газопламенной сварки относятся: мощность пламени, его состав, диаметр присадочной проволоки, ее расход. Выбор режима сварки зависит от теплофизических свойств металла, размеров и формы свариваемой детали, способа сварки и положения сварного шва в пространстве. Мощность пламени М, л/ч, пропорциональна толщине свариваемого металла S, мм: М - Кт S. Коэффициент пропорциональности Кт - это удельный расход ацетилена в л/ч, необходимый для сварки данного металла толщиной 1 мм. Он установлен опытным путем и равен, например, для углеродистой стали, чугуна и латуни - 100... 130 л/ч, для легированной стали и алюминиевых сплавов - 75 л/ч, для меди - 150...200 л/ч. Определив требуемую мощность пламени, подбирают соответствующий этой мощности наконечник горелки. Состав пламени определяется соотношением расхода кислорода к расходу горючего газа. Его устанавливают по внешнему виду пламени. Диаметр присадочной проволоки d, мм, для сталей можно определять в зависимости от толщины S свариваемых кромок: для левого способа сварки d = (.+1)/2, а для правого - d = SI2. Масса присадочного металла, требуемая для сварки одного погонного метра шва, пропорциональна квадрату толщины кромок: Коэффициент Кп при сварке кромок толщиной до 5 мм принимают для сталей 12, для меди 18, для латуни 16 и для алюминия 6,5. Если толщина кромок больше 5 мм, эти значения КП надо уменьшить на 20...25 %. Вытекающая из мундштука горелки газовая смесь оказывает механическое давление на сварочную ванну и влияет на форму шва, оттесняя металл к краям ванны и отбрасывая его в хвостовую часть. При большой мощности пламени скорость истечения газа из мундштука большая, пламя становится жестким, металл может выдуваться из ванны, шов ослабляется, могут быть подрезы. Слишком мягкое пламя может привести к Рис. 41. Выбор наклона обратным ударам. мундштука горелки Кроме скорости истечения газа давление в зависимости от пламени на ванну зависит от угла на толщины свариваемой клона горелки к поверхности свариваемой детали. Этот угол выбирают в зависимости от толщины свариваемых кромок (рис. 41). Чем он больше, тем больше давление и тем быстрее прогреваются кромки. Поэтому сварку тонких листов нужно производить с малым углом наклона, толстых - увеличивая этот угол. Наклон присадочной проволоки обычно составляет 30...40° к поверхности детали. Конец проволоки из пламени при сварке выносить нельзя. Это увеличит окисление металла. Пламя горелки нужно направлять на стык деталей так, чтобы свариваемые кромки находились в восстановительной зоне пламени. Ядро пламени не должно касаться металла - это вызовет науглераживание шва и может привести к обратным ударам. Собранные детали с предварительно зачищенными кромками соединяют короткими швами - прихватками, чтобы зафиксировать детали в заданном положении и обеспечить постоянный и равномерный зазор между ними. Прихватки в зависимости от толщины соединяемых кромок могут иметь длину от 5 до 30 мм, шаг прихваток может быть от 50 до 500 мм. Выполняют их на тех же режимах, что и сварку. Во время сварки во избежание непроваров нужно тщательно разваривать прихваточные швы. При сварке длинных прямолинейных швов в любом пространственном положении для уменьшения деформаций применяют ступенчатую и обратноступенчатую Рис. 42. Порядок наложения сварку. Для этого стык деталей длинных швов при сварке листов: разбивают на участки, которые а - обратноступенчатая сварка сваривают в заданной последовательности от кромки; б - ступенчатая сварка. При сварке от середины; 1...4- порядок каждого последующего участка наложения участков шва а - сверху вниз; б -снизу вверх; г - сварка двойным швом предыдущий перекрывают на 10...20 мм. Нижние швы выполняют без затруднений любым способом. Это положение обеспечивает хорошее формирование шва за счет силы тяжести. Вертикальные швы при малой толщине кромок выполняют сверху вниз правым и снизу вверх левым способом (рис. 43). При сварке металла толщиной до 20 мм вертикальные швы можно выполнять двойным валиком по зазору, равному половине толщины металла без разделки кромок. Процесс ведут снизу вверх два сварщика. Горизонтальные швы выполняют правым способом. Мундштук горелки располагают снизу, а присадку - сверху ванны, которая формируется под углом к оси шва. Это помогает удерживать металл ванны от стекания. Труднее сваривать потолочные швы. В этом случае надо нагреть кромки деталей до начала оплавления и в этот момент ввести в образующуюся ванну присадочную проволоку. Ее конец быстро оплавляется. Металл удерживается в ванне давлением газов пламени. Многослойная сварка деталей толщиной более 5 мм при любом пространственном положении стыка дает меньшую зону нагрева, обеспечивает отжиг нижележащих слоев. Выполнять многослойный шов лучше короткими участками, стыки валиков в различных слоях не должны совпадать. Каждый предыдущий слой перед наплавкой последующего нужно зачищать.

