При ручной сварке сварщик держит в правой руке сва­рочную горелку, а в левой — присадочную проволоку. Пламя горелки сварщик направляет на свариваемый металл так, чтобы кромки находились в восстановительной зоне пламени на расстоянии 2—6 мм от конца ядра. Нельзя касаться по­верхности расплавленного металла концом ядра, так как это

Рис. 51. Влияние угла Рис. 52. Углы наклона мундштука горел- наклона мундштука ки в зависимости от толщины металла горелки на глубину проплавления: а — сварка при малом угле, 6 — сварка при большем угле

вызовет науглероживание металла сварочной ванны. Ко­нец присадочной проволоки должен находиться в вос­становительной зоне пламени или быть погруженным в ванну.

Скорость нагрева можно регулировать, изменяя угол наклона мундштука к поверхности свариваемого металла. Чем больше этот угол, тем больше тепла будет передавать­ся от пламени металлу, тем быстрее он будет нагреваться, и тем глубже проплавление (провар) металла (рис. 51, а и б). При сварке толстого или хорошо проводящего тепло металла (например, красной меди) угол мундштука а дол­жен быть больше, чем при сварке металла тонкого или с низкой теплопроводностью. На рис. 52 показаны углы на­клона, которых следует придерживаться при левой сварке стали.

Распределения жидкого металла по шву, а также регу­лирования скорости плавления кромок и присадочной прово­локи достигают соответствующим перемещением сварочного пламени по шву. На рис. 53 показаны способы перемещения конца мундштука по шву. Основным является перемещение мундштука вдоль шва. Поперечные и круговые движения концом мундштука являются вспомогательными и служат для регулирования скорости прогрева и расплавления кро­мок, а также способствуют образованию нужной формы шва. де** Способ 1 (см. рис. 53) применя­ют при сварке тонких листов, спосо­бы 2 и 3 — при сварке листов сред­ней толщины. Нужно стремиться, чтобы металл ванны всегда был за­щищен от действия окружающего воздуха газами восстановительной зоны пламени. Поэтому способ 4, при котором пламя периодически отво­дится в сторону, применять не реко­мендуется, так как это вызывает окисление металла кислородом воздуха.

Рассмотрим некоторые основные способы газовой сварки.

«■£» Левая сварка (рис. 54, а). Наиболее распространен - г "ный способ, который применяют при сварке тонких деталей, а также деталей из легкоплавких металлов. Горелку пере­мещают справа налево, а присадочную проволоку передви­гают впереди пламени, которое направляют на еще не сва­ренный участок шва. На рис. 54, б показана схема движе­ния мундштука и проволоки, на рис. 54, в — углы наклона мундштука и проволоки. Мощность пламени при левой свар­ке стали берут от 100 до 130 дм3 ацетилена в час на 1 мм толщины металла.

Правая сварка (рис. 55, а). Горелку ведут слева направо, а присадочную проволоку перемещают вслед за горелкой. Пламя направляют на конец проволоки и уже сва­ренный участок шва. Мундштуком производят лишь незначи­тельные поперечные колебания, а при сварке стали толщи­ной менее 8 мм мундштук передвигают вдоль оси шва без поперечных движений. Конец проволоки держат погружен­ным в сварочную ванну и спиралеобразными движениями перемешивают им жидкий металл, что облегчает удаление окислов и шлаков. Тепло пламени рассеивается в меньшей

степени и используется лучше, чем при левой сварке. По этому при правой сварке угол раскрытия шва можно делан не 90°, а 60—70°, что уменьшает количество наплавляемой металла, расход проволоки и коробление изделия от усади

металла шва.

Шов Правую сварку

и при сварке металлов с высокой теплопро­водностью, например красной меди. Каче­ство шва при правой сварке выше, чем при левой, потому что расплавленный металл защищен фа­келом пламени, кото­рое одновременно отжигает наплавлен­ный металл и замед­ляет его охлаждение. Вследствие лучшего использования тепла правая сварка метал­ла больших толщин экономичнее и про­изводительнее левой. По сравнению с ле­вой сваркой скорость правой сварки на 10—20% выше, а экономия газов со­ставляет 10—15%.

Правой сваркой сваривают сталь тол­щиной до 6 мм без скоса кромок, обес­печивая полный про­вар, без подварки с обратной стороны.

Мощность пламени при правой сварке берут от 120 до 150 дм3 ацетилена в час на 1 мм толщины металла (стали). Угол наклона мундштука к свариваемому металлу должен быть не менее 40°.

