1.1.1. ГАЗОВАЯ СВАРКА (G-)

Принцип сварки

Расплавление металла при газовой сварке происходит под воздействием локализо­ванного газо-кислородного или газо-воздушного пламени (рис. 1.1). Из различных температурных областей факела наибольший интерес представляет область, располо­женная в зоне сварки (рис. 1.2) [1—3].

СВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМ

2 І

Рис. 1.1. Принцип сварки:

4 — присадочный материал; 2 — кисло* род; 3 — горючий газ

СВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМРис. 1.2. Распределение температуры В пламени при газовой сварке:

1 — температурная кривая пламени; 2 —> ядро пламени и светящаяся оболочка; 3 зона сварки; 4 — факел; 5 — изделие

Границы применимости

Толщина свариваемых материалов: применение газовой сварки экономически целесообразно для материалов толщиной до 10 мм.

Группы материалов: углеродистые и легированные стали/стальное литье, серый чугун, цветные металлы.

Область использования: сварка тонкостенных металлических

изделий, сельскохозяйственное и транспортное машиностроение, монтаж и ремонт трубопроводов.

Параметры: скорость плавления стали 0,2—0,5, алюминия 0,15—0,2 кг/ч. Выбор характеристики пламени: нейтральное пламя (соот­ношение горючий газ : кислород = 1 : 1) применяют при сварке стали, окислитель­ное пламя (избыток кислорода) — при сварке латуни, восстановительное пламя (избыток горючего газа) — при сварке алюминия и алюминиевых сплавов.

Положение шва при сварке: нижнее, горизонтальное, горизон­тальное на вертикальной поверхности, полупотолочное, потолочное, вертикальное (снизу вверх и сверху вниз).

Скорость сварки:

Толщина свариваемого материала s, мм…. 0,2—0,5 2 6 10

Скорость сварки vs, см/мин……………………………………. 70 50 30 24

Расход сварочных материалов.

Расход горючего газа (табл. 1.1): при толщине материала s= 1 мм 100 л/ч ацетилена (из 1 кг карбида кальция получают 300 л ацетилена; для полного раз­ложения 1 кг карбида кальция необходимо 10 л воды).

Расход сварочной проволоки при газовой сварке в зависимости от толщины металла (при V-образной разделке кромок с углом раскрытия 50°);

Толщина свариваемого мате­риала s, мм 1 2 3 4 6 8 10

Расход проволоки mD> г/м……………. 15 35 60 110 230 440 680

ГОРЮЧИЕ ГАЗЫ ДЛЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ

Параметр

Ацетилен

С2Н2

Бытовой

газ

Водород Н2

Пропан

С3н8

Мощность пламени, кДж/(см2с) …….

45

13

14

11

Температура пламени при использовании кислоро­да, °С. ………………………………………..

3200

2000

2100

2750

Концентрация, обеспечи­вающая воспламенение, % (объемн.):

на воздухе…………………….

2,8—82

6,5—35

4,1—75

2,1—9,5

? в кислороде……………………

2,8—93

4,5—95

3,0—45

Минимальная температура воспламенения в кислоро­де, °С…………………………………………

300

450

450

490

Плотность, кг/м3………………..

1,171

0,680

0,090

2,004

Условия хранения….

В стальном

Отбор из

В стальном

В стальном

баллоне

городской

баллоне

баллоне

Цвет маркировки баллона

под дав­лением до 1,5 МПа Желтый

сети

под дав­лением до 15 МПа Красный

Красный

Максимально допустимый отбор газа из баллона: ацетилена 1000, кислорода 10 000 л/ч из каждого баллона.

Рабочие давления, регулируемые манометром ре­дуктора: для ацетилена 0,02 МПа, для кислорода 0,25—0,35 МПа. Гранулометрия зерен карбида (по TGL 11649/01):

Группа Размер

зерен

карбида, мм

Пылевидный……………………………………. <4

Мелкозернистый…………………….. 4—7

7—16

16—25

Крупнозернистый…… 25—50

50—80

Рекомендации по подготовке кромок —табл. 1.2. Оборудование

Для выполнения газовой сварки используют сварочные устройства, установки для выработки ацетилена, сварочную арматуру и вспомогательное оборудование (табл. 1.3-1.6).

Ориентировочные параметры, используемые при проектировании стальных трубопроводов для кислорода и ацетилена и установок для централизованного газо­снабжения, а также для определения требуемых размеров распределительных уст­ройств, приведены в литературе [6].

