Технология ацетиленовой сварки: способы и оборудование

Ацетиленовая сварка – это наиболее популярный способ газопламенного соединения. Технология имеет богатую историю, поэтому оборудование для выполнения работ не отличается высокой технологической сложностью.

Особенности

Главным отличием газовой сварки от электродуговой, является технология образования шва. Для достижения необходимого температурного порога используется смесь кислорода и горючего газа, в роли которого, как правило, выступает ацетилен.

Качество выполненных работ зависит от следующих параметров:

1. Сила пламени горелки. Данный параметр подбирается исходя из типа материалов и требуемой глубины проварки.
2. Угол расположения горелки, относительно свариваемой плоскости. Он также зависит от толщины свариваемых элементов. Угол наклона растет с увеличением глубины проварки.
3. Величина сечения присадочного материала. Метод расчета необходимого сечения достаточно прост: он равен половине толщины деталей плюс 1 мм. Например, для кислородной сварки элементов толщиной 6 мм нужен прут на 4 мм.

Принцип

Действие сварки ацетиленом и кислородом основано на выделении огромного количества энергии, в процессе их сгорания.

Преимущество ацетилена заключается в том, что помимо водородных связей, он обладает тройной связью между атомами углерода, которая отличается слабой устойчивостью и высокой энергоемкостью.

Данный газ синтезируют путем взаимодействия карбида кальция с водой, который, в свою очередь, получают при прокаливании оксида кальция коксом.

Технология сварки

Сварка ацетиленом начинается с подачи горючего газа. Для этого необходимо постепенно откручивать запорный вентиль до появления специфического запаха, после чего поджигать горелку. Затем открывают подачу кислорода, регулируя давление до тех пор, пока не образуется пламя ровного синего цвета.

[stextbox id=’info’]На магистральных каналах подачи газа должны быть установлены специальные редукторы. Для получения качественной смеси уровень давления кислорода не должен превышать 2 бар, а ацетилена – 4 бар. В противном случае смесь не будет справляться со своими функциями.[/stextbox]

Ацетилен используют для сварки и резки металлов различного типа: при работе с черным металлом и сплавами на его основе, применяют нейтральный тип пламени, который характеризуется следующими визуальными параметрами:

1. Ядро. Находится рядом с краем горелки. Имеет яркий голубой цвет. В некоторых случаях, в зависимости от чистоты смеси, может иметь зеленый оттенок, разной степени насыщенности.
2. Восстановительное пламя. Граничит с ядром. Характеризуется бледным голубым цветом. Благодаря достаточной температуре считается рабочей областью.
3. Факел. Располагается в верхней части пламени. Данный участок обладает наиболее высокими температурными показателями. Применяется для выполнения работ по сварке и резке.

Существует несколько типов пламени, которые будут рассмотрены ниже. Нейтральный тип является наиболее популярным, одного его необходимо правильно отрегулировать, в зависимости от характера работ.

Оранжевый оттенок факела говорит о том, что в металл будет поступать большое количество углерода, что недопустимо для большинства сварочных соединений.

Способы сваривания

Существует два метода выполнения работ:

1. На себя. В этом случае ведущую роль играет сварочная горелка – она движется впереди, разогревая область соединения до рабочей температуры. Следом подают присадочным материал, направляя его внутрь зоны расплава. Следите за стабильностью движения электрода – от этого зависит качество работ. Горелку необходимо перемещать круговыми движениями, плавно следуя вдоль шва.
2. От себя. Данный способ применяют при работе с толстостенными материалами. В этом случае пруток движется перед горелкой. Плавление базовой поверхности и электрода происходит одновременно. Они смешиваются в зоне расплава, взаимно проникая друг в друга. От интенсивности этого процесса зависит прочность шва.