Диаметр d присадочной проволоки при газовой сварке берут равным: при левой сварке cf = S+l мм, при правой d—S, где S — толщина свариваемого металла в мм. .Прово­локу диаметром более 8 мм не применяют.

Сварка многопламенными наконечника­ми. Расход тепла для нагрева 1 кг стали — в 3,7; 1 кг ме­ди — в 2,5; 1 кг алюминия — в

1,6 раза выше, чем для рас­плавления. Поэтому для ра - ционального использования тепла горючего применяют мно - гопламенные наконечники (рис. 56). В двухпламенном (рис. 56, а) наконечнике одно пламя подогревает основной металл, а второе — плавит его и присадочную проволоку. В грехпламенном (рис. 56, б) на­конечнике среднее пламя пла­вит металл, а крайние подогре­вают основной металл и при­садочную проволоку.

При многопламенных наконечниках применяют правую сварку. Металл толщиной до 6 мм сваривают с одной сторо­ны без скоса кромок. Сварка многопламенными горелками требует от сварщика большого навыка, но увеличивает про­изводительность на 25—50% по сравнению с левой сваркой однопламенной горелкой той же мощности; удельный расход газов снижается на 15—25%. При многопламенной сварке горелку перемещают вдоль шва прямолинейно, а конец про­волоки погружают в ванну, совершая им небольшие коле­бательные движения для перемешивания жидкого металла и удаления из него газов, окислов и шлаковых включений.

Многопламенные линейные горелки используют при ав­томатической газовой сварке прямолинейных швов труб и обечаек из металла небольшой толщины (до 3 мм).

Сварка сквозным валиком (рис. 57). Листы ус­танавливают вертикально с зазором, равным пол овине тол­щины листа. Пламенем горелки расплавляют кромки, обра­зуя круглое отверстие, нижнюю часть которого заплавляют

, присадочным металлом на всю толщину свариваемого ме­талла. Затем перемещают пламя выше, оплавляя верхнюю кромку отверстия и накладывая следующий слой металла на нижнюю сторону отверстия. Так поступают до тех пор, пока не закончат весь шов. При этом способе шов получает -

ся в виде сквозного валика, соединяющего свариваемые листы. Металл шва получается плотный, без пор, раковин и шлаковых включений. При толщине от 6 до 12 мм сварку ведут с двух сторон два сварщика одновременно.

Сварку ванночка­ми (рис. 58) применяют для получения соединений встык н угловых (металл толщиной менее 3 мм) с при­садочной проволокой. Когда на шве образуется ванноч­ка диаметром 4—5 мм, свар­щик вводит в нее конец про­волоки и, расплавив небольшое количество ее, перемещает конец проволоки в темную, восстановительную часть пламе­ни. В это время он делает мундштуком круговое движение,

переводя его в соседнее положение на шве. Новая ванночка должна перекрывать предыдущую на 1/з диаметра. Конец проволоки во избежание окисления нужно всегда держать в восстановительной зоне пламени, а ядро не должно погру­жаться в ванночку во избежание науглероживания металла шва. Этот способ дает сварное соединение высокого качест­ва при сварке тонких листов и труб из низкоуглеродистой и низколегированной стали облегченными швами.

Многослойная газовая сварка имеет следую­щие преимущества перед однослойной: дает меньшую зону нагрева металла; обеспечивает отжиг нижележащих слоев при наплавке последующих; возможность проковки каждого слоя шва перед наложением следующего. Однако многослой­ная сварка менее производительна и требует большего рас­хода газов, чем однослойная. Поэтому ее применяют только при сварке ответственных изделий.-Сварку ведут коротки­ми участками. При наложении слоев нужно следить за тем, чтобы стыки швов в различных слоях не совпадали. Перед наложением нового слоя нужно проволочной щеткой очис­тить поверхность предыдущего слоя от окалины и шлаков.

Сварка окислительным пламенем. Применя­ют для сварки низкоуглеродистой стали. Сварку ведут окис­лительным пламенем состава

Для раскисления образующихся в сварочной ванне окис­лов железа применяют проволоку Св-12ГС, Св-08Г и Св-08Г2С (ГОСТ 2246—60), содержащую повышенные ко­личества раскислителей — марганца и кремния. Данный способ повышает производительность сварки на 10—15%.

Сварка пропан-бутан - кислородным пламе­нем производится при повышенном содержании кислорода в смеси

кислород

пропан-бутан

с целью повышения температуры пламени и увеличения про­вара и жидкотекучести ванны при сварке стали. Для рас­кисления металла шва применяют проволоку Св-12ГС, Св-08Г и Св-08Г2С, а также проволоку Св-15ГЮ (0,5—0,8% алюминия и 1—1,4% марганца) (ГОСТ 2246—60).

Исследованиями А. Н. Шашкова, Ю. И. Некрасова и С. С. Ваксман доказана возможность использования также

обычной низкоуглеродистой проволоки Св-08 с раскисляю­щим покрытием, содержащим 50% ферромарганца и 50% ферросилиция, разведенного на жидком стекле. Вес покры­тия (без учета веса жидкого стекла) 2,5—3,5% к весу про­волоки. Толщина покрытия 0,4—0,6 мм при проволоке диа­метром 3 мм и 0,5—0,8 мм при диаметре 4 мм. Расход про­пана 60—80 л/ч на 1 мм толщины стали, р = 3,5, угол наклона прутка к плоскости металла 30—45°, угол разделки кро­мок 90°, расстояние ядра от прутка 1,5—2 мм, от металла 6—8 мм. Этим способом можно сваривать сталь толщиной до 12 мм. Лучшие результаты получены при сварке стали 3—4 мм.

Проволока Св-08 с указанным покрытием при сварке пропан-бутаном является полноценным заменителем более дефицитных марок проволоки с марганцем и кремнием.

Сварка городским газом (СН4) производится горелкой ГЗУ-2-62 и проволокой Св-12ГС. Состав горючей смеси 02: СН4= 1,5 : 1,6. Для стали толщины 4 мм расход: С2Н2 = 400 дм3/ч, пропан-бутана 240 дмг! ч (i|j = 0,6), город­ского газа 720 дм31ч (гр = 1,8). Производительность такая же, как и при сварке пропан-бутаном, но на 15—20% ниже, чем при сварке на ацетилене. Зона термического влияния при сварке городским газом больше (11,5 мм), чем при сварке ацетиленом (9 мм). Прочность при сварке стали малых тол­щин городским газом меньше, чем при сварке ацетиленом, вследствие повышения содержания в металле кислорода, вызванного необходимостью применения окислительного пламени.

Горелками ГЗУ-2-62 можно на городском газе сваривать неответственные соединения из стали толщиной до 5 мм.

Сварка пламенем повышенной мощно­сти — 200 дм3/ч на 1 мм толщины металла (для стали). Диаметр прутка 6—8 мм. Пламя больше направляют на при­садочный пруток. Увеличивается производительность свар­ки, но требуется высокая квалификация сварщика, так как можно перегреть металл шва и зоны влияния, что снизит их пластические свойства.

Особенности сварки различными швами. Горизонтальными швами сваривают правым способом, но сварку ведут справа налево, держа конец проволоки сверху, а мундштук снизу ванны (рис. 59). Сварочную ванну распо­лагают под некоторым углом к оси шва, чем облегчается формирование шва, а жидкий металл удерживается от сте - кания.

Вертикальными и наклонными швами сваривают сверху вниз правым способом (рис. 60, а) и снизу вверх левым (рис. 60, б) или правым (рис. 60, в) способами. Способ, по­казанный на рис. 60, а, применяют при небольшой толщине металла, когда объем ванны мал и ме­талл можно удерживать от стекания давлением газов пламени. При толщи­не более 5 мм применяют также способ сварки двойным валиком.

При сварке потолочными швами (рис. 61) кромки нагревают до начала оплавления («запотевания») и в этот момент вводят в ванну присадочную проволоку, конец которой быстро оп­лавляют. Металл ванны удерживают от стекания вниз прутком и давлением газов пламени, которое достигает 100—120 гс/смг. Пруток держат под малым углом наклона к свариваемому металлу. Сварку можно вести правым способом (рис. 61, б), так как

Рис. 61. Сварка потолоч-
ными швами:
а —левым, б — правым спо-
собом

при сварке левым способом под действием давления газов пламени расплавленный металл может затекать на недоста­точно прогретые участки основного металла, что вызовет непровар в данном месте. Целесообразно также применять многослойные потолочные швы в несколько проходов с ми­нимальной толщиной каждого слоя.

Сварка тонкого металла (толщиной менее 3 мм) по от­бортовке кромок без присадочного металла производится при зигзагообразных колебаниях мундштука в вертикальной плоскости (рис. 62, а). При сварке такого металла (1 —

3 мм) встык без снятия фасок мундштуком делают попереч­ные колебания в пределах ширины шва (рис. 62, б). В ряде случаев для облегчения формирования шва ему придают не­большой уклон, ведя сварку снизу вверх (рис. 62, