УЧЕБНИК ЧАСТНОГО СВАРЩИКА: Глава 2. ГАЗОВАЯ СВАРКА

«автогенная обработка». термитная сварка. история развития

Главная » Статьи » Профессионально о сварке » Сварка в прошлом

Рекомендуем приобрести:

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!

Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!

Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор. Доставка по всей России!

В конце XIX в. и первые десятилетия XX в. электротехнологии не были распространены достаточно широко. Время торжества электросварки еще не наступило, потому что электроэнергия оставалась дефицитной; известные способы сварки не были универсальными и мобильными, а удовлетворительное качество переплавленного металла обеспечивалось ценой большей трудоемкости. Но без сварки уже нельзя было обойтись, и в начале XX в. возник еще один способ (причем не только соединения металлов, но и быстрого эффективного разъединения) — основанный на использовании теплоты ацетилено-кислородного пламени.

Попытки использовать горючие газы для сварки металлов плавлением (т. е. без приложения давления) предпринимались неоднократно. Но необходимые для этого температура пламени и концентрация теплоты достигаются только при сжигании горючих газов или паров жидкости в смеси с кислородом, промышленное получение которого было налажено только в начале XX в. Тем не менее, применение газового нагрева (с воздушным дутьем) для пайки и сварки известно с древних времен.

Большое значение для развития сварки и резки металлов имеют водород и ацетилен. В 1766 г. английский физик и химик Г. Кавендиш исследовал физические и химические свойства водорода. Перспективный способ получения водорода и кислорода путем электролиза воды предложил Г. Дэви в 1802 г. В 1840 г. немецкий химик Д. Рихман разработал аппарат для получения водорода, выделяющегося при взаимодействии азотной кислоты с цинком. Водородным пламенем, образующимся на выходе из специальной горелки, удавалось паять и сваривать легкоплавкие металлы. В лабораторных условиях часто использовали как водородно-воздушное, так и водородно-кислородное пламя, причем последнее имело температуру 2600 oС и могло расплавить золото, серебро и платину [135]. В 1888 г. Д. Лачинов разработал мощный электролизер для разложения воды, и благодаря этому водород и кислород стали более доступны. Область их применения до конца XIX в. почти не расширилась, несмотря на то, что уже существовали промышленные способы сжатия газов, а в 1896 г. немецкий инженер Э. Висс изобрел сварочную водородную горелку.

Тем временем в иоле зрения техников попадает ацетилен — газ, теплота сгорания которого более чем в пять раз превышает теплоту сгорания водорода. В 1836 г. английский ученый Э. Деви впервые получил из карбида кальция газ, названный им бикарбонатом водорода, а в 1860 г. французский химик П. Э. М. Вертело дал точную формулу и современное название этого газа — ацетилен. Однако в то время карбид кальция был дорогим химическим соединением, получаемым только в лабораторных условиях, и потребовалось несколько десятков лет, чтобы найти дешевый промышленный способ его производства [135].

В то же время велась работа и над совершенствованием технологии газовой сварки металлов. Французский изобретатель Д. де Рисимен заменил каменноугольный газ водородом, в результате чего повысились температура и концентрация пламени (пат. Франции № 11307 от 24 августа 1838 г.).

Параллельно с поиском газов для сварки велась работа по созданию надежного оборудования. В первую очередь необходимо было сконструировать горелку, которая обеспечивала бы хорошее смешение газов с кислородом, высокую концентрацию теплоты на выходе из сопла и взрывобезопасность. Одним из первых (1802 г.) заслуживающих внимания устройств была горелка американского изобретателя Р. Хейра для получения водородно-кислородного пламени. В Германии в 1820 г. газовую горелку создал А. Брок. Для предохранения от обратного удара (потока горящего газа внутрь системы) в 1847 г. им была установлена диафрагма в водородном канале, через которую газ выдавливался в наконечник горелки и выходил наружу. Водородно-кислородное пламя долгие годы применяли для пайки платины, золота, серебра. В 1850 г. во Франции Г. С. К. Девиль создал горелку (рис. 48), в которой водород и кислород смешивали в сопле [135].

Что касается карбида кальция, то для его промышленного производства применяли электричество. В 1892 г. Дж. Т. Морехед и Т. Вильсон, создатели произвели первую промышленную плавку карбида. В 1900 г. Дж. Т. Морехед преобразовал эту , создав мощную индустрию производства карбида. В это же время в Европе электроплавку карбида произвел А. Муассан. Себестоимость карбида снизилась в тысячу раз, что позволило начать его промышленное использование [136, 137].

А. Ле Шателье рассчитал, что температура сгорания смеси равных объемов кислорода и ацетилена достигает 4000 °С. В 1895 г. в сообщении для Парижской академии наук он отметил, что это пламя является интенсивным источником нагрева и в нем не окисляется расплавленное железо, что очень важно для сварки [138].

В 1896 г. была решена проблема хранения и транспортировки сжатого ацетилена. Г. Клауд, инженер Французского отделения , обнаружил, что ацетилен может растворяться в жидкостях, подобно углекислому газу. А. Абаканович и А. Гесс закачали ацетилен под давлением 2,5 МПа в баллоны с ацетоном (пат. Франции № 257697 от 30 июня 1896 г.). В феврале 1897 г. уже была основана , сыгравшая заметную роль в создании оборудования и технологии современной газовой сварки и резки.

