Газовая сварка. 2

Введение

Способ газовой сварки был разработан в конце прошлого столетия, когда начиналось промышленное производство кислорода, водорода и  ацетилена. В тот период газовая  сварка являлась основным способом сварки металлов и обеспечивала получение  наиболее прочных сварных соединений. В дальнейшем с созданием и  внедрением высококачественных электродов для дуговой сварки, автоматической и полуавтоматической дуговой сварки под флюсом и в среде защитных газов (аргона, гелия и углекислого  газа и др.), газовая сварка была постепенно вытеснена из многих производств  этими способами электрической  сварки. Тем не менее, и до настоящего времени газовая сварка металлов наряду с другими способами сварки широко применяется в народном хозяйстве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1. История развития

Сварка возникла на первом этапе развития человеческой цивилизации. Еще в каменном веке камнем подходящей формы древний человек мог  отковать изделия из самородков благородных  металлов – золота, серебра, меди. Таким  же технологическим приемом, когда  необходимо было увеличить размеры  изделия, соединяли эти пластины между собой, т.е. применяли один из видов сварки – холодную сварку,- сварка металлов в холодном состоянии  путем приложения деформирующих  усилий. Этот первый вышедший из древнего периода способ сварки получил развитие в настоящее время для соединения медных, алюминиевых проводов, оболочек кабелей связи, морозильных камер  холодильников и т.д. В древние  времена этот способ был использован  при сварке благородных металлов, которые практически не окисляются. Ударяя по сложенным вместе кускам металла, удавалось добиться прочного соединения. В Дублинском Национальном музее хранится золотая коробка, изготовленная в эпоху поздней  бронзы, стенки и днище ее скованы  плотным швом. За несколько тысячелетий  до н.э. некоторые племена (например, на территории Бесарабии, Украины) добывали из руды медь, свинец. Но техникой литья  они еще не овладели, поэтому они  подогревали и сковывали отдельные  куски, получая более крупные  куски и изделия из них.

Появление бронзы – сплава меди и олова – заставило древних  умельцев приняться за разработку новых  методов соединения отдельных элементов  вместе (сварку). Бронза обладает высокой  твердостью, прочностью, сопротивлению  истиранию. Однако достаточно низкая пластичность не позволяла применять кузнечную  сварку для соединения отдельных  заготовок. Вдобавок возросли и габариты изделия, и трудно равномерно разогреть  их. В III-II тыс. лет до н.э. умельцы  трипольских племен применяли скручивание, фальцовку, склепывание, паяние.

В начале железного века люди брали куски железной руды (оксиды и др. соединения железа) нагревали вместе с углем и получали комки, в которых перемешаны частицы железа, шлака и остатков угля. А затем эти комки (крицы) многократно нагревали и проковывали в горячем состоянии. Частицы шлака и угля выдавливались, а отдельные частицы железа соединялись между собой – связывались, образуя плотный металл. Многократный нагрев и ковка – сварка делали металл чище и плотнее. Для раскисления добавляли природные сланцы.

Для соединения металлов и сплавов методом заливки можно применять также сплавы, которые плавятся при значительно меньших температурах, чем материал соединяемых деталей изделий. Например, стоило только в золото добавить медь или серебро, как образовался сплав со значительно меньшей температурой (например, сплав 20% золота и 80% меди плавится при температуре 886°С (золото - 1064°С, медь - 1083°С), сплав 70% серебра и 30% меди - 780°С(Ag - 961°С)).

Это свойство сплавов и  было использовано для пайки. Искусство  пайки совершенствовалось, появлялись новые припои, начали применять флюсы, растворяющие и связывающие оксиды, мешающие припою диффундировать. В VIII-X в.в. появляются легкоплавкие припои –  свинцовисто-оловянистые.

Родиной газовой сваркй является Франция. В конце XIX века была создана газовая горелка, работающая на смеси водорода и кислорода. Однако эксплуатировать такие горелки было опасно из-за возможности проникновения пламени в резервуар с водородно-кислородной смесью и ее взрыва.

В последующем, такая горелка  была усовершенствована французским  химиком Сент-Клер Девилем, разместившим водород и кислород в разные резервуары со смешением этих газов уже в  самой горелке. Однако получаемое при  этом пламя имело недостаточную  температуру (-2200 °С) для сварки.

