Газовая сварка – способ универсальный, но при ее выполнении необходимо помнить, что нагреванию подвергается достаточно большой участок вокруг сварного соединения. Поэтому нельзя исключить возникновение коробления и развитие внутренних напряжений в конструкциях, причем они более значительные, чем при других способах сварки. В связи с этим газовая сварка в большей степени подходит для таких соединений, для которых достаточно небольшого количества наплавленного металла и малого нагрева основного металла. Прежде всего речь идет о стыковых, угловых и торцовых соединениях (независимо от их пространственного положения – нижнего, горизонтального, вертикального или потолочного), в то время как тавровых и нахлесточных следует избегать (хотя они тоже могут осуществляться).

Чтобы сварной шов отличался высокими механическими свойствами, требуется выполнить следующие действия:

– подготовить кромки металла;

– подобрать соответствующую мощность горелки;

– отрегулировать пламя горелки;

– взять необходимый присадочный материал;

– правильно сориентировать горелку и определить траекторию ее перемещения по выполняемому шву.

Как и при дуговой сварке, при газовой кромки свариваемого металла нужно подготовить. Их очищают (на 20–30 мм с каждой стороны) от ржавчины, влаги, масла и пр. Для этого достаточно прогреть кромки. В случае сварки цветных металлов используют механические и химические способы очистки.

При осуществлении стыковых соединений (табл. 42) следует помнить о некоторых правилах разделки кромок:

– при сваривании тонколистового металла (до 2 мм) присадки не используют – достаточно выполнить отбортовку кромок, которые потом расплавляются и дают валик сварного шва. Возможен и такой вариант: сварить кромки встык без разделки и зазора, но с применением присадочного материала;

– при сваривании металла толщиной менее 5 мм можно обойтись без скоса кромок и вести одностороннюю газовую сварку;

– при соединении металла толщиной более 5 мм кромки скашивают под углом в 35–40°, чтобы общий угол раскрытия шва составлял 70–90°. Это позволит проварить металл на всю толщину.

При выполнении угловых соединений присадочный материал не используют, а шов формируют расплавлением кромок металла.

Нахлесточные и тавровые соединения допускаются исключительно при сварке металла толщиной до 3 мм, поскольку при большей толщине локальный нагрев металла бывает неравномерным, что приводит к развитию значительных внутренних напряжений и деформаций, а также к появлению трещин как в металле шва, так и в основном металле.

Чтобы в процессе сварки детали не сдвигались и зазор между ними не изменялся, их фиксируют либо специальными приспособлениями, либо прихватками. Длина, количество и промежуток между последними зависят от толщины металла, длины и конфигурации шва:

– если металл тонкий, а швы короткие, длина прихваток составляет 5–7 мм при интервале между ними в 70-100 мм;

– если металл толстый, а швы длинные, то длину прихваток увеличивают до 20–30 мм, а расстояние между ними – до 300–500 мм.

В процессе сварки пламя горелки направляют на металл таким образом, чтобы он попадал в восстановительную зону и находился в 2–6 мм от ядра. При сварке легкоплавких металлов пламя горелки в основном ориентируют на присадочный материал, а зону ядра отодвигают на еще большее расстояние от сварочной ванны.

При сварке необходимо регулировать скорость нагрева и плавления металла. Для этого прибегают к таким действиям (рис. 91):

– изменяют угол наклона мундштука;

– манипулируют самим мундштуком.

Рис. 91. Способы регулировки скорости нагрева и плавления металла путем изменения: а – угла наклона мундштука; б – траектории движения мундштука и проволоки; 1 – при сварке тонколистового металла; 2, 3 – при сварке толстолистового металла

При сварке необходимо следить за тем, чтобы:

– ядро пламени не контактировало с расплавленным металлом, поскольку последний может от этого науглероживаться;

– сварочная ванна была защищена зоной факела и восстановительной зоной, иначе металл будет окисляться атмосферным кислородом.

В процессе использования газовой горелки необходимо соблюдать правила обращения с ней:

1. Если горелка находится в исправном состоянии, то пламя, которое она дает, бывает устойчивым. В том случае, если наблюдаются какие-либо отклонения (горение нестабильное, пламя отрывается или гаснет, случаются обратные удары), надо обратить особое внимание на узлы горелки и отрегулировать ее.

2. Чтобы проверить инжекторную горелку, подсоединяют кислородный рукав, к корпусу крепят наконечник. После затягивания накидной гайки аккуратно откручивают ацетиленовый вентиль, кислородным редуктором устанавливают соответствующее давление кислорода, после чего открывают кислородный вентиль.

3. Если приставленный к ацетиленовому ниппелю палец присасывается, это означает, что кислород создает разряжение. Если этого не происходит, возможно, засорились инжектор, смесительная камера или мундштук. Их следует прочистить.

4. Повторить проверку на разряжение (подсос). Его величина определяется зазором между концом инжектора и входом в смесительную камеру. Выкручивая инжектор, зазор регулируют.

5. Категорически запрещено использовать неисправные горелки.