Транспортировка ацетилена оказалась относительно безопасной, и газ начали активно применять в промышленности и в быту. В 1898 г. спрос на карбид кальция во Франции уже превысил его производство. К 1900 г. ацетилен применяли для домашнего освещения, он горел в шахтерских лампах и автомобильных фарах.

Известные в то время горелки, в которых кислород и ацетилен смешивали снаружи, при выходе из сопла, оказались неработоспособными. Из-за плохого горения образовывался твердый плотный нагар углерода, засорявший газовый канал.

Идею создания конструкции со смесителем ацетилена и кислорода внутри горелки Ч. Пикару, работавшему во «Френч Ацетилен Диссолвед», подал А. Ле Шателье. Для работы этой горелки требовалась подача ацетилена под избыточным давлением, т. е. использовали ацетилен из баллонов [139, 140].

Кроме централизованного производства и транспортировки ацетилена в баллонах, газ получали на месте из карбида кальция в ацетиленовых генераторах (рис. 49, 50). Только в Великобритании в 1895—1900 гг. было запатентовано больше 300 типов таких генераторов [141]. Однако газ из генераторов выходил под нормальным давлением, и применять их при сварке горелками Пикара было опасно.

Для использования ацетилена из газогенераторов Э. Фуше разработал горелку с инжектором, через которую подавался под давлением кислород (пат. Франции № 325403 от 18 октября 1902 г.) (рис. 51). Спустя два года горелки с инжектором использовали не только для сварки, но и для резки, повышая давление кислорода на выходе из дополнительных каналов.

В горелках Фуше, названных «Сириус», ацетилен перемешивали с кислородом в два этапа: внизу в одной трубке и вверху, в пучке трубок небольшого диаметра, что предотвращало обратное движение пламени в первую, всасывающую трубку, через которую проходила смесь практически невзрывоопасного состава.

В 1902 г. стали внедрять ректификационные аппараты для разделения воздуха на составляющие по способу немецкого физика К. Лииде. Этооткрыло возможности для широкого применения кислорода в технике. Таким образом, к началу XX столетия усилиями многих ученых и изобретателей был создан еще один способ соединения металлов — ацетилено-кислородная сварка.

Серьезным преимуществом этого способа по сравнению со способами дуговой сварки была возможность просто и эффективно получить металл шва удовлетворительного качества, защитив зону сварки от воздействия воздуха [142]. Кроме того, газосварочные установки были автономны, подвижны, несложны в эксплуатации, энергия вырабатывалась на месте сварки и резки (отсюда и название «автогенная», т. е. «саморождающаяся»).

Как отмечали Гранжон и его соавторы по ряду научно-методических пособий, «автогенная» сварка — это способ соединения однородных металлических предметов, соприкасающиеся части которых нагревают с помощью газовой горелки до температуры плавления металла. Сплавляясь между собой, после остывания они дают шов, близкий по своему строению к основному металлу. Такое соединение можно осуществлять либо с прибавкой металла, однородного со свариваемым, либо без него. Для очистки, главным образом от окислов, и в качестве дополни тельной защиты сварочной ванны было предложено применять флюс (чаще всего борную кислоту). За короткое время была разработана технология сварки почти всех технических металлов и сплавов (железа, стали, чугуна, меди, латуни, алюминия и др.). Ацетиленокислородное пламя заменило кислородно-водородное также и при пайке твердыми припоями.

Если в России, Германии, Англии, Швеции традиционно превалировала дуговая сварка, в США — контактная, то в первом десятилетии XX в. во Франции отдавалось предпочтение автогенной обработке с применением ацетиленокислородного пламени.

В 1920 г., когда уже были электроды для ручной дуговой сварки с высококачественным покрытием, Гранжон о [143].

Ацетилено-кислородные горелки Пикара и Фуше экспортировали из Франции во все промышленно развитые страны мира. В 1903 г. эти горелки использовали в Германии на судоверфях в Айзенахе, в 1905 г. в Италии в железнодорожных мастерских в Неаполе. В 1906 г. во Франции ацетилено-кислородную сварку применяли более чем в 500 цехах, мастерских, участках. В США первым использовал газовую сварку Э. Бурнонвиль при строительстве городского водопровода в Лонг Айленде. В 1907 г. он впервые продемонстрировал автогенную резку стальной балки, а также сумел сварить алюминиевые образцы. Возможности газопламенной резки были доказаны на Бруклинской верфи, когда за несколько минут были разрезаны четырнадцатидюймовые броневые плиты. С 1905 г. на заводах США О. Девис начал применять горелки Фуше. внесла значительные усовершенствования в оборудование и распространила газовую сварку по всей стране [142].

Впервые в мире газовая горелка (точнее, резак) с целью резки была применена в 1901 г. при попытке ограбления земельного банка в Ганновере. Были использованы преимущества процесса — транспортабельный источник энергии — баллон с ацетиленом и кислородом. Неизвестно, знали ли взломщики то, что процесс резки стали происходит не только от теплоты пламени, но и от того, что железо сгорает в дополнительной струе кислорода. Причем температура сгорания железа в кислороде лежит ниже его точки плавления. а теплоты выделяется так много, что когда поступает кислород, процесс идет самопроизвольно и расплав выдувается струей кислорода. Взломщикам удалось разрезать только наружную оболочку толщиной 8 мм. Конструкция резака была еще не отработана, и кислорода не хватило.