Развитие промышленного  способа газовой сварки стало  возможным благодаря двум обстоятельствам: во-первых, открытию метода получения  горючего газа ацетилена из карбида  кальция, во-вторых, — получению  в 1895 г. французским химиком Анри Луи Ле Шателье высокотемпературного пламени при сжигании смеси ацетилена и кислорода.

Позже, в 1901 г., французскими инженерами Эдмоном Фуше и Шарлем Пикаром была сконструирована газосварочная горелка, работающая на ацетилено-кислородной смеси. Предложенная ими конструкция газосварочной горелки практически не изменилась до настоящего времени.

Изобретатели газовой  сварки назвали ее автогенной, т.е. «самопроизводящейся». Это не столь удачное название употребляется иногда и в настоящее  время.

В начальный период развития газовой сварки на предприятиях Москвы, Санкт-Петербурга, Киева и других городов действовало небольшое  число газосварочных постов, в  основном в ремонтных железнодорожных  мастерских и на некоторых машиностроительных заводах. После создания в 1931 г. Московского автогенного завода, выпускавшего аппаратуру для газовой сварки и резки металлов, применение этого способа соединения деталей значительно расширилось.

Большую роль в развитии газовой сварки, а точнее сказать, газопламенной обработки, сыграл Всесоюзный научно-исследовательский институт автогенной обработки — ВНИИавтоген (впоследствии ВНИИавтогенмаш), который  наряду с совершенствованием технологии и оборудования для этого процесса достиг значительных успехов в развитии кислородной резки, нанесении газопламенных  покрытий, поверхностной закалки  и пр.

 

 

1.2. Принцип действия

 

Для успешной газовой сварки подавляющего большинства материалов и сплавов температура сварочного пламя должна быть не менее 3000 °С. Из многочисленных горючих газов этому  условию удовлетворяет только ацетилен , получаемый в специальных ацетиленовых генераторах, в которых протекает взаимодействие карбида кальция с водой по реакции

 

 (2.5)

Карбид кальция — твердое  и тугоплавкое кристаллическое  вещество, образуется при сплавлении извести (СаО) с углем (С) в дуговых  электрических печах:

 

  (2.6)

 

Для достижения наивысшей  температуры при сгорании ацетилена  используется почти чистый кислород (97 — 98 % кислорода), который получают из атмосферного воздуха на специальных  установках и поставляют потребителю  в стальных баллонах под давлением 15 МПа (150 кг/см²).

В практике газовой сварки нашли широкое промышленное применение сварочные горелки инжекторные  или низкого давления. Схема такой  горелки показана на рис. 2.19.

По  шлангу через ниппель 1 и регулировочный вентиль 2 в инжектор 3 горелки поступает  кислород под давлением 0,3 — 0,4 МПа (3 — 4 кг/см²). Струя кислорода, выходя с большой скоростью из узкого канала инжектора, инжектирует (подсасывает) ацетилен, подводимый к горелке по шлангу через ниппель 10 под небольшим давлением — менее 0,05 МПа. В смесительной камере 4 кислород смешивается с ацетиленом, откуда смесь по смесительной трубке 5 движется к наконечнику 6 горелки.

При выходе из канала наконечника смесь  поджигается, образуя сварочное пламя сложной структуры. Нормальное чное пламя имеет три характерных зоны; первая зона 7 Со средней температурой 1500 °С, где происходит распад ацетилена (С2Н2 = 2С + Н?}, вторая зона 8, где ацетилен взаимодействует с кислородом, поступающим из горелки (по реакции С2Н2 + О2 = 2СО + Н2). В результате температура пламени возрастает до 3100 °С, причем продукты сгорания обладают восстановительными свойствами. Наконец, в третьей зоне — факел пламени 9 — идет процесс сгорания водорода и окисления СО (по реакции СО + Н2 + 3/2 О2 = = 2СО2 + НаО) за счет кислорода атмосферного воздуха. Температура факела — около 1200 °С. Обычно газосварщик работает на второй зоне пламени (восстановительной), имея возможность следить за характером пламени, корректировать состав смеси ацетиленовым вентилем горелки.

 

Рисунок 2.19. Конструктивная схема инжекторной горелки и строение сварочного пламени.

 

Газовую сварку можно выполнять  в любом пространственном положении, однако, в отличие от дуговой сварки, нагрев металла пламенем замедленный, «мягкий». Для формирования шва используется присадочный пруток.

К несомненным достоинствам газовой сварки относятся:

простота образования  высокотемпературного пламени и  легкость его регулирования;

универсальность способа, позволяющая  использовать его везде, в том  числе и в полевых условиях.

К числу существенных недостатков  газовой сварки можно отнести  следующие:

низкая производительность процесса;

значительный разогрев металла  вблизи шва, создающий большую зону термического влияния с крупным  зерном, что снижает прочностные  свойства сварных соединений.

Одновременно с развитием  газовой сварки совершенствовались и способы кислородной резки  металла. При кислородной резке  металл нагревается в начальной  точке газокислородным пламенем до температуры воспламенения, а  затем сгорает в струе кислорода, в результате образуется сквозной разрез.

Таким образом, резка осуществляется за счет сгорания металла в струе  кислорода. Образующиеся при этом продукты сгорания – окислы, удаляются кинетическим действием – струи режущего кислорода.

Процесс кислородной резки  схематически показан на рис. 2.20.

Для успешного осуществления  кислородной резки необходимо, чтобы  температура воспламенения металла  в кислороде была ниже температуры  его плавления. Этому условию  удовлетворяют многие марки сталей. Так, например, температура воспламенения  низкоуглеродистой стали равна 1150 °С, а температура плавления — 1540 °С. Второе важное условие кислородной резки — температура плавления металла должна быть выше температуры плавления образуемых в процессе резки окислов, иначе тугоплавкие окислы препятствуют контакту металла с кислородом. Это условие не удовлетворяется при резке алюминия, магния и их сплавов, а также в сталях с большим содержанием хрома и никеля (нержавеющие стали), Так, например, температура плавления алюминия составляет всего 660 °С, а его окислов ( ) — 2050 °С.

Все материалы с ограниченной разрезаемостью или неразрезаемые приходится разрезать  с использованием порошково-кислородной (флюсокислородной) резки, заключающейся  в том, что вместе с кислородной  струей в зону реза подаются порошки, химически взаимодействующие с  окислами соответствующих металлов или механически воздействующие на окисную пленку.

 

Рис. 2.20. Схема процесса кислородной  резки:

1 - разрешаемый металл; 2 —  струя кислорода: 3 — подогревающие  пламя; 4 — мундштук горючей смеси; 5 - мундштук кислорода; К —  горючая смесь для подогревающего  пламени; 7 — поверхность реза  с окислами; 8 – шлаки, выносимые струей кислорода; 9 — изотерма подогретого металла; V — вектор резки.

Однако более эффективно для резки таких металлов использовать высокотемпературную дуговую плазму, температура факела которой может  достигать 15 — 25 тыс. °С, или газолазерную резку.

В связи с большим объемом  разделительной резки металлов важное значение приобретает механизация  и автоматизация процесса резки. В последнее время в промышленности используются высокопроизводительные координатные машины для кислородной  резки консольного или портального  типа, управляемые по специальным  программам с помощью ЭВМ. Они  позволяют производить вырезку  деталей любой конфигурации с  высокой точностью и производительностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3.  Классификация

Материалы, применяемые  при газовой сварке.

