Основы газопламенной сварки

Газопламенной сваркой металлов называют процесс, при котором плавление основного и присадочного материалов происходит в пламени открытой горелки. Поддержание пламени горелки осуществляют подачей одного или нескольких горючих газов или жидкостей в смеси с кислородом. И хотя газопламенная сварка не позволяет достичь той же скорости и простоты, как дуговая сварка, многие отдают ей предпочтение из-за больше мобильности и универсальности. При газовой сварке происходит сплавление двух заготовок с образованием сварного шва, который после остывания имеет такую же прочность, как исходный металл. Металл, соприкасаясь с пламенем и окружающими воздухом, подвергается структурным изменениям, характер которых зависит от свойств самого металла и режимов газопламенной обработки. При газопламенной обработке происходит изменение структуры металла, содержания в нем примесей и легирующих добавок, обогащение кислородом и другими газами, что, в свою очередь, может вызывать окислительные процессы. В результате плавления металла под воздействием пламени образуется жидкая сварочная ванна, внутри которой происходят сложные физические и химические процессы. Одним из таких процессов является образование оксида железа (FeO), который реагирует с примесями, содержащимися в металле и в первую очередь с кремнием и марганцем. При этом вредные примеси, содержащиеся в сварочной ванне, частично выводятся в сварочный шлак, а частично испаряются в атмосферу в виде газов. Для защиты сварочной ванны от атмосферного воздействия применяют те же методы, что и при дуговой сварке в первую очередь флюсы. Расплавленные флюсы вместе с вредными примесями образуют на поверхности сварочной ванны пленку, которая предохраняет жидкий металл от контакта с атмосферным воздухом и газами, содержащимися в пламени горелки, а остывая, превращается в корку шлака. Газопламенная обработка металла, выполняемая при газовой сварке, способствует повышению температуры основного и присадочного материалов, достаточной для плавления металлов в пределах границ раздела со сварочной ванной. В результате этого в сварочной ванне присутствуют два вида металлов (основной и присадочный), которые перемешиваются между собой, а под действием флюсов и газов, содержащихся в пламени и атмосферном воздухе, взаимодействуют с ними, изменяя свои свойства и состав. По мере удаления от эпицентра пламени температура металла снижается и возникают процессы кристаллизации, образуя сварочный шов. При этом структура металла шва имеет вытянутые укрупненные и направленные к центру кристаллы. Рассмотрим же более подробно процессы, происходящие в зоне действия открытого пламени горелки.

25. Государственными стандартами установлены определённые требования к сварочным электродам в части их покрытия. Соблюдение этих требований вызвано соблюдением необходимости сохранять электроды в ходе их транспортировки и использования у конечных получателей.

Во-первых, покрытие металлического стержня не должно разрушаться в любых случаях падения на гладкую бетонную либо чугунную поверхность с высоты сто десять сантиметров для сварочных электродов диаметром пять, шесть и четыре миллиметра. Если же речь идёт о проверке качества покрытия у «толстых» материалов, то допускается их сохранение при падении с высоты пятьдесят сантиметров. При проверке «падением» допускаются небольшие, частичные откалывания, при этом их общая длинна суммарно не должна составлять более четырёх процентов длинны покрытия, но не более восемнадцати миллиметров.

Кроме того, ГОСТами установлены определённые требования к сварочным электродам в части их сварочных свойств и технологических свойств. Надо иметь в виду, что они действуют при условиях выполнения необходимых режимов сварки, которые устанавливаются для каждой конкретной марки электродов, а так же при полном отсутствии дутья магнитного в зоне работ. Размеры и количество пор внутри сварочного валика не должно превысить установленные нормы. Дуга при касании электрода и поверхности металла должна легко возбуждаться и гореть ровно, стабильно. Не должно происходить чрезмерного разбрызгивания, образования «козырька» или «чехла» из обмазки стержня. Шлак, который образуется при работе сварочным электродом, должен не мешать формированию валика правильной для данной марки формы. Он должен легко удаляться с поверхности лёгкими ударами молотка, не оставляя своих включений на поверхности.

В шве не должно быть трещин, а так же надрывов и разрывов, раковин. Состав наплавочного металла по своим специальным, механическим и химическим свойствам должен быть максимально близок к составу основного металла поверхности. Имеются ввиду межкристаллитная коррозия и стойкость к ней, содержание фазы ферритной. Должны быть выдержаны все требования, оговоренные в технической документации на конкретные сварочные электроды. Кроме того, должен быть соблюдён коэффициент наплавки конкретных электродов, расход сварочных электродов на один килограмм металла наплавленного, коэффициент покрытия массы, наличие влаги, выделение вредных веществ при работе электродами.

28. При сварке многослойного шва сначала проваривают его корень ниточным валиком электродом диаметром 3—4 мм. Тщательность наложения первого валика имеет важное значение для получения прочного соединения при многослойной сварке. Затем производят наплавку последующих слоев, предварительно очистив поверхность ранее наплавленных валиков от шлака. При V-образной подготовке шва корень последнего подваривают также и с обратной стороны.

При многослойной сварке стыковых Х-образных швов сначала проваривают корень шва с одной стороны электродами диаметром 3—4 мм, очищают шов от шлака и наносят второй слой электродами большего диаметра. Затем изделие поворачивают, проваривают корень шва с другой стороны также электродами диаметром 3— 4 мм и накладывают второй слой в том же порядке. Предварительно шов очищают проволочной щеткой и, если нужно, прорубают зубилом канавку. После этого наносят попеременно то с одной, то с другой стороны разделки последующие слои электродами диаметром 5— 6 мм. Этим обеспечивается меньшее коробление изделия при сварке. Чтобы при наплавке вышележащих слоев обеспечивался достаточный прогрев и отжиг ранее наплавленного слоя, толщина каждого слоя не должна быть более 4—5 мм.