Следует отметить, что автогенная резка появилась практически одновременно в нескольких странах. Так, в США Дж Харрис, пытаясь получить синтетический рубин в пламени сварочной горелки, случайно разрезал стальной лист, служивший в качестве подложки. В 1904 г. Жоттран (Бельгия) к водородно-кислородной горелке добавил просто трубку с соплом, через которую подавался кислород (рис. 52). В том же году Э. Висс (США) запатентовал горелку-резак с концентрическими соплами, предложенную Э. Смитом. Сначала для этой цели использовали сварочные горелки, однако вскоре начали разрабатывать и газокислородные резаки. Этот вид резки сразу оказался вне конкуренции применительно к железу, стали и чугуну. В 1908 г. кислородная резка была испытана и подводных условиях. Вскоре данный способ резки заинтересовал и германские фирмы (рис. 53). В большом объеме газовую резку применяли при демонтаже разрушенных металлоконструкций в период Первой мировой войны [144], В 1906 г, в Германии для металлизации успешно применяли ацетилено-кислородное пламя. Пистолет для газопламенного напыления изобрел М. У. Шооп.

Изобретатели многих стран совершенствовали конструкции горелок Пикара и Фуше. В 1908 г. создала горелку, и которой наконечник можно было поворачивать, изменяя угол между его осью и осью корпуса от 0 до 70 oС. В Италии Карбидное общество разработало горелку с охлаждением наконечника, В США в 1907 г. смонтировала в горелке пористую диафрагму, предотвращающую обратный удар. Благодаря труду многих энтузиастов были разработаны и внедрены мало- и крупногабаритные горелки; горелки, рассчитанные на высокие и низкие давления газа; горелки с различной формой постоянных и сменных наконечников и т. д.

В 1909 г. А. Дж. Фаучек с сыном разработали портативное оборудование для осуществления газовой сварки, усовершенствовав почти все элементы аппаратов, создали рациональные горелки, технологию сварки чугуна и т. д. Большой вклад в совершенствование внес и Дж. Харрис.

В России газовая сварка впервые появилась в 1906 г. Сварочные посты были оборудованы в Московском техническом училище, в некоторых ремонтных железнодорожных мастерских и на ряде машиностроительных заводов Москвы, С.-Петербурга и других городов, на металлургических заводах Урала и Украины. Газовую сварку применяли в основном для ремонта, реже для изготовления неответственных изделий из низкоуглеродистой стали, чугуна и меди; резку применяли для удаления дефектов литья.

В то время оборудование ввозили из-за границы. Однако уже в 1911 г, выпуск ацетиленовых генераторов и резаков был налажен на в Екатеринославе. Как и за рубежом, применение газопламенной обработки в России возросло в период Первой мировой войны. Газовую сварку и пайку стали использовать в военной промышленности, правда, по-прежнему для неответственных узлов, с рекомендацией проковки и отжига швов.

Следующими событиями в истории развития автогенного дела было открытие при Петроградском технологическом институте курсов по обучению «самосварке и различным способам спаивания металла» и выпуск первого в России учебника [145]. С этого времени объемы применения газовой сварки начали возрастать, и с середины 1920-х гг. этот способ занял ведущее положение в сварочном производстве страны. Применение газовой сварки было разрешено при изготовлении котлов, машин и других ответственных конструкций. Не последнюю роль в этом сыграло созданное в 1926 г. русско-американское смешанное акционерное общество «Рагаз». В 1927 г. на Ростокинском заводе начал работать цех по производству горелок, редукторов и резаков. Всего за период с 1928 по 1930 гг. было выпущено около 2 тыс. ацетиленовых генераторов, почти 6 тыс. сварочных горелок и резаков, 6560 редукторов. Однако в связи с полной национализацией промышленности в СССР смешанное акционерное общество «Рагаз» было ликвидировано, и на его базе была создана государственная структура — Всесоюзный автогенный трест (ВАТ). В короткое время были построены новые цехи по производству аппаратуры для автогенной обработки, в том числе на Московском автогенном заводе, Ленинградском . С 1934 г. в СССР полностью прекратили импортировать автогенную аппаратуру. В этом же году было пущено шесть мощных установок по производству кислорода. В первой половине 1930-х гг. ацетилено-кислородная сварка занимала ведущее место в сварочном производстве страны. Вместо ацетилена применяли другие газы. Для сварки сравнительно тонких алюминиевых листов, а также для подогрева и паяния использовали водород. Незначительное применение для сварки стали нашли установки, работающие на бензиновых, бензоловых и керосиновых парах. Другие горючие газы (метан, газолин, блаугаз) не использовали, так как они загрязняли место сваривания и не обеспечивали достаточно высокую температуру пламени. Для кислородной резки, наряду с ацетиленом, в Советском Союзе успешно использовали жидкие горючие материалы: бензин и особенно широко — керосин.

Несмотря на то, что газовая сварка успешно конкурировала и дополняла дуговую и контактную, при производстве машин, металлоконструкций и в строительстве оставалось много проблем, Одна из них — сварка деталей с большим поперечным сечением шва. Дуговая сварка по способу Славянина и стыковая сварка по способу Томсона в принципе обеспечивали соединение металла достаточно больших толщин, но имели и серьезные недостатки — громоздкое оборудование и привязку к электрической сети. Возникла потребность в способе, обладавшем рядом таких же преимуществ, как и газовая сварка. В 1859 г. Н. Н. Бекетов нашел способ, основанный на алюминотермии — процессе получения металлов восстановлением их окислов алюминием. Он доказал, что шихта из смеси порошков алюминия и оксида железа горит при температуре, составляющей несколько тысяч градусов, превращаясь и железо и шлак [146]. Вместо алюминия можно было использовать магний, а из оксидов восстанавливать не только железо, но и ряд других металлов (хром, бор, титан). Это открытие впоследствии нашло применение в металлургии для получения безуглеродистых металлов, ферросплавов, лигатур.