Кислород при атмосферном давлении и обычной температуре газ без цвета и запаха, несколько тяжелее воздуха. При атмосферном давлении и температуре 20 гр. масса 1м3 кислород равен 1.33 кг. Сгорание горючих газов и паров горючих жидкостей в чистом виде кислороде происходит очень энергично с большой скоростью, а возникновение в зоне горения возникает высокая температура.  
Для получения сварочного пламени с высокой температурой, необходимо для быстрого расплавления металла в месте сварки, горючий газ или пары горючей жидкости сжигают в смеси с чистым кислородом.  
При возникновении сжатого газообразного кислорода с маслом или жирами последние могут самовоспламеняться, что может быть причиной пожара. Поэтому при обращении с кислородными баллонами и аппаратурой необходима тщательно следить за тем, чтобы на них не падали даже незначительные следы масла и жиров. Смесь кислорода с горючих жидкостей при определенных соотношениях кислорода и горючего вещества взрывается.  
Технический кислород добывают из атмосферного воздуха который подвергают обработке в воздухоразделительных установках, где он очищается от углекислоты и осушается от влаги.  
Жидкий кислород хранят и перевозят в специальных сосудах с хорошей теплоизоляцией. Для сварки выпускают технический кислород трех сортов: высшего, чистотой не ниже 99.5%  
1-ого сорта чистотой 99.2% 
2-ого сорта чистотой 98.5% по объему.  
Остаток 0.5-0.1% составляет азот и аргон 
Ацетилен В качестве горючего газа для газовой сварки получил распространение ацетилен соединение кислорода с водородом. При нормальной to и давлением ацетилен находится в газообразном состоянии. Ацетилен бесцветный газ. В нем присутствуют примеси сероводорода и аммиак.  
Ацетилен есть взрывоопасный газ. Чистый ацетилен способен взрываться при избыточном давлении свыше 1.5 кгс/см², при быстром нагревании до 450-500С. Смесь ацетилена с воздухом взрываться при атмосферном давлении, если в смеси содержится от 2.2 до 93% ацетилена по объему. Ацетилен для промышленных целей получают разложением жидких горючих действием электродугового разряда, а так же разложением карбида кальция водой.  
Газы заменители ацетилена. При сварке металлов можно применять другие газы и пары жидкостей. Для эффективного нагрева и расплавления металла при сварке необходимо чтобы to пламени была примерно в два раза превышала to плавления свариваемого металла.  
Для сгорания горючих различных газов требуется различное кол-во кислорода подаваемого в горелку. В таб.8 приведены основные хар-ки горючих газов для сварки.  
Газы заменители ацетилена применяют во многих отраслях промышленности. Поэтому их производство и добыча в больших масштабах и они являются очень дешевыми, в этом их основное преимущество перед ацетиленом.  
Вследствие более низкой t пламени этих газов применение их ограничено некоторыми процессами нагрева и плавления металлов.  
При сварке же стали с пропаном или метаном приходится применять сварочную проволоку содержащею повышенное количество кремния и марганца, используемых в качестве раскислителей, а при сварке чугуна и цветных металлов использовать флюсы.  
Газы – заменители с низкой теплопроводной способностью неэкономично транспортировать в баллонах. Это ограничивает их применение для газопламенной обработки. 

 
 

Таблица 8 Основные газы применяемые при газовой  сварке

Сварочные проволоки  и флюсы

 

В большинстве  случаев при газовой сварке применяют  присадочную проволоку близкую  по своему хим. составу к свариваемому металлу.  
Нельзя применят для сварки случайную проволоку неизвестной марки.  
Поверхность проволоки должна быть гладкой и чистой без следов окалины, ржавчины, масла, краски и прочих загрязнений. Температура плавления проволоки должна быть равна или несколько ниже to плавления металла.  
Проволока должна плавится спокойно и равномерно, без сильного разбрызгивания и вскипания, образуя при застывании плотный однородный металл без посторонних включений и прочих дефектов.  
Для газовой сварки цветных металлов (меди, латуни, свинца), а так же нержавеющей стали в тех случаях, когда нет подходящей проволоки, применяют в виде исключения полоски нарезанный из листов той же марки, что и сваривает металл.  
          Флюсы 

Медь, алюминий, магний и их сплавы при нагревании в процессе сварки энергично вступают в реакцию с кислородом воздуха  или сварочного пламени (при сварке окислительным пламенем), образуя  окислы, которые имеют более высокую to плавления, чем металл. Окислы покрывают капли расплавленного металла тонкой пленкой и этим сильно затрудняют плавление частиц металла при сварке.  
Для защиты расплавленного металла от окисления и удаления образующихся окислов применяют сварочные порошки или пасты, называемые флюсами. Флюсы, предварительно нанесенные на присадочную проволоку или пруток и кромки свариваемого металла, при нагревании расплавляются и образуют легкоплавкие шлаки, всплывающие на поверхность жидкого металла. Пленка шлаков прокрывает поверхность расплавленного металла, защищая его от окисления.  
Состав флюсов выбирают в зависимости от вида и свойств свариваемого металла.  
В качестве флюсов применяют прокаленную буру, борную кислоту. Применение флюсов необходимо при сварке чугуна и некоторых специальных легированных сталей, меди и ее сплавов. При сварке углеродистых сталей не применяют.  

Аппаратура и  оборудование для газовой сварки.

