Газовая сварка различных металлов

СВАРКА  ЧУГУНА - Газовая сварка чугуна широко применяется как удобный и сравнительно простой способ. Сварку выполняют с предварительным местным или общим нагревом. Скос кромок делают односторонний V- образный с углом разделки 90 градусов. Присадочным материалом служат чугунные прутки диаметром 6-12 мм и длинной 350-500 мм марок ПЧ 1, ПЧ 2, ПЧ 3 и ПЧВ. Флюс ФСЧ-1 (23% прокаленной буры, 27% безводного углекислого натрия и 50 % азотнокислого натрия) в порошкообразном виде периодически подсыпают в расплавленный металл шва. В процессе сварки пруток погружают во флюс и переносят его в сварочную ванну. Допускается также применять в качестве флюса только прокаленную буру. Удельная мощность пламени должна составлять 100-120 л/ (ч х мм). Пламя должно быть нейтральным или с небольшим избытком ацетилена. Можно производить сварку двумя горелками: одной подогревают сварочную ванну, второй производят сварку и расплавление присадочного прутка. После сварки необходимо обеспечить медленное охлаждение изделия. Для этого его покрывают асбестом или слоем песка. Рекомендуется произвести отжиг заваренных деталей и охлаждение вместе с печью.

СВАРКА  МЕДИ  И  СПЛАВОВ  НА  ЕЁ  ОСНОВЕ - В процессе работы с медью возникают определенные сложности: во-первых, она окисляется; во-вторых, обладает высокой теплопроводностью и высоким коэффициентом расширения при нагревании. Поэтому при ее сварке необходимо использовать флюсы и присадки (марганец, кремний) для очищения от образующихся оксидов, а также избегать появления тепловых деформаций, обусловленных большой теплоемкостью металла. Для этого необходимо увеличить скорость сварки. Наконечник при этом должен быть на 1-2 номера больше, чем наконечник для сварки стали. Сварка меди делается в виде стыковых и угловых соединений, причем только в один слой, тавровое соединение используется только при ремонте. Внахлестку медь не сваривается никогда.

При газовой сварке следует учитывать высокую теплопроводность меди и поэтому для сварки требуется пламя повышенной мощности. Для листов толщиной до 10 мм удельная мощность пламени должна быть ровна 150 л/(ч.мм), а для листов толщиной свыше 10 мм – 200 л(ч.мм). Рекомендуется производить сварку одновременно двумя горелками: одна для подогрева свариваемых кромок с удельной мощностью 150-200 л/(ч.мм) и вторая – для сварки с удельной мощностью 100 л/(ч.мм). для уменьшения отвода теплоты изделие закрывают листовым асбестом.

Пламя должно быть строго нормальным. Избыток ацетилена вызывает появление пор и трещин, а избыток кислорода приводит к окислению металла шва. Мундштук горелки устанавливают под углом 80-90 градусов. Нагрев и плавку меди производят восстановительной зоной пламени. Сварку производят быстро, без перерывов, в один проход. В процессе сварки один конец присадочного прутка периодически обмакивают во флюс и таким образом переносят налипший флюс в сварочную ванну.

Для получения мелкозернистой структуры и уплотнения металла производят проковку шва. Металл толщиной до 5 мм проковывают в холодном состоянии, а при большей толщине – в горячем состоянии при температуре 200-300 гр.С. После проковки следует произвести отжиг с нагревом до 500-550 гр.С и охлаждением в воде. При этом шов получается более пластичным.

Латунь при газовой сварке нормальным пламенем выделяет поры цинка, в результате чего шов получается пористым. Поэтому применяют пламя с избытком кислорода (до 30-40%). Избыток кислорода окисляет часть цинка. Образующаяся на поверхности сварочной ванны оксидная пленка защищает расплавленный металл от дальнейшего окисления. Свариваемые кромки зачищают до металлического блеска. Оксиды удаляют травлением 10%-ным водным раствором азотной кислоты с последующей промывкой горячей водой и протиркой насухо. Удельная мощность пламени 100-150 л/(ч.мм).

Мундштук горелки устанавливают под углом 80-90%, а присадочный пруток – под углом 80 градусов к мундштуку горелки. Чтобы не допустить интенсивного окисления, сварку производят быстро, без перерывов, в один проход. Расстояние от ядра пламени до ванны – 7-10 мм. Латунь толщиной более 15 мм рекомендуется предварительно нагревать до 500-550 гр.С.