В 1898 г. Г. Гольдшмидт в Германии впервые осуществил термитную сварку двух железных брусков, предварительно заформовав их и заполнив место стыка термитной смесью. После сгорания смеси образовавшееся жидкое железо было настолько перегрето, что подплавило кромки, а после застывания превратилось в шов. Шлак всплыл и легко отделился от места соединения.

Первый патент Германии (№ 1085), касавшийся в основном сварки рельсов, Гольдшмидт получил в 1901 г. Вскоре была организована , и термитный процесс начали применять для заварки дефектов отливок, ремонта треснувших рам двигателей, маховиков, штанг и т. д. [147]. В 1908 г. Гольдшмидт усовершенствовал технологию сварки рельсов (пат. Германии № 281591).

В США в 1904 г. термитная сварка была использована для соединения рельсов, двигателей корабельных якорей, паровых машин и изготовления перекрытий мостов. Процесс оказался особенно выгодным при сварке соединений, сечение которых превышало 25 см2.

Непревзойденные в то время возможности термитной сварки были продемонстрированы при прокладке путей Парижского метрополитена. Уникальными были работы по сварке труб, которые начала выполнять в 1905 г. «Манхэтгэн Рефриджирейтннг компани» (США). Стыки двухдюймовых труб выдерживали сверхнизкие температуры под повышенным давлением.

Дальнейшее развитие термитной сварки шло по пути наиболее полного использования таких особенностей этого процесса, как чрезвычайно высокая температура шлака (искусственного глинозема — корунда) и железа; легкое разделение слоя железа и слоя шлака; возможность получения шва любой формы и достаточно большой площади сечения (объема); мобильность, абсолютная независимость от внешних источников энергии. Такой комплекс существенных технических признаков составлял преимущество термитной сварки при работах на монтаже и в полевых условиях.

В первые два десятилетия XX в. были разработаны и нашли применение три технологические схемы термитной сварки; заполнение разделки жидким металлом без дополнительных технологических приемов; заполнение разделки шлаком (иногда и металлом) с последующим сдавливанием деталей, вытеснение его (их) из зазора; комбинированный способ. Во всех трех случаях сжигание смеси и получение железа и шлака производили в отдельном тигле, расположен ном над местом сварки (рис. 54, 55).

В 1930-х гг. в СССР наиболее употребляемым был комбинированный способ термитной сварки стыков рельсов трамвайных и железнодорожных путей. При этом «рельсовый стык с железной пластинкой, зажатой между отрезанными торцами рельсовых головок, окружается соответствующей огнеупорной формой, в которую выливают из конического тигля через отверстие в дне расплавленные продукты термитной реакции. Жидкое железо сплавляется с подошвой стыкуемых рельсов и с нижней частью шейки, образуя башмак, а шлак нагревает головки рельсов и вставленную между ними пластинку до сварочного жара, вслед за чем посредством специального пресса производят стягивание свариваемых рельсов, в результате чего происходит сварка. После остывания стыка поверхность катания головки рельса зачищают [148]. По механическим свойствам стык, сваренный термитом при правильной пропорции смеси и при тщательной работе, является вполне удовлетворительным для условий железнодорожной службы. При пролете в 1 м ломающий груз, приложенный посредине пролета для рельса типа IIA, равен около 50 т, что соответствует напряжению около 70 кг/мм2. рассчитанному по формуле поперечного изгиба. В динамическом отношении сваренный стык слабее целого рельса, не выдерживает ударной пробы, которую выдерживает целый рельс при приемочных испытаниях, но в условиях службы рельсовый стык не подвергается столь жестоким ударам, поэтому такая проба для стыка является излишней.

Таким образом, термитная сварка стыков вполне достигает поставленной цели, т. е. обеспечивает в стыке непрерывность рельса и его жесткость и тем самым как бы заменяет стык целым рельсом в условиях эксплуатации. Способствуя стабилизации пути и улучшая условия службы рельса, термитная сварка стыков является одним из элементов реконструкции верхнего строения пути и дает значительную экономию металла на рельсовых скреплениях при переходе на более тяжелые рельсы, Кроме того, сварка стыков является одним из необходимых элементов автоблокировки, способствуя уменьшению электросопротивления рельсовой нитки».

В середине 30-х гг. применение газовой и термитной сварки достигло своего максимума. Так, в качестве основных достижений в области сварки в 1933 г. в США из девяти сварочных работ названы термитная сварка стального вала диаметром около 1 м (), автогенная наплавка бронзы («Юнион Карбайд корпорейшн») и ряд других, выполненных газовым пламенем. Дуговая сварка отмечена только в двух случаях: ремонт чугунного литого корпуса насоса специальными толсто покрытыми электродами («Линкольн Электрик компани») и сварка стальных плит толщиной от 6 до 15 мм в туннеле Нью-Йоркского метрополитена («А. М. Байер компани») [149].

Сообщения о ремонте крупных изделий способом термитной сварки в Германии появились в 1960-е гг. [150, 151]. Никакие другие способы сварки подобных изделий не смогли превзойти термитную сварку по простоте подготовки кромок, автономности и возможности сварки швов сложной конфигурации.

Корниенко А.М. История сварки. XV-середина XX ст. -К, Феникс, -2004

Ацетиленовый баллон

Имеет рабочее давление газа 19 кгс/см² (при 20°С).
Окрас корпуса – белый, вес пустого баллона 83 кг.