Выбор основных присадочных материалов, термообработка

Для групп материалов, указанных в п. 1.1.1, выбор основных и присадочных мате­риалов при сварке сталей производится по табл. 1.7. Свойства (химический состав и параметры прочности) приведены в табл. 1.8. Параметры сварки стального литья

ж*

Рекомендации по подготовке свариваемых кромок при газовой сварке

 

Тип разделки
кромок

 

Область применения

 

Ісполнение

 

Встык с отбортовкой кромок, s до 2 мм. Преимущественно без присадочного материала

Встык кромок, s = 2-і-5 мм, Ь = = 2 мм

 

___ to;

 

Изделия массового производ­ства, металлические листовые и объемные

Транспортное м а ши н ос трое­

ние, штампованные и выруб­ленные ножницами детали

 

СВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМ

а

 

Встык с V-образной разделкой кромок, 5-у 10 мм, а = 50°, b — 3 мм

 

Монтаж трубопроводов, ре­монтные работы

 

Транспортное машиностроение Ремонтные работы

 

В торец, s до 4 мм

 

В торец с V-образной раздел^ кой кромок, s > 3 мм, а= 50°

 

СВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМ

СВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМСВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМ

СВАРКА ПЛАВЛЕНИЕМ 

Наименование

Г рануло — метрия карбида, мм

Параметры установки

Стационарный ацетиленовый генератор высокого давления типа «карбид на воду» для мелкозернистого карбида HES 25

4-7

Производительность при длитель­ной работе 25 м3/ч ацетилена. За­грузка карбида 200 кг

Ацетиленовый генератор высо­кого давления типа «карбид на воду» IHE 15

4-7

Производительность при длитель­ной работе 5 тыс. л/ч ацетилена. Загрузка карбида 15 кг

Ацетиленовый генератор высо­

сл

0

1

Оо

О

«Rekord 2,5 kg» — производитель­

кого давления. Тип:

«Rekord 2,5 kg», «Rekord 5,0 kg»

ность при длительной работе 1250 л/ч ацетилена. Загрузка кар­бида 2,5 кг. «Rekord 5,0 kg» — про­изводительность при длительной работе 2500 л/ч ацетилена. Загруз­ка карбида 5,0 кг

ТАБЛИЦА 1.5

ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ АРМАТУРА ДЛЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ1

Наименование

Назначение

Параметры

Изгото­

витель

Сварочное сопло

Сжигание газов:

5, Г.1М

Типо­

_

размер

ацетилена

0,5—1

1

пропана

1—2

2

водорода

2—4

3

(к универсально-

4—6

4

ному аппарату

6—9

5

ZIS MWW 520)

9—14

6

14-20

7

20-30

8

30—50

9

50-100

10

Сварочное сопло

Сжигание газов:

_

Kurz

ацетилена

2-4

1

пропана

4—6

2

водорода

6—9

3

(к монтажному

сварочному аппа­

рату ZIS

MWW 520)

Предохранительный

Защита установки

Расход at

щтилена

ASUG

водяной затвор вы­

получения ацети­

10 м3/ч

сокого давления

лена

HSV 100

То же, HSV 12

То же

Расход ацетилена

То же

12 м3/ч

Предохранительный

Защита ацетилено­

То же 3,5 м3/ч (мак-

То же

сухой затвор высо­

вых распредели­

симум 6 м3/ч)

кого давления

тельных устройств

и трубопроводов

Наименование

Назначение

Параметры

Изгото­

витель

Устройство для за­щиты от обратного удара при использо­вании бытового газа

Защита городской газовой сети от обратного удара пламени

Расход бытового га­за 6 тыс. л/ч. Макси­мальное избыточное давление газа 0,0015;

0,005 МПа

Schweifi-

technik,

Айзенах,

ГДР

Редукторні

DM3

Одноступенчатый отбор пропана

Избыточное рабочее давление 0,05; 0,15; 0,25 МПа. Расход га­за 1,5—4,0 кг/ч

Druck — minderer, Альтен — бург, ГДР

для газовых бал­лонов, унифици­рованный, одно­ступенчатый

Газы: кислород, азот, сжатый воз­дух, водород, про­пан

Избыточное рабочее давление до 1,0 МПа (пропана — до 0,5 МПа). Расход га­за до 25 м3/ч (пропа­на — до 5 м3/ч)