Газопламенной сварке подвергают детали из серого чугуна. В нем углерод находится в форме пластинчатого графита и только часть его - в виде цементита Fe3C. Это делает его менее хрупким. Газопламенную сварку чугуна в основном применяют для ремонта литых изделий. Одна из главных трудностей сварки чугуна - возможность его отбеливания и появления структур закалки из-за быстрого охлаждения после сварки. В местах закалки и отбеливания металл имеет высокую твердость и плохо обрабатывается. Чугун малопластичен, при сварке склонен к трещинам, быстро кристаллизуется, поэтому газы не успевают выходить из ванны - образуются поры. Перед сваркой чугунные изделия подогревают до температуры 300...400 °С (горячая сварка) в печи или газовой горелкой. Можно сваривать и без подогрева (холодная сварка), но тогда отбеливания не избежать. В качестве присадочного материала применяют чугунные прутки длиной 400...700 мм и диаметром 6... 12 мм. Чтобы в наплавленном металле образовалась структура серого чугуна, в присадке должно быть 3...3,5 % кремния. В качестве флюса применяют буру. Сваривают чугун нормальным пламенем мощностью 100...120 л/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Чтобы избежать пористости и зашлаковок, нужно перемешивать сварочную ванну концом присадочного прутка. После сварки надо обеспечить медленное охлаждение чугунной детали. Лучше отжигать детали в печи, охлаждая их вместе с печью. Можно засыпать горячие после сварки детали асбестом или древесным углем - это замедляет их охлаждение. При горячей сварке с помощью замедленного охлаждения удается получать качественные швы со структурой серого чугуна. Чугун с помощью газового пламени можно паять латунью Л62. Этот процесс называют также сварко-пайкой. Паять можно без предварительного подогрева или с местным подогревом зоны соединения. Применяют пламя с небольшими избытком кислорода мощностью 75 л/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. Кромки детали нагревают до красного каления, а затем на них наносят флюс из 70 % прокаленной буры, 20 % поваренной соли и 10 % борной кислоты. Можно применять только буру или ее смесь с борной кислотой в равных количествах. После этого присадочным прутком натирают кромки, чтоб залудить их, а затем заполняют расплавленной латунью разделку или зазор. Вместо латуни можно применять проволоку из электролитической меди. Медь и ее сплавы также можно сваривать газовым пламенем. Медь имеет высокую теплопроводность и поэтому требует большого расхода тепла. При толщине кромок детали более 5 мм лучше применять предварительный подогрев. Сваривают медь нормальным пламенем с 11 мощностью 150...200 л/ч ацетилена на 1 мм толщины детали. Прихватывать деталь нельзя, так как при сварке места прихваток перегреваются, металл становится хрупким, возможны трещины. Присадочный ^ материал - медная проволока марок Ml или М2. Для толщины кромок более 5 мм лучше, если в проволоке будет до 0,2 % фосфора и 0,2...0,3 % кремния, которые хорошо раскисляют медь. Перед сваркой на кромки наносят флюс - смесь буры с борной кислотой, а в процессе 5 сварки в этот флюс периодически опускают нагретый конец присадочной проволоки. Сварку надо вести быстро, не допуская перерывов при наложении шва. Ядро пламени должно быть на расстоянии I 3...6 мм от поверхности сварочной ванны. Мундштук горелки должен быть почти под прямым углом к поверхности детали. Медь жидкотекуча, поэтому для предупреждения вытекания металла из зазора с обратной стороны стыка деталей нужно устанавливать прокладки из нетеплопроводного материала, например из графита, керамики. При сварке латуни главная трудность - испарение входящего в ее состав цинка. Пары цинка ядовиты, выходя из металла ванны вместе с водородом, образуют поры. Латунь склонна к горячим трещинам. Сваривают латунь окислительным пламенем (до 30...40 % избытка кислорода), мощностью 100... 120 л/ч ацетилена на 1 мм толщины детали. Избыточный кислород образует на поверхности ванны пленку из окиси цинка, которая мешает испарению цинка. Кроме того, кислород связывает водород в пламени, он меньше растворяется в металле. Относительно низкая мощность пламени уменьшает перегрев металла и испарение цинка. Для этого же ядро пламени должно быть на расстоянии 10... 15 мм от сварочной ванны. Пламя нужно направлять на присадку, в качестве которой применяют проволоку из латуни J1K62-05. Диаметр ее выбирают равным толщине металла, но не более 9 мм. При сварке применяют такие же флюсы, как и для меди. Сварку латуни нужно вести быстро, без перерывов, в один проход. Бронзу сваривают газопламенной сваркой, в основном при исправлении дефектов литья. Главная трудность при этом - выгорание олова щ и других легирующих элементов. Горячая бронза малопрочна и хрупка, поэтому детали при сварке надо хорошо закреплять. Присадочный металл - литые бронзовые стержни диаметром 5...8 мм и длиной 400...500 мм, близкие по химическому составу свариваемому металлу. Сварку ведут с такими же флюсами, как для меди, пламя применяют нормальное с мощностью 125... 175 л/ч ацетилена на 1 мм толщины детали. Чтобы не было трещин, перед сваркой детали нагревают до температуры 450 °С. Оловянистые и малокремнистые бронзы после сварки отжигают при температуре 450...500 °С. Детали из никеля и его сплавов сваривают нормальным или слегка науглераживающим пламенем мощностью 140...200 л/ч ацетилена на -7П 1 мм толщины металла. Сварку ведут правым способом восстановительной зоной пламени, расстояние от конца ядра до поверхности металла 3...4 мм. Диаметр проволоки принимают равным половине толщины металла. Сваривать никель можно без флюса, но для ответственных деталей применяют флюс, состоящий из 30 % буры, 50 % борной кислоты и по 10 % хлористого натрия и фтористого калия. Можно применять только буру или ее смесь с борной кислотой. Свинец имеет низкую температуру плавления (327 °С), но образует окисел РЬО, плавящийся при температуре 850 °С. Это создает основную трудность при сварке. Газопламенную сварку свинца ведут левым способом при мощности пламени 15...20 л/ч ацетилена на 1 мм толщины металла. В качестве присадочного металла применяют полоски свинца или проволоку диаметром от 3 мм при толщине кромок деталей 0,8...1,2 мм до 10... 12 мм при толщине кромок 4...8 мм. Для удаления окисной пленки применяют флюс, состоящий из равных частей канифоли и стеарина.