Вентиль ацетиленового баллона существенно отличается от
всех других.

Во-первых, он изготавливается из стали, так как применение
медьсодержащих сплавов в контакте с ацетиленом может привести к взрыву.

Во-вторых, открывается-закрывается специальным ключом.

В-третьих, не имеет резьбы, а редуктор присоединяется к
нему при помощи накидного хомута.

Таким же существенным является и внутреннее отличие.
Ацетилен нельзя хранить в сжатом виде под большим давлением, так как при
повышенной температуре у него начинается взрывчатый самораспад. Поэтому его хранят
в растворенном виде в жидком ацетоне. Ацетон – очень хороший  растворитель, однако просто налить его в
баллон нельзя. В этом случае будет очень маленькая контактная площадь при
заправке-отборе газа.

Для увеличения этой контактной площади баллон
дополнительно заполняют пористой массой (древесным углем, пемзой и т. д.).
Она распределяет ацетон по всему объему баллона. Даже несмотря на это, баллон
заправляют не менее 6 часов.

Рабочее положение баллона – вертикальное. Скорость
отбора ацетилена не должна превышать 1700 дм³/час.

Многие сварщики, приобретя ацетиленовые баллоны, начинают
подозревать (иногда не без оснований), что приобретают совсем не то количество
ацетилена, за которое платят. И действительно, чтобы убедиться, что вам продали
полностью заправленный баллон ацетилена, необходимо контролировать три
параметра: температуру окружающего воздуха, давление ацетилена в баллоне, вес
ацетона в баллоне.

Давление ацетилена в вашем баллоне должно соответствовать
температуре воздуха:

О чем говорят эти цифры? Если, к примеру, температура
воздуха 25°С, а давление в баллоне 19.0 кгс/см², то баллон явно
недозаправлен.

Но и это еще не все. Необходимо знать емкость баллона. В
нашем случае она определяется количеством ацетона, имеющегося в баллоне. При отборе
ацетилена из баллона  уносится до 150 г ацетона на
одну заправку.

На баллоне указывается вес пустого баллона. Для стандартного
40-литрового баллона он обычно равен 83 кг. Вес заправленного баллона в этом
случае должен быть больше на

Если ацетона с растворенным в нем ацетилене, к примеру, всего 3 кг, то давление манометр
все равно покажет нормальное, но емкость такого баллона будет меньше. Поэтому
при покупке необходимо взвешивать баллон на весах, имеющих точность до
0,1 кг.

Ацетиленовый генератор

Принципиальная схема генератора изображена на рисунке 2.11.

Вначале генератор необходимо подготовить к работе. Прежде
всего, открываем сливное отверстие промывателя, снимаем крышку и заливаем воду
до тех пор, пока она не польется из сливного отверстия промывателя. Вода
автоматически распределяется по всем уровням генератора. Дождемся, пока
перестанет течь из сливного отверстия, и закроем пробку.

Различные марки переносных генераторов могут потреблять от
10 до 30 литров
воды.

Затем открываем крышку корзины и засыпаем карбид. Те куски,
что просыпались через прутья, являются нестандартными для генератора и их необходимо
выбросить. Как показывает опыт, заправлять лучше всего 1/3 часть корзины,
только в этом случае гарантирована устойчивая работа генератора.

У маленьких генераторов корзина рассчитана всего на 1 кг карбида, ее заправляют
полностью.

 Генератор готов к
работе. В дальнейшем он автоматически поддерживает установленное сварщиком
давление. Сварщик устанавливает давление, подняв или опустив шток корзины.

При полностью поднятом штоке корзины генерация ацетилена
приостанавливается, но полностью не прекращается, т.к. карбид продолжает разлагаться
(хоть и медленно) за счет влаги генератора.

Автомат давления работает за счет воздуха, находящегося в
вытеснителе. Например, давление ацетилена стало выше установленного. Ацетилен давит
на воду газообразователя, она через патрубок опускается в вытеснитель, и
корзина освобождается от воды. Генерация ацетилена прекращается.

 При снижении давления
ацетилена ниже установленного воздух вытеснителя поднимает воду, и она сильнее
смачивает корзину.

Наверное, каждый наблюдал, как сварщик подходит к генератору
и начинает раскачивать его из стороны в сторону. Это говорит о том, что сварщик
не обучен элементарным приемам работы с генератором. Зависание карбида и, как
следствие, прекращение работы генератора происходит по двум причинам:

1) заправка корзины карбидом «под завязку». В этом случае на
дне корзины скапливается отработанный ил, и вода не смачивает оставшийся карбид.
Для удаления ила необходимо опустить шток вниз до упора и несколько раз
повернуть его по и против часовой стрелки. Ил вымывается водой;

2) воздух из вытеснителя частично вышел. Это бывает при
переноске заряженного генератора или установке его на наклонной плоскости.
Такой генератор лучше всего перезарядить, слив воду из него полностью.

Оборудование для газовой сварки

Основы газовой сварки требуют использования необходимого оборудования. Оно должно соответствовать всем нормам и стандартам, которые указываются в технологии данного сварочного процесса. Кроме этого сварщик обязательно должен уметь им пользоваться и знать принципы его работы.