Водяные предохранительные  затворы Водяные затворы защищают ацетиленовый генератор и трубопровод от обратного удар пламени из сварочной горелки и резака. Обратным ударом называется воспламенение ацетиленово-кислородной смеси в каналах горелки или резака. Водяной затвор обеспечивает безопасность работ при газовой сварке и резке и является главной частью газосварочного поста. Водяной затвор должен содержатся всегда в исправном состоянии, и быть наполнен водой до уровня контрольного крана. Водяной затвор всегда включает между горелкой или резаком и ацетиленовым генератором или газопроводом.  
 
  
Рисунок 17 Схема устройства и работы водяного затвора среднего давления:  
а — нормальная работа затвора, б - обратный удар пламени

Баллоны для сжатых газов

Баллоны для  кислорода и других сжатых газов  представляют собой стальные цилиндрические сосуды. В горловине баллона сделано  отверстие с конусной резьбой, куда ввертывается запорный вентиль. Баллоны  бесшовные для газов высоких  давлений изготавливают из труб углеродистой и легированной стали. Баллоны окрашивают с наружи в словные цвета, в  зависимости от рода газа. Например, кислородные баллоны в голубой  цвет, ацетиленовые в белый водородные в желто-зеленый для прочих горючих  газов в красный цвет.  
Верхнею сферическую часть баллона не окрашивают и на ней выбивают паспортные данные баллона.  
Баллон на сварочном посту устанавливают вертикально и закрепляют хомутом. 

Вентили для баллонов

Вентили кислородных  баллонов изготавливают из латуни. Сталь для деталей вентиля  применять нельзя так как она  сильно коррозирует в среде сжатого  влажного кислорода.  
Ацетиленовые вентили изготавливают из стали. Запрещается применять медь и сплавы, содержащие свыше 70% меди, так как с медью ацетилен может образовывать взрывчатое соединение – ацетиленовую медь.  

Редукторы для сжатых газов

Редукторы служат для понижения давления газа, отбираемого  из баллонов (или газопровода), и  поддержания этого давления постоянным независимо от снижения давления газа в баллоне. Принцип действия и  основные детали у всех редукторов примерно одинаковы.  
По конструкции бывают редукторы однокамерные и двухкамерные. Двухкамерные редукторы имеют две камеры редуцирования, работающие последовательно, дают более постоянное рабочее давление и менее склонны к замерзанию при больших расходах газа.  
Кислородный и ацетиленовый редукторы показаны на рисунок 18.

 
 

  
Рисунок 18 Редукторы: а — кислородный, б — ацетиленовый

 

 
Рукава (шланги) служат для подвода газа в горелку. Они должны обладать достаточной  прочностью, выдерживать давление газа, быть гибкими и не стеснять движений сварщика. Шланги изготовляют из вулканизированной  резины с прокладками из ткани. Выпускаются  рукава для ацетилена и кислорода. Для бензина и керосина применяют  шланги из бензостойкой резины. 

Сварочные горелки

Сварочная горелка  служит основным инструментом при ручной газовой сварке. В горелке смешивают  в нужных количествах кислород и  ацетилен. Образующаяся горючая смесь  вытекает из канала мундштука горелки  с заданной скоростью и, сгорая, дает устойчивое сварочное пламя, которым  расплавляют основной и присадочный  металл в месте сварки. Горелка  служит также для регулирования  тепловой мощности пламени путем  изменения расхода горючего газа и кислорода.  
Горелки бывают инжекторные и безинжекторные. Служат для сварки, пайки, наплавки, подогрева стали, чугуна и цветных металлов. Наибольшее распространение получили горелки инжекторного типа. Горелка состоит из мундштука, соединительного ниппеля, трубки наконечника, смесительной камеры, накидной гайки, инжектора, корпуса, рукоятки, ниппеля для кислорода и ацетилена.  
Горелки делятся по мощности пламени:  
 
1. Микромалой мощности (лабораторные) Г-1;  
2. Малой мощности Г-2. Расход ацетилена от 25 до 700 л. в час, кислорода от 35 до 900 л. в час. Комплектуются наконечниками №0 до 3;  
3. Средней мощности Г-3. Расход ацетилена от 50 до 2500 л. в час, кислорода от 65 до 3000 л. в час. Наконечники №1-7;  
4. Большой мощности Г-4.  
 
Также есть горелки для газов заменителей ацетилена Г-3-2, Г-3-3. Комплектуются наконечниками с №1 по №7.  

Виды сварочного пламяни. 

