10.2. Газове зварювання

Після електродугового зварювання друге місце за поширенням має газове зварювання. Це теж спосіб нероз’ємного з’єднання деталей шляхом плавлення металу. Але при газовому зварюванні метал нагрівають високотемпературним полум’ям, яке виникає при горінні горючого газу в атмосфері кисню.

В якості горючих газів можна використати природний газ, пари бензину та гасу, нафтові гази, ацетилен тощо. Проте найбільшого поширення набув газ ацетилен, оскільки він має найбільшу теплотворну здатність і дає найвищу температуру при горінні – 3200°С. Ацетилен може використовуватись у балонах або вироблятись під час зварювання у спеціальних генераторах з карбіду кальцію.

Газовий генератор представляє собою стальний балон 1, який зверху герметично закривається кришкою (рис. 10.10).

Рис. 10.10

У балон заливається вода. У воду опускається металічна сітка з карбідом кальцію (корзина) 2 і щільно закривається кришкою. У результаті взаємодії карбіду кальцію з водою утворюється газ ацетилен, який через водяний клапан 3 поступає до горілки. Водяний клапан запобігає проникненню полум’я і киснево-ацетиленової суміші в генератор при зворотному ударі, який може виникнути при неправильному поводженні з горілкою. Зворотній удар виникає, коли швидкість виходу газової суміші стає меншою, ніж швидкість її горіння. Якщо при зворотному ударі полум’я або кисень проникне в ацетиленовий генератор, то відбудеться вибух.

Водяний клапан представляє собою посудину з водою, через яку відбувається з’єднання газового генератора з горілкою. Ацетилен перш ніж потрапити до горілки проходить через воду, яка знаходиться у водяному клапані. При зворотному ударі у клапані різко зростає тиск газу, що спричинює проникнення води у газопідвідну трубку – газ тимчасово перестає поступати з генератора до газового клапану. Зворотний удар припиняється.

Кисень для зварювання знаходиться в спеціальних балонах, які пофарбовані у блакитний колір.

Ємність балона біля 40 л. При тиску 150 ат він вміщує біля 6000 л кисню.

Балони з киснем вибухонебезпечні. Не можна допускати забруднення балону, особливо його вентиля маслом та жиром, які можуть самозагорятись в присутності кисню. Тому при роботі з киснем треба дотримуватись правил безпеки.

Для пониження тиску газів на виході з балону та підтримання робочого тиску застосовують газові редуктори. Редуктор має два манометри, один з яких показує тиск газу у балоні, а другий – тиск газу на виході з редуктора.

Для отримання полум’я використовують зварні горілки. Вони можуть бути низького і середнього тиску. В горілках середнього тиску змішування газів забезпечується завдяки достатньо великому тиску ацетилену. В горілках низького тиску змішування газів здійснюється примусовим засмоктуванням ацетилену. Кисень, виходячи з горілки, створює розрідження, завдяки якому всмоктується ацетилен. Така горілка називається інжекторною (рис. 10.11).

Рис. 10.11

Працює вона так. Кисень під тиском поступає в горілку і через нипель, регулюючий вентиль і трубку 1 подається до інжектора 3. Кисень, виходячи з конуса 3, створює розрідження в камері 4, що спричиняє всмоктування ацетилену через нипель і вентиль 2. В камері 5 ацетилен змішується з киснем. Утворена горюча суміш через наконечник 6 поступає до мундштука 7. Підпалена суміш дає полум’я.

Ацетилено-кисневе полум’я складається з трьох зон (рис. 10.12).

Рис. 10.12

В першій зоні 1 (ядро) відбувається поступове нагрівання до температури запалення газової суміші, яка надходить з мундштука. В зоні 2 (зварна зона) відбувається згоряння ацетилену в присутності кисню, який є в суміші. Температура в цій зоні найбільша. В зоні 3 (факел) відбувається горіння ацетилену за рахунок кисню повітря.

У залежності від співвідношення кисню і ацетилену полум’я може бути нормальним, окислювальним і навуглецьованим. В нормальному полум’ї співвідношення кисню з ацетиленом майже однакове. Таким полум’ям користуються при зварюванні більшості сталей. В окислювальному полум’ї кисню більше ніж ацетилену. Воно має блакитний відтинок і чітко виділене ядро. Його використовують тільки при зварюванні латуні. При надлишку ацетилену полум’я є навуглецьованим. Воно коптить, видовжується і набуває червонуватого відтінку. Ним зварюють чавуни та кольорові метали.

Суттєвою різницею між газовим зварюванням і дуговим є більш плавне нагрівання металу, це дає можливість зварювати тонкий листовий метал.

При зварюванні кольорових металів, наприклад, алюмінієвих та мідних сплавів, застосовують флюси. Для зварювання міді та її сплавів використовують кислі флюси (бура або бура з борною кислотою). При зварюванні алюмінієвих сплавів застосовують безкисневі флюси на основі фтористих, хлористих солей літію, калію, натрію і кальцію.