После  сварки шов проковывают. Если латунь содержит меди более 60%, проковку шва производят в холодном состоянии. Если же в латуни меди менее 60%, то швы проковывают при температуре 700 гр.С. После проковки швы подвергают отжигу при температуре 600-650 гр.С с последующим медленным охлаждением. Получаются пластичные швы с мелкозернистой структурой.

Нельзя забывать о том, что выделяемые при сварке латуни пары цинка ядовиты, поэтому необходимо защищать органы дыхания.

Бронза имеет различные примеси, которые при сварке легко выгорают, вследствие чего образуется пористый шов. Поэтому газовую сварку бронзы производят нормальным пламенем. Удельная мощность горелки – 100-150 л/(ч.мм). Свариваемые кромки подготавливают так же, как и при сварке меди. Сварку ведут возможно быстро, без перерывов, в один проход. Конец ядра пламени должен быть на расстоянии 7-10 мм от поверхности сварочной ванны. Как и при сварке меди, допускается применение второй подогревающей горелки удельной мощностью 100 л/(ч.мм). После сварки изделие нагревают до температуры 400-450 гр.С и затем охлаждают в воде.

СВАРКА  АЛЮМИНИЯ  И  СПЛАВОВ  НА  ЕГО  ОСНОВЕ - Работа с алюминием и его сплавами затруднена тем, что на расплавленном участке появляется тугоплавкая пленка. Для ее устранения используют флюсы и присадочную проволоку. Газовая сварка алюминия и его сплавов дает хорошие результаты при  правильном выборе режима сварки и применении флюсов. Листы толщиной до 3 мм сваривают с отбортовкой кромок на высоту примерно утроенной толщины листа. При толщине листоы до 5 мм сварку производят без скоса кромок с зазором до 0,5 мм. Листы толщиной 5-15 мм сваривают с односторонним, а при большей толщине – с двусторонним скосом кромок. Угол разделки составляет 60-70 градусов. При газовой сварке алюминия делается стыковое соединение. Сварку нахлесточных соединений применять не следует, так как флюс, затекающий в зазор между листами, вызывает коррозию и разрушение шва.

Кромки соединения и присадочную проволоку очищают от оксидной пленки механическим или химическим способом. Механическую очистку производят обезжириванием в щелочном растворе с последующей очисткой металлической щеткой. Сварку выполнять не позднее чем через 2 часа после очистки. Химическую очистку производят в такой последовательности: кромки обезжиривают и протравливают в 5%-ном растворе каустической соды, затем соединяемые части промывают водой, насухо протирают тряпкой и просушивают. Сварку следует выполнять не позднее чем через 8 ч после очистки. Флюс наносят на свариваемые кромки и присадочную проволоку в виде пасты или насыпают в разделку шва в виде порошка. Флюсы хранят в герметически закрытых сосудах, так как они очень интенсивно поглощают влагу из воздуха.

Сварку выполняют левым способом нормальным пламенем или с небольшим избытком ацетилена. Следует учесть, что большой избыток ацетилена способствует образованию пор в сварном шве. Большую опас ность представляет избыток кислорода, который значительно затрудняет  сварку, интенсивно окисляя алюминий. Угол наклона мундштука горелки в начале сварки устанавливают 70-80 градусов, а затем уменьшают до нормального значения 30-45 градусов. Мощность сварочного пламени зависит от толщины металла. При толщине металла 1 мм мощность горелки составляет 75 л/ч ацетилена, при 1,5-2 мм – 150-300 л/ч, при 3-4 мм – 500-600 л/ч, при 6-8 мм – 750-1000 л/ч.

При сварке силуминов рекомендуется предварительно нагреть изделие до 200-250 гр.С, а после сварки произвести отжиг при температуре 300-350 гр.С с последующим медленным охлаждением.

Швы на сварных соединениях из проката проковывают легкими ударами в холодном состоянии. Остатки флюса и шлака тщательно удаляют с помощью металлической щетки и горячей воды.

ОСНОВНЫЕ  ДЕФЕКТЫ  СВАРНЫХ  ШВОВ - Чтобы проверить качество шва, необходимо удалить окалину молотком сварщика.

Дефекты сварных швов являются следствием неправильного выбора или нарушения технологического процесса изготовления сварной конструкции, применения некачественных сварочных материалов и низкой квалификации сварщика. Дефекты разделяются на внешние и внутренние.

К внешним дефектам относятся: непровар, нарушение размеров и формы шва, подрез зоны сплавления, поверхностное окисление, прожог, наплыв, поверхностные поры, незаваренные кратеры и продольные и поперечные трещины. К внутренним дефектам относятся: внутренние поры, неметаллические включения, непровар и микротрещины.