для газовых бал­лонов, унифици­рованный, одно­ступенчатый

Газ: ацетилен, ско­бообразный при­соединительный па­трубок

Избыточное рабочее давление до 0,15 МПа. Расход газа до 5 м3/ч

для кольцевых трубопроводов, унифицированный, одноступенчатый

Газ: сжатый воздух

Избыточное рабочее давление до 1,0 МПа. Расход газа до 80 м3/ч

для газовых бал­лонов, унифици­рованный, двух­ступенчатый

Газы: кислород, азот, сжатый воз­дух, водород, про­пан

Избыточное рабочее давление до 1,0 МПа (пропана — до 0,3 МПа). Расход га­за до 40 м3/ч (пропа­на — до 6 м3/ч)

для газовых бал­лонов, унифици­рованный, двух­ступенчатый

Газ: ацетилен; ско­бообразный присое­динительный патру­бок

Избыточное рабочее давление до 0,15 МПа. Расход газа до 5 м3/ч

Редукторы: группа I

Газы: кислород, азот, сжатый воз­дух, водород, про­пан, ацетилен. Для распределительных стеллажей, высоко­производительных горелок и устано­вок централизован­ного снабжения га­зом

Избыточное рабочее давление до 3,0 МПа (пропана до 0,40 МПа, ацетилена до 0,15 МПа). Расход га­за до 200 м3/ч (пропа­на и ацетилена до 40 м3/ч)

Grofldruck-

minderer,

Лейпциг,

ГДР

Наименование

Назначение

Параметры

чг

Изгото­

витель

группа II

Газы: кислород,

Избыточное рабочее

Groftdruck-

азот, сжатый воз-

давление до 3,0 МПа

minderer,

дух, водород, про-

(пропана — до

Лейпциг,

пан, ацетилен. Для распределительных стеллажей и уста­новок централизо­ванного снабжения газом

0,4 МПа, ацетиле­на — до 0,15 МПа). Расход газа до 400 м3/ч (пропана и ацетилена — до 80 м3/ч)

ГДР

группа III

Газы: кислород, азот, сжатый воз­дух, водород

Избыточное рабочее давление до 3,0 МПа. Расход газа до 1500 м3/ч

То же

группа IIIK

Для распредели-, тельных стеллажей и установок центра­лизованного снаб­жения газом

Избыточное рабочее давление до 2,5 МПа. Расход газа до 400 м3/ч

группа IV

Газы: кислород, азот, сжатый воз­дух, водород.

К установкам для выработки газа

Избыточное рабочее давление до 2,5 МПа. Расход газа до 3000 м3/ч

»

Газовые шланги

Шланг для кисло­рода (синий)

Шланг для горю­чего газа (красный)

Изготавливают из прорезиненной тка­ни, внутренний диа­метр 6 мм

Изготавливают из прорезиненной тка­ни, внутренний диа­метр 9 мм

Запорные вентили

Стальные баллоны

Lot

баллонов рассчитаны

Сварка труб

То же

по давлению на уни­версальный свароч­ный уровень

К шлангам для кис­лорода и горючего газа

Хомут для зажима двух шлангов

Втулка для наращи­

То же

»

вания шлангов

Шланговые патруб­ки:

одинарный

двойной

Присоединение шлангов к системе питания: кислородом ацетиленом, про­паном

»

Шланговая муфта

Для кислорода, аце­тилена, пропана

»

Иглы для чистки сопла

Сверла для чистки

Чистка сопла, уда­ление капель метал­ла

»

сопла

Наименование

Назначение

flap а метры

Изгото­

витель

Защитные свето­фильтры

Защита глаз свар­щика, поглощение ультрафиолетового, светового и теплово­го излучения

1 См. Некрасов Ю. А. Газы — заменители ацетилена. М.: Машиностроение,

1974.

ТАБЛИЦА 1.6

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГАЗОВОЙ СВАРКИ

Вспомогательное

оборудование

Среда

Параметры

Изгото­

витель

Распредел ител ь н ы й

Кислород, азот, ежа-

Распределительный

Autogen,

стеллаж I

Распределительный стеллаж II

тый воздух, водород, пропан, ацетилен, диоксид углерода

стеллаж для 4—12 стальных баллонов

Распределительный стеллаж для 2X6, 2X8, 2X10, 2X12, 2X24 стальных бал­лонов

Галле, ГДР

Стандартные сталь­

Кислород, азот, сжа­

Объем 40 л, масса

ные баллоны для сжатого газа

тый воздух, ацети­лен, диоксид угле­рода

без газа 70 кг

Тележка для стел­

Кислород, азот, во­

Стеллаж для 20, 33,

То же

лажа

дород

54, 72 стальных бал­лонов

Соединение баллонов

Транспортная те­лежка для баллонов:

Кислород, водород, пропан, ацетилен

»

Autogen-

technik,

тип исполнения I

Два стальных бал­

Г рэфен-

тип исполнения II

лона

один стальной бал­лон, один газогене­ратор

дорф, ГДР

Быстродействующий клапан, один газ

Кислород, ацетилен

Расход 5200 м3/ч

Autogen

То же, смесь двух

Смеси: кислород—

Расход кислорода

То же

газов

ацетилен, кислород— бытовой газ, кисло­род—водород

5200, ацетилена 2000 м3/ч

ТАБЛИЦА 1,9

РАСХОД СВАРОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ГАЗОВОЙ СВАРКВ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ В ПЕРЕСЧЕТЕ НА їм СВАРОЧНОГО ШВА

Толщина листа, мм… . Толщина присадочного ма­

1

1

2

3

4

5

8

15

териала, мм………………

Расход:

присадочного материа­

2

2—3

3

4

5

8

8

ла, м. ………………………. …………..

2,5

2,5

3

1,5-

—2,5

7

8

флюса, г……. .

5

7,5

10

13

15

17

18

25

ацетилена, л……

4

6

10

20

40

70

100

1000

кислорода, л……………..

Продолжительность свар­

3

5

8

16

35

60

90

1000

ки, мин/м………………….

4,5

5

6

8

И

15

20

100

ТАБЛИЦА 1,10

ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВОЙ ГОРЕЛКИ ПРИ ГАЗОВОЙ СВАРКЕ АЛЮМИНИЯ И ЕГО СПЛАВОВ

Толщина листа, мм… .

1

2

3

4—5

6—8

8—10

10—12

13—20

Номер насадки горелки. . Расстояние между стенка­

0,5

1

2—4

4—6

6—9

9—14

14—20

20—30

ми, мм (сварка встык) . .

—•

2

2

3

4

5

5

5

Преим у щ єства: высокая производительность, высокая скорость сварки, безупречная обработка флангов в прикорневой части шва, возможность сварки во всех пространственных положениях шва, низкий расход газа и небольшие затраты времени на проведение операции, незначительная сварочная деформация. Недостатки: трудность освоения (провар корня шва).

Ориентировочные параметры технологии выполнения швов при газовой сварке: скорость сварки и расход проволоки (см. с. 14);

ориентировочные параметры газовой сварки алюминия и его сплавов (табл. 1.9 и 1.10).

Форма разделки кромок: при сварке стали — по TGL 14905/03; ори сварке цветных металлов — по TGL 14906/03.

Выбор технологического оборудования — см. раздел 3.

Сварка чугуна и стального литья при ремонтных работах.

Техника безопасности — в соответствии с действующими прави­лами и инструкциями.

Условия производства — классы исполнения по TGL 11776.

При контроле качества выполняемых работ (по TGL 2847) следует обратить особое внимание на указания по проведению газовой сварки по классу исполнения АКИІ и обслуживанию автогенных аппаратов.

1,1.1.1. Газовая сварка миниатюрным пламенем Принцип сварки —рис. 1.4.

Необходимые для получения пламени газы — кислород и водород — производят отдельно методом электрошл а нового разложения водных растворов.

Границы применимости

Размеры изделий: s^l,2 мм, d ^ 1,5 мм.

Группы материалов: металлы, стекло, керамика, пластмассы. Область использования: мягкая пайка, твердая пайка, микро — •зарка в электронике и в микротехнике.

Параметры: температура пламени не более 3400 °С, диаметр пламени; 0,75—1,2 мм, длина пламени до 15 мм; регулировка пламени: нейтральная (в обыч­ных случаях), восстановительная, если газовая смесь по — ред сгоранием подается через метиловый спирт. Количество газа устанавливается током электролиза.

Подпись: Н2+1/202Оборудование. Аппарат для. сварки миниатюрным пламе­нем изготовитель KEAW (опытный образец).

Выбор основных и присадочных материалов, термообработка

Подпись: Рис. 1.4. Ванна для электролиза водных растворовНе требуются.

Техника сварки

В качестве электролита рекомендуется 29,4 %-ный раствор едкого кали. Тип электролита при сварке не меняется. Через каждые 100 ч работы нужно доливать дистиллированную воду Для повышения теплоемкости пламени необходимо обогащать газовый поток парами спирта. При этом температура пламени снижается до 2000 °С. Пламя при этом становится восстановительным.