[stextbox id=’info’]Процесс взаимного проникновения металлов выглядит не очень зрелищно, однако при соблюдении всех технологических требований, параметры прочности шва будут превышать аналогичные способы соединения.[/stextbox]

Плюсы и минусы

Технология ацетиленовой сварки обладает следующими преимуществами:

1. Энергетическая независимость. Для выполнения работ не требуется электричество, что позволяет выполнять их в любой точке земного шара.
2. Плавная регулировка температурного воздействия. Выполняется путем изменения угла наклона газовой горелки.
3. Точность. Регулировка расстояния между факелом и рабочей плоскостью позволяет выполнять работы без прожогов.
4. Мобильность. Сварочное оборудование, включая генератор, не занимает много места. В случае необходимости полный комплект перемещается силами одного человека.

На этом положительные стороны заканчиваются. К недостаткам относят:

1. Низкая производительность. По сравнению с прочими методами соединения, например, сваркой полуавтоматом.
2. Высокая сложность работ. Специалист должен обладать высокой квалификацией. По этой причине технологию используют преимущественно на предприятиях. Случаи выполнения работ дома, своими руками, очень редки.

Используемое оборудование

 

Для выполнения работ понадобятся следующие инструменты и материалы:

1. Резервуар для хранения кислорода. Емкость зависит от условий сварки.
2. Резервуар для хранения ацетилена. Стандартный объем ацетиленового баллона составляет 10 литров.

[stextbox id=’info’]В некоторых ситуациях заправка баллонов ацетиленом невозможна или затруднительна. В этом случае используют специальные ацетиленовые генераторы. Данные аппараты синтезируют горючий газ путем смешивания карбида кальция с водой. Ввиду высокой пожарной опасности, их конструкция подчиняется требованиям ГОСТов.[/stextbox]

3. Редукторы для регулировки давления газов.
4. Подводящие рукава. Для каждого типа газа существуют отдельные виды соединений.
5. Горелка. Рабочий инструмент, величина которого зависит от порядкового номера. Наибольшая горелка имеет пятый номер, а самая маленькая – нулевой.

Для повышения надежности, а также исключения возможности ошибок при монтаже, сварочную систему делят на кислородную и ацетиленовую часть, которые красят в разные цвета.

Расходные материалы

Основным расходным материалом является горючий газ. Для выполнения работ чаще всего используют ацетилен, однако допустимо использование и других элементов:

• водород;
• метан;
• пропан;
• пары керосина.

Помимо летучих углеводородов требуются следующие материалы:

1. Кислород. Техническая разновидность необходима для достижения рабочей температуры. Существует три сорта, которые отличаются степенью чистоты.
2. Присадочный материал. Выпускается в виде электродной проволоки или коротких прутков. Отличается температурой плавления, которая должна быть ниже, чем у базовой детали.
3. Флюс. Специальные пасты или порошки защищают зону расплава от окисления.

Горелка

Хорошая горелка – залог качественного соединения. Поскольку она контактируют с открытым огнем, ее изготавливают из специальных термостойких материалов.

Номер наконечника свидетельствует о величине отверстия наконечника.

Перед выполнением работ необходимо убедиться, что наружный и внутренний диаметры мундштуков имеют одинаковые размеры.

Технологический процесс

Рассмотрим основные особенности процесса.

Выбор сварочного пламени

Технологический процесс предусматривает использование трех типов пламени, которые напрямую влияют на качественные характеристики шва:

1. Нейтральный. Данный тип и его строение было описано выше.
2. С избытком ацетилена. Его называют науглероживающим. Применяют при работе с металлами повышенной твердости, а также магниевыми сплавами.
3. С избытком кислорода. Другое название – окислительное пламя. Незаменимо при проведении разделки металла, а также создания неразъемных соединений с латунными сплавами.

Металлургические процессы

Под действием ацетиленовой сварки происходят следующие металлургические процессы:

• Образуется зона расплава.
• В точке контакта концентрируется тепловая энергия.
• Происходит расплавление и охлаждение металла.

[stextbox id=’info’]При электродуговом соединении поверхность охлаждается интенсивнее.[/stextbox]

• Расплавленный металл перемешивается с газовой смесью, что обеспечивает гладкую поверхность будущего шва. При взаимодействии происходит химическая реакция, которая восстанавливает железо, никель и прочие металлы.
• Металлы с повышенным сродством к кислороду, активно окисляются.