Непровар – местное несплавление  свариваемых кромок основного и наплавленного металлов – является следствием низкой квалификации сварщика, некачественной подготовки свариваемых кромок (малый угол скоса, отсутствие зазора, большое притупление), смещения электрода к одной из кромок, быстрого перемещения электрода по шву.

Нарушение размеров и формы шва выражается в неполномерности ширины и высоты шва, в чрезмерном усилении и резких переходов от основного металла к наплавленному. Эти дефекты при ручной сварке являются результатом низкой квалификации сварщика, плохой подготовки свариваемых кромок, неправильного выбора сварочного тока, низкого качества сборки под сварку. Дефекты формы шва могут быть и следствием колебаний напряжения в сети.

Подрез – узкое углубление в основном металле вдоль края сварного шва – образуется при сварке большим током или удлиненной дугой, при завышенной мощности горелки, неправильном положении электрода или горелки и присадочного прутка.

Поверхностное окисление – окисление металла шва и прилегающего к нему основного металла. Причинами являются сильно окисляющая среда, большая длина дуги, чрезмерно большая мощность сварочной горелки или слишком большой сварочный ток, замедленное перемещение электрода или горелки вдоль шва.

Прожог- сквозное отверстие в сварочном шве. Основными причинами прожога являются большой сварочный ток, завышенная мощность сварочной горелки, малая толщина основного металла, малое притупление свариваемых кромок и неравномерный зазор между ними по длине.

Наплыв-результат натекания металла шва на непрогретую поверхность основного металла или ранее выполненного валика без сплавления с ним. Такие дефекты могут быть при низкой квалификации сварщика, некачественных электродах и несоответствии скорости сварки и сварочного тока разделке шва.

Поверхностные и внутренние поры возникают вследствие попадания в металл шва газов ( водород, азот, углекислый газ и др.), образовавшихся при сварке.  Водород образуется из влаги, масла и компонентов покрытия электродов.  Азот в металл шва попадает из атмосферного воздуха при недостаточно качественной защите расплавленного металла  шва. Оксид углерода образуется в процессе сварки стали при выгорании углерода, содержащегося в металле. Если свариваемая сталь и электроды имеют повышенное содержание углерода, то при недостатке в сварочной ванне раскислителей и при большой скорости сварки оксид углерода не успевает выделиться и остается в металле шва. Таким образом, пористость является результатом плохой подготовки свариваемых кромок( загрязненность, ржавчина, замасленность), применения электродов с сырым покрытием, недостатка раскислителей, больших скоростей сварки.

Неметаллические включения образуется при сварке малым сварочным током, применении некачественных электродов, сварочной проволоки, флюса, загрязненных кромках и плохой очистке шва от шлака при многослойной сварке. При неправильно выбранном режиме сварки шлаки и оксиды не успевают всплыть на поверхность и остаются в металле шва в виде неметаллических включений.

Трещины наружные и внутренние (микротрещины) являются опасными и недопустимыми дефектами сварных швов. Они образуются вследствие напряжений, возникающих в металле от его неравномерного нагрева, охлаждения и усадки. Высокоуглеродистые и легированные стали после сварки при охлаждении закаливаются, в результате чего могут образоваться трещины. Причиной возникновения трещин служит также повышенное содержание в стали вредных примесей (серы и фосфора).

Методы устранения дефектов сварных швов.  Непровар,  кратеры, поверхностные и внутренние поры и неметаллические включения устраняют вырубкой пневматическим зубилом или расчисткой абразивным инструментом всего дефектного участка с последующей заваркой. Часто применяют выплавку дефектного участка с помощью поверхностной кислородной резки.

Неполномерность швов устраняется наплавкой дополнительного слоя металла. При этом наплавляемую поверхность необходимо тщательно очисть до металлического блеска абразивным инструментом или металлической щеткой. Чрезмерное усилие шва устраняют с помощью абразивного инструмента или пневматического зубила.

Подрезы заваривают тонкими валиковыми  швами. Наплывы устраняют обработкой абразивным инструментом с помощью пневматического зубила. Наружные трещины устраняют разделкой и последующей заваркой. Для предупреждения распространения трещины по концам ее засверливают отверстия. Разделку трещины выполняют зубилом или резаком. Кромки разделки зачищают от шлака, брызг металла, окалины и заваривают. Швы с внутренними трещинами вырубают и заваривают заново. При наличии сетки трещин дефектный участок вырезают и сваркой накладывают заплату.