Сварка пропаном, кислородом, ацетиленом и его заменителями предполагает использование следующего оборудования:

1. Водяной затвор. Этот элемент защищает генератор ацетилена и трубы от обратной тяги огня из горелки. Он должен быть исправным, его обязательно заполняют водой вровень с краном.
2. Газовый баллон. У баллона предусмотрена конусная резьба на области отверстия, на которую устанавливается закрывающий вентиль. Снаружи баллон окрашивается в определенный цвет в зависимости от вида газа. Для ацетилена можно применять вентиль из любого металла, кроме меди, с ней газ образует взрывоопасную смесь.
3. Редуктор. Он вызывает снижение показателей давления выходящего газа. Он может быть одно- и двухкамерным, последний позволяет удерживать стабильное давление. Редуктор может быть прямого и обратного действия.
4. Шланги. Шланги, которые применяются для горючих газовых смесей. На них часто наносится сплошная линия красного цвета (это обозначение). Их можно применять при давлении в 6 атм. Это шланги первого класса, а вот второго класса используются для передачи горючих жидкостей (бензина, керосина). На них имеется линия желтого цвета. Шланги третьего класса способны выдерживать давление в 20 атм ( на них нанесена линия синего цвета).
5. Горелка. Данное оборудование производит смешивание газов, выпускает из мундштука под необходимым давлением смесь, которая плавить металлические заготовки. Горелки могут быть инжекторными и безинжекторными. Этот элемент состоит из таких элементов, как ниппель, мундштук, наконечник, камера-смеситель, гайки, инжектор, корпус с рукоятью.
6. Пост. Это место для проведения сварочного процесса. Оно имеет стол, тумбы для хранения требуемых элементов, сварочного оборудования. Пост может иметь поворотную и неповоротную столешницу. Для работы на крупных производствах может использоваться передвижной или стационарный пост.

Но все же перед тем как приступать к использованию вышеперечисленных элементов стоит разобраться в том, как варить газовой сваркой. Это ответственной процесс, который требует обязательное соблюдение важных мер защиты.  Опытные сварщики советуют применять защитную маску, форму из плотной ткани, краги.

Предохранительные устройства ацетиленового генератора

К предохранительным устройствам относятся: манометр,
предохранительный клапан, предохранительный затвор.

Сейчас выпускаются манометры
индикаторного типа. Они надежны, и их показания видны со всех сторон. Такой
манометр изображен на Рис. 2. 15. Как правило, в процессе эксплуатации
манометры никаких нареканий не вызывают. Манометры подают сварщику 3 сигнала:

1) давление отсутствует;

2) рабочее давление;

3) критическое давление.

Предохранительный
клапан сбрасывает давление, превышающее 1,5 кгс/см². Это он делает
автоматически. Предусмотрен и ручной режим работы клапана. Для этого сбоку
имеется специальный флажок, при поднимании которого давление также
сбрасывается.

https://www.youtube.com/watch?v=ZrHF1CeNro4

Ручной режим включается в двух случаях:

1) не срабатывает автоматика, а манометр показывает
превышение предельно допустимого давления;

2) необходимо разрядить генератор.

Часто работа закончена, а в корзине генератора остался
карбид, и давление не позволяет открыть крышку. В этом случае открываем
ацетиленовый вентиль горелки и медленно поднимаем флажок предохранительного клапана.
Полностью флажок поднимать нельзя, т. к. из-под клапана польется белая
жидкость.

Крышку генератора разрешается открывать только после полного
сброса давления в генераторе.

Из разряженного генератора 
удаляются через боковые заглушки ил с водой; генератор дополнительно
промывается ведром воды.

Предохранительный
затвор предназначен для гашения обратного удара пламени. Обратным ударом
называется распространение пламени от горелки по ацетиленовому шлангу в сторону
генератора. Такое возможно в случае, если оба вентиля горелки открыты, а
наконечник засорился.

Кислород, имеющий более высокое давление, поступает в
ацетиленовый шланг и генератор. Образуется взрывчатая кислородно-ацетиленовая
смесь. Сварщик прочищает наконечник горелки и зажигает ее. Смесь воспламеняется,
и огонь по шлангу распространяется в сторону генератора.

Ранее на пути пламени ставили жидкостные затворы. Надежно
они работали только в теплый период времени, зимой часто замерзали. Неоднократные
попытки создать надежный затвор сухого типа оканчивались неудачей. Дело в том,
что кислородно-ацетиленовая смесь имеет очень большую скорость горения, а любой
обратный клапан – определенную инерцию закрывания. Бывало, что огонь уже
миновал клапан, а он еще не полностью закрылся.

Сейчас разработан и выпускается надежный затвор сухого типа
(Рис. 2. 17.), сконструированный весьма оригинально: в нем путь прохождения обратного
пламени более чем на 1,5 м длиннее пути прохождения обратного давления.

Сразу после воспламенения смеси внутри горелки идет
интенсивное расширение газов, и в ацетиленовом шланге появляется давление, превышающее
давление в генераторе. За счет этого давления резиновая мембрана начинает
прогибаться и закрывать отсечный клапан.

Если даже он еще не закрылся, а пламя
уже достигло мембраны, – не беда: ему еще предстоит покрутиться в
лабиринте общей длиной 1,55 м. За это время отсечный клапан надежно
запирается. Шариковый обратный клапан служит дополнительной защитой. Кроме
этого, на него еще возложена функция препятствия обратному ходу газов в
генератор.

В среде сварщиков бытует мнение о капризности этого затвора,
что побуждает от него отказываться. Однако автор абсолютно уверен в его надежности
и технологичности использования. Единственная недоработка фирмы — обратный
шариковый клапан сделан из углеродистой стали. Его необходимо регулярно
смазывать солидолом или заменить нержавеющим.