Структурные изменения

По сравнению с прочими способами соединения, зона влияния, при проведении газосварки, гораздо выше. Благодаря этому имеется возможность производить работы с толстостенными элементами.

Структура металла, расположенная рядом со швом, после температурного воздействия, приобретает крупнозернистую структуру.

Зона предварительного расплава – наиболее слабая часть поверхности. Она подвержена деформациям и характеризуется слабой устойчивостью к механическим воздействиям.

Для снижения негативных эффектов выполняют предварительную подготовку поверхности, отжигая соединяемую плоскость и присадочную проволоку.

Режимы для некоторых металлов

От физических параметров базовой поверхности зависит подбор необходимых параметров, например:

1. Углеродистая сталь. Рекомендуется только для низкоуглеродистых сталей на средней или малой силе пламени.
2. Легированная сталь. Высокая прочность данного материала проводит к тому, что под действием высокой температуры детали подвергаются значительной деформации.
3. Чугун. Специалисты рекомендуют использовать нейтральный тип пламени. В противном случае в зоне контакта будет образовываться белый чугун, который отличается хрупкой структурой.
4. Медь. Физические параметры данного материала требуют большего количества тепла, чем для прочих типов металла. При соединении медных элементов зазор между кромками должен отсутствовать, либо быть минимальным.
5. Латунь. Этот сплав поддается обработке только под действием газосварки, за счет снижения коэффициента испарения цинка из контактной зоны. Для этого увеличивают массовую долю ацетилена в смеси до 35 %.
6. Бронза. Характеризуется интенсивными окислительными процессами, потому все работы с данным сплавом проводят только восстанавливающим типом пламени. В качестве присадочного материала используют только соответствующий сплав.

Правила безопасности

Рассматриваемая технология имеет уровень повышенной опасности. Начинающие сварщики ошибочно полагают, что для безопасного выполнения работ достаточно знать, какую окраску наружной поверхности должен иметь ацетиленовый баллон. Основные требования техники безопасности содержат следующие пункты:

1. При наличии ацетиленового генератора необходимо строго соблюдать правила его эксплуатации.
2. Карбид кальция хранят в сухих помещениях с функционирующей системой вентиляции. Вскрытие упаковки выполняют специальным инструментом с медным покрытием, во избежание образования искр.
3. Запрещена эксплуатация генератора без предохранительного водяного затвора.
4. Строго соблюдайте правила хранения и перемещения баллонов. Они должны быть укомплектованы защитным колпаком, манометром и редуктором для регулировки расхода газа.
5. Все емкости, работающие под давление, должны периодически проходить освидетельствование. Запрещено использовать оборудование с видимыми механическими повреждениями.
6. Все работники должны иметь средства индивидуальной защиты, перечень которой регулируется нормативными документами по охране труда.
7. При работе в колодцах и прочих объектах, находящихся ниже уровня поверхности, необходимо обеспечить устройствами для принудительной вентиляции.

[stextbox id=’alert’]В случае возникновения пожара следует немедленно удалить из помещения все емкости с ацетиленом. Если пламя идет из баллона, нужно закрыть баллон с помощью ключа. Все процедуры по борьбе с огнем проводятся с безопасного расстояния. Специалисты рекомендуют использовать огнетушители с наполнителем на базе азота.[/stextbox]

Заключение

Ацетиленовая сварка пользуется огромным спросом при сварке тонкостенных труб и прочих элементов малой толщины. Популярность технологии обусловлена простотой заправки баллонов ацетиленом, а также низкой себестоимостью работ. Процесс характеризуется повышенной пожарной опасностью, поэтому рекомендуем строго соблюдать все требования правил промышленной безопасности.

[stextbox id=’info’]Сварщик 6-го разряда Сидоров Дмитрий Русланович, опыт работы – 17 лет: «Ацетиленовой сваркой начал заниматься через год, после получения первых корочек, разрешающих эксплуатировать сварочное оборудование. До этого работ варил только выпрямителем и полуавтоматом. Научился достаточно быстро – самая главная проблема была в правильной настройке пламени горелки и контролем над равномерностью прогрева».[/stextbox]