Внешний, вид  температура и влияние сварочного пламени на расплавленный металл зависят от состава горючей смеси, т.е. соотношение в ней кислорода  и ацетилена. Изменяя состав горючей  смеси, сварщик изменяет свойства сварочного пламени. Изменяя соотношение кислорода  и ацетилена в смеси, можно  получать три основных вида сварочного пламени, рис. 19.

 
 

  
Рисунок 19 Виды ацетилено-кислородного пламени а  – науглероживающее, б-нормальное, в – окислительное; 1 – ядро, 2- восстановительная зона, 3 - факел 

 

 
Для сварки большинства  металлов применяют нормальное (восстановительное) пламя (рис. 19, б). Окислительное пламя (рис. 19, в) применяют при сварке с целью повышения производительности процесса, но при этом обязательно пользоваться проволокой, содержащей повышенное количество марганца и кремния в качестве раскислителей, оно также необходимо при сварке латуни и пайке твердым припоем. Пламя с избытком ацетилена применяют при наплавке твердыми сплавами. Пламя с незначительным избытком ацетилена используют для сварки алюминиевых и магниевых сплавов.  
Качество наплавленного металла и прочности сварного шва сильно зависят от состава сварочного пламени. 

Сварочное пламя образуется при сгорании горючего газа или паров горючей жидкости в кислороде. Пламя нагревает и расплавляет основной и присадочный металл в месте сварки. Наибольшее применение при газовой сварке нашло кислородно-ацетиленовое пламя, так как оно имеет высокую температуру (3150°С) и обеспечивает концентрированный нагрев. Однако в связи с дефицитностью ацетилена в настоящее время получили широкое распространение (особенно при резке металлов) газы—заменители ацетилена — пропан-бутан, метан, природный и городской газы. 
От состава горючей смеси, т. е. от соотношения кислорода и горючего газа, зависят внешний вид, температура и влияние сварочного пламени на расплавленный металл. Изменяя состав горючей смеси, сварщик тем самым изменяет основные параметры сварочного пламени.

Для получения  нормального пламени отношение  кислорода к горючему газу должно быть для ацетилена — 1,1—1,2, природного газа — 1,5—1,6, пропана — 3,5. 
Все горючие газы, содержащие углеводороды, образуют сварочное пламя, которое имеет три ярко различимые зоны: ядро, восстановительную зону и факел. Водородное пламя ярко различимых зон не имеет, что затрудняет его регулировку по внешнему виду.

При зажигании  газовой струи, вытекающей из сопла, пламя перемещается по направлению  движения струи газовой смеси. Скорость истечения для каждого газа подбирается такой, чтобы пламя не проникало внутрь сопла горелки и не отрывалось от него. Газ в струе должен прогреваться до температуры воспламенения, ацетилен воспламеняется при температуре 450—500°С, а газы-заменители — 550—650°С. Поэтому ядро пламени при сгорании газов-заменителей длиннее, чем при сгорании ацетилена.

Процесс сгорания ацетилена в кислороде можно  условно разделить на две стадии. Сначала под влиянием нагрева  происходит распад ацетилена на элементы: С₂Н₂=2С+Н₂. Затем происходит первая стадия..сгорания ацетилена за счет кислорода смеси по реакции 2С+Н₂+O₂=2СО+Н₂. Вторая стадия горения протекает за счет кислорода воздуха: 2СО+Н₂+1,5O₂=2СO₂+Н_2O. Процесс горения горючего газа в кислороде экзотермичен, т. е. идет с выделением теплоты.

Ядро имеет  резко очерченную форму (близкую  к форме цилиндра), плавно закругляющуюся в конце, с ярко светящейся оболочкой. Оболочка состоит из раскаленных  частиц углерода, которые сгорают  в наружном слое оболочки. Размеры  ядра зависят от состава горючей  смеси, ее расхода и скорости истечения. Диаметр канала мундштука горелки  определяет диаметр ядра пламени, а  скорость истечения газовой смеси  — его длину.

Площадь поперечного  сечения канала мундштука горелки  прямо пропорциональна толщине  свариваемого металла. Сварочное пламя  не должно быть слишком «мягким» или  «жестким». Мягкое пламя склонно  к обратным ударам и хлопкам, жесткое  — способно выдувать расплавленный  металл из сварочной ванны. При увеличении давления кислорода скорость истечения  горючей смеси увеличивается  и ядро сварочного пламени удлиняется, при уменьшении скорости истечения  ядро укорачивается. С увеличением  номера мундштука размеры ядра увеличиваются. Температура ядра достигает 1000°С.