Различают два способа газовой сварки (рис. 92):

Рис. 92. Способы газовой сварки (стрелкой указано направление сварки): а – левый; б – правый; 1 – присадочная проволока; 2 – сварочная горелка

– левую сварку, при которой горелку перемещают справа налево и держат позади присадочной проволоки. При этом сварочное пламя ориентировано на еще не сваренный шов. Этот способ не позволяет в достаточной степени защитить металл от окисления, сопровождается частичной потерей тепла и дает низкую производительность сварки;

– правую сварку, при которой горелку перемещают слева направо и держат впереди присадочной проволоки. В этом случае пламя ориентировано на законченный шов и конец присадочной проволоки. Такой способ дает возможность направить на расплавление металла сварочной ванны большее количество теплоты, а колебательные поперечные движения мундштука и проволоки осуществляются реже, чем при левом способе. Кроме того, конец присадочной проволоки оказывается постоянно погруженным в сварочную ванну, поэтому им можно перемешивать ее, что способствует переходу окислов в шлак.

Правый способ обычно применяют, если толщина свариваемого металла превышает 5 мм, тем более что при этом сварочное пламя по бокам ограничено кромками изделия, а сзади – валиком наплавленного металла. Благодаря этому потери теплоты снижаются, и она используется более эффективно.

Левый способ имеет свои преимущества, поскольку, во-первых, шов все время находится в поле зрения сварщика и он может регулировать его высоту и ширину, что имеет особое значение при сварке тонколистового металла; во-вторых, при сварке пламя может растекаться по поверхности металла, снижая риск пережога.

При выборе того или иного способа сварки нужно руководствоваться и пространственным положением сварного шва:

– при выполнении нижнего шва следует учитывать толщину металла. Его можно накладывать и правым, и левым способом. Данный шов наиболее легкий, поскольку сварщик может наблюдать за процессом. Кроме того, жидкий присадочный материал стекает в кратер и не выливается из сварочной ванны;

– для горизонтального шва предпочтителен правый способ. Чтобы не допустить вытекания жидкого металла, стенки сварочной ванны делают с некоторым перекосом;

– для вертикального шва на подъем – и левый, и правый, а для вертикального шва на спуск – только правый способ;

– потолочный шов легче накладывать правым способом, поскольку поток пламени направлен на шов и не дает жидкому металлу вытечь из сварочной ванны.

Способом, гарантирующим высокое качества сварного шва, является сварка ванночками (рис. 93).

Рис. 93. Сварка ванночками: 1 – направление сварки; 2 – траектория движения присадочной проволоки; 3 – траектория движения мундштука

Данный метод применяют для сварки тонколистового металла и труб из низкоуглеродистых и низколегированных сталей облегченными швами. Им можно воспользоваться и при сварке стыковых и угловых соединений при толщине металла до 3 мм.

Процесс сварки ванночками протекает следующим образом:

1. Расплавив металл диаметром 4–5 мм, сварщик помещает в него конец присадочной проволоки. Когда ее конец расплавится, он вводит его в восстановительную зону пламени.

2. Одновременно с этим сварщик, чуть сместив мундштук, совершает им круговые движения, чтобы образовать очередную ванночку, которая должна несколько (примерно на треть диаметра) перекрывать предыдущую. При этом проволоку надо продолжать держать в восстановительной зоне, чтобы не допустить ее окисления. Ядро пламени нельзя погружать в сварочную ванну, иначе произойдет науглероживание металла шва.

При газовой сварке швы бывают одно– или многослойными. Если толщина металла составляет 8-10 мм, швы наваривают в два слоя, при толщине более 10 мм – три слоя и более, причем каждый предыдущий шов предварительно очищают от шлака и окалины.

Многопроходные швы при газовой сварке не практикуют, поскольку наложить узкие валики очень тяжело.

При газовой сварке возникают внутренние напряжения и деформации, поскольку участок нагрева оказывается более обширным, чем, например, при дуговой сварке. Для уменьшения деформаций необходимо принимать соответствующие меры. Для этого рекомендуют:

– равномерно нагревать изделие;

– подбирать адекватный режим сварки;

– равномерно распределять наплавленный металл по поверхности;

– придерживаться определенного порядка наложения швов;

– не увлекаться выполнением прихваток.

Для борьбы с деформациями применяют разные способы:

1. При выполнении стыковых соединений сварной шов накладывают обратноступенчатым или комбинированным способом, разделив его на участки длиной 100–250 мм (рис. 94). Поскольку теплота равномерно распределяется по поверхности шва, основной металл практически не подвержен короблению.

Рис. 94. Последовательность наложения шва при сварке стыковых соединений: а – от кромки; б – от середины шва

2. Уменьшению деформаций способствует их уравновешивание, когда последующий шов вызывает деформации, обратные тем, которые вызвал предыдущий шов.

3. Находит применение и способ обратных деформаций, когда перед сваркой детали укладывают так, чтобы после нее в результате действия деформаций они заняли нужное положение.

4. Бороться с деформациями помогает и предварительный нагрев соединяемых изделий, в результате чего достигается меньшая разность температур между сварочной ванной и изделием. Этот способ хорошо работает при ремонте чугунных, бронзовых и алюминиевых изделий, а также в том случае, если они изготовлены из высокоуглеродистых и легированных сталей.

5. В ряде случаев прибегают к проковке сварного шва (в холодном или горячем состоянии), что улучшает механические характеристики шва и снижает усадку.

6. Термическая обработка – еще один способ устранения развившихся напряжений. Она бывает предварительной, проводится одновременно со сваркой или ей подвергают уже готовое изделие. Режим термической обработки определяют форма деталей, свойства свариваемых металлов, условия и пр.