Затвор отказывается работать только в случае попадания в
него карбидного ила или воды. Поэтому при его эксплуатации необходимо усвоить
следующее:

1) никогда не перевозить генератор затвором вниз. Остатки
воды с илом в генераторе имеются всегда, и они неизбежно попадут в затвор;

2) никогда не качать генератор с зависшим в корзине
карбидом;

3) при разрядке генератора никогда не сбрасывать давление
путем сдергивания шлангов с затвора.

Неработающий затвор разбирается, промывается и
просушивается.

Хотя бы раз в сезон необходимо проверять затвор на
эффективность срабатывания.

Сварка алюминия

Газовой сваркой можно сваривать алюминий, получая швы
среднего качества. Алюминий всегда покрыт окисной пленкой и очень чувствителен
к наличию посторонних загрязнений: масла, жиров; поэтому перед сваркой
требуется особо тщательная подготовка. Окисная пленка имеет температуру
плавления, намного превышающую температуру плавления алюминия; если в процессе
сварки ее не удалять, присадочный металл просто не сможет перемешаться с
основным.

Вначале производим обезжиривание места сварки и присадочной
проволоки ацетоном, затем насаженной на «болгарку» металлической щеткой очищаем
их до блеска.

Для удаления образующейся в процессе сварки окисной пленки
применяют специальный флюс АФ – 4А. Его можно приобрести у мастеров,
занимающихся ремонтом холодильников. Флюс наносят в зону сварки в виде пасты
или порошка. После сварки остатки флюса тщательно удаляют.

В качестве присадочной проволоки можно использовать
электротехнический алюминий (электрические провода). Диаметр его зависит от
толщины свариваемой детали. В большинстве случаев достаточно 2 –
5 мм.

Основная трудность при сварке алюминия заключается в том,
что он не изменяет цвет при нагреве, поэтому сварку желательно вести на специальных
подкладках, иначе шов «провалится». Подкладки можно сделать из асбеста,
керамического кирпича, глины.

Если флюс не удалось приобрести, можно использовать
механический способ удаления окисной пленки.

При сварке без флюса присадочный материал держат не в руке,
а укладывают на восстанавливаемой детали около трещины или другого дефекта на
расстоянии 50 – 60  мм от места сварки. В качестве присадочного
материала можно использовать небольшие куски алюминия.

Газовая горелка должна иметь небольшой избыток ацетилена,
направляться на свариваемую деталь перпендикулярно, расстояние между мундштуком
горелки и деталью 50 – 60 мм.

Вначале деталь набивают песком, укладывая поверху асбест,
высыпающийся песок замазывают глиной.

После набивки деталь равномерно прогревают до температуры
250 — 300º С. Затем горелкой оплавляют край дефекта, проверяя крючком
начало плавления. К расплавленным кромкам пододвигают кусочки алюминия,
расплавляют их и перемешивают крючком, удаляя окисную пленку.

Высокое качество сварки алюминия и его сплавов достигается
тщательным перемешиванием металла в сварочной ванне и полным удалением стальным
крючком частиц окисной пленки.

Сварной шов, выполненный таким способом, имеет не очень
красивый внешний вид, поэтому после сварки его необходимо зачистить «болгаркой».

Сварочная горелка

Генератор отличается тем, что выдаваемое им давление
ацетилена может периодически колебаться от 1,5 кгс/см² до 0. Чтобы в таких
условиях обеспечить более-менее приемлемое питание горелки, и придумана такая
хитроумная штука, как инжектор.

Кислород подается через центральное отверстие 4 со скоростью
до 300 м/сек, и в зазоре, образуемом конусом инжектора и стенками смесительной
камеры 3, создает разрежение (подсос), куда и засасывается ацетилен.

.Подсос ацетилена проверяется опытным путем. Если палец
присасывается к штуцеру, то подсос нормальный.

Сварщики, наконец-то приобретя баллон с ацетиленом вместо
генератора, в радостном предвосхищении начинают производить сварку. Каково же
бывает их удивление, когда в процессе работы опять приходится регулярно
подкручивать ацетиленовый вентиль горелки.

Весь фокус здесь в том, что при применении инжекторной
горелки совместно с ацетиленовым баллоном нельзя получить особого
технологического выигрыша. Инжекторная горелка имеет 3 взаимоподобранных
отверстия: центральный канал инжектора, канал смесительной камеры, отверстие
мундштука. При нагреве они расширяются неодинаково, и из-за этого регулярно
изменяется соотношение ацетилен/кислород.

Слабые места и нюансы технологии

Если начали с плюсов, будет честным остановиться и на минусах. Недостаток в скорости нагревания металла – она низкая.

Кроме того, рабочий участок при таком методе «распластан» – уж очень большая зона нагревания металла, из-за чего теряется много тепловой энергии. Имеет место и такое неприятное явление как коробление.

Таким образом производительность рабочего процесса не очень высокая, а с увеличением толщины кромок свариваемых заготовок снижается еще больше.

Поэтому, если толщина вашего металлического листа больше шести миллиметров, начинайте думать о применении газовой сварки где-нибудь в другом месте. А толстый край лучше варить, к примеру, дуговым способом.

Газовая сварка – не самый дорогой способ сварки, это общеизвестно. Но газ для сварки – ацетилен и кислород, которые любят использовать в качестве сварочной газовой смеси, стоят все-таки дороже, чем электричество.