 

 
Металлургические  процессы при газовой сварке. 

Металлургические  процессы при газовой сварке характеризуются  следующими особенностями: малым объемом  ванны расплавленного металла; высокой  температурой и концентрацией тепла  в месте сварки; Большой скоростью  расплавления и остывания метла; интенсивным перемешиванием металла  гладкой ванны газовым потоком  пламени и присадочной проволокой; химическим взаимодействием расплавленного металла с газами пламени.  
Основными в сварочной ванне являются реакции окисления и восстановления. Наиболее легко окисляются магний, алюминий, обладающие большим сродством к кислороду.  
Кислы этих металлов не восстанавливаются водородом и окисью углерода, поэтому при сварке металлов необходимы специальные флюсы. Окислы железа и никеля, наоборот хорошо восстанавливаются окисью углерода и водородом пламени, поэтому при газовой сварке этих металлов флюсы не нужны.  
Водород способен хорошо растворятся в жидком железе. При быстром остывании сварочной ванны он может остаться в шве в виде мелких газовых пузырей. Однако газовая сварка обеспечивает более медленное охлаждение металла по сравнению, например с дуговой. Поэтому при газовой сварке углеродистой стали, весь водород успевает уйти из металла шва и последний получится плотным

 
Структурные изменения  в металле при газовой сварке. 

Вседствии более  медленного нагрева зона влияния  при газовой сварке больше чем  при дуговой. Слои основного металла, непосредственно примыкающие к  сварочной ванне непрерывны и  приобретают крупнозернистую структуру. В непосредственной близости к границе  шва находится зона неполного  расплавления. Основного металла  с крупной структурой, характерной для ненагретого металла. В этой зоне прочность металла ниже, чем прочночность металла шва, поэтому здесь обычно и происходит разрушение сварного соедениения.  
Далее расположен участок, нерекристализации характеризуемы так же крупнозернистой структурой, для которого t плавления металла, не выше 1100-1200С. Последующие участки нагреваются до более низких температур и имеют мелкозернистую структуру, нормализованной стали.  
Для улучшения структуры и свойств металла шва и околошовной зоны иногда применяют горячую проковку шва и местную термообработку нагревом сварочным пламенем или общую термообработку с нагревом в печи.  
Элюстрация способов газовой сварки показана на рисунок 20.  

 

  

 

Рисунок 20

Особенности и режимы сварки различных металлов.

Сварка углеродистых сталей

Низкоуглеродистые стали можно сварить любым  способом газовой сварки. Пламя горелки  должно быть нормальным, мощностью 100-130дм 3/ч при правой сварке. При сварке углеродистых сталей применяют проволоку  из малоуглеродистой стали св-8 св-10ГА. При сварке этой проволокой часть  углерода, марганца и кремния выгорает, а металл шва получает крупнозернистую  структуру и его предел прочности  такового для основного металла. Для получения наплавленного  металла равнопрочного основному, применяют проволоку св-12ГС, содержащую до 0.17% углерода; 0.8-1.1 марганца и 0.6-0.9% кремния. 

Сварка легированных сталей

Легированные  стали хуже проводят тепло чем  низкоуглеродистая сталь, и поэтому  больше коробятся при сварке.  
Низколегированные стали (например XCHД) хорошо свариваются газовой сваркой. При сварке применяют нормальное пламя и проволоку СВ-0.8, СВ-08А или СВ-10Г2 
Хромоникелевые нержавеющие стали сваривают нормальным пламенем мощностью 75 дм³ ацетилена на 1 мм толщины металла. Применяют проволоку СВ-02Х10Н9, СВ-06-Х19Н9Т. При сварке жаропрочной нержавеющей стали, применяют проволоку содержащую 21% никеля 25% хрома. Для сварки коррозиностойкой стали содержащей молибден 3%, 11% никеля, 17% хрома.  

Сварка чугуна

Чугун сваривают  при исправлении дефектов отливок, а так же восстановлении и ремонте  деталей: заварке трещин, раковин, при  варке отколовшихся частей и пр.  
Сварочное пламя должно быть нормальным или науглероживающим, так как окислительное вызывает местное выгорание кремния, и в металле шва образуются зерна белого чугуна.