А если добавить довольно высокие риски взрывов и серьезную пожар опасность, которые мгновенно возникнут при неправильном обращении с горючими жидкостями, газами, кислородными баллонами и элементарным карбидом кальция, энтузиазм немного снижается.

Технология газовой сварки отлично подходит для широкого спектра сварочных работ: от соединения деталей из алюминия и стали до работы по бронзе и чугуну.

Сразу отметим, что газовой сварке по силам практически все металлы, включая такие капризные как медь, свинец или чугун: они варятся легче именно газовой технологией, чем какими-либо другими.

Техника безопасности при газовой сварке

По степени опасности профессия «газосварщик» находится рядом
с шахтером и милиционером. Отличие одно – газосварщик почти всегда сам является
творцом опасных ситуаций. Некоторые опасности газовой сварки разбирались при
описании газосварочной аппаратуры. Добавлю еще несколько их видов из
собственного опыта.

Работайте на достаточном удалении от баллона и генератора.
Искры от работающей горелки или резака ни в коем случае не должны достигать генератора.
Даже полностью исправный генератор может выделять избыток ацетилена в
атмосферу. К примеру, это случается при срабатывании предохранительного
клапана.

Газосваркой часто приходится варить различные емкости. Здесь
надо быть предельно осторожным. Любое горючее вещество, когда-то находившееся в
емкости, может стать источником взрыва. Был случай взрыва бочки из-под масляной
краски. Краски в ней давно уже не было, оставался тонкий высохший слой на
стенках.

Обычно рекомендуют перед сваркой полностью удалять горючие
вещества из емкости, промыв ее горячей водой с каустической содой. Однако это
не всегда дает желаемый результат. Поэтому дополнительной мерой безопасности является
заполнение емкости перед сваркой и в процессе ее углекислым газом.

Если такого
газа у вас нет, пустите в емкость струю пара из чайника. Если и этого нет,
наденьте на выхлопную трубу вашего автомобиля шланг и опустите его в емкость.
Весь период сварки автомобиль должен работать. Такой способ можно использовать,
если вы уверены в полном сжигании бензиновой горючей смеси вашим автомобилем.

Некоторые сварщики делились опытом модернизации
ацетиленового генератора. Чтобы генератор не забивался илом, карбид сначала
помещали в женские колготки и только потом в корзину. Такая «модернизация»
может оказаться чрезвычайно опасной. Карбид при соприкосновении с водой выделяет
огромное количества тепла.

В генераторе тепло отводится водой, смачивающей
корзину снизу. Для эффективного теплоотвода отработанный карбид вымывается и
опускается вниз. Если он находится в колготках, образуется «шуба»,
препятствующая отводу тепла. Перегретый ацетилен может взорваться уже при 240°
С (зависит от давления и присутствующих в нем веществ). Стоит ли рисковать?

Газовое пламя не обладает сильным излучением, поэтому
складывается впечатление, что защита глаз может осуществляться обычными солнцезащитными
очками. Однажды при такой защите всего за полдня работы сварщик получил сильное
покраснение глаз. Пластмассовые солнцезащитные очки ослабляют только видимое
излучение, но не фильтруют ультрафиолет (хотя некоторые фирмы-производители
очков и утверждают обратное).

Тренировочная сварка

https://www.youtube.com/watch?v=rXRycorsAOo

Второе упражнение — регулировка теплопередачи от горелки к металлу. Осуществляется двумя способами: 1) наклоном горелки по отношению к плоскости металла. Максимальная теплопередача будет при угле наклона, близком к 90 градусам, минимальная — при остром угле наклона; 2) расстоянием от кончика ядра пламени ядра пламени до металла.

Третье ваше упражнение- проведение широкого шва, которым
обычно и варят сварщики. При этом продольное движение мундштука горелки вдоль
шва дополняется колебаниями полумесяцем:

Четвертое упражнение – наложение сварочного
валика на пластину. Для этого используйте присадочную проволоку СВ – 08.
Ее диаметр подбирается равным толщине металла.

Присадочная проволока движется впереди горелки и всегда
находится в защитной зоне ее пламени. Углы наклона проволоки и горелки относительно
металла выбирайте в зависимости от наибольшей производительности наложения шва.

Освоение сварки труб начинайте с поворотных стыков –
так, как это показано на рисунке 2. 31. Сварку начинайте в правой верхней
четверти трубы и, не дойдя немного до верхней точки, поверните трубу.
Запомните: шов все время необходимо вести снизу вверх.

Сварку неповоротных труб начинайте внизу трубы и, обварив половину
трубы, заканчивайте в верхней точке. Точно так же обваривается и вторая
половина. Когда начинаете и заканчиваете варить второй шов, перекрывайте
предыдущий на 0,5 см.

Третье упражнение при сварке труб – сварка
неповоротного шва у стены.

Самое сложное при сварке труб – освоить операционную
сварку. Вначале срезаем одну трубу так, как показано на рисунке 2. 34. Затем
провариваем внутренний шов и, закрыв трубу срезанной вначале крышкой,
провариваем наружный шов.

Для сварки используйте присадочную проволоку марки
СВ – 08. Если хотите получить особо красивые швы, возьмите проволоку
СВ – 08 ГС. Правда, такая проволока в начале шва оставляет
внутренние пустоты, поэтому при замыкании шва его необходимо проваривать как
минимум на 1 см.

В процессе сварки возможны такие ситуации, как хлопки и
погасание пламени. Причин три:

1) перегрелся наконечник горелки;

2) засорился наконечник горелки;

3) недостаточное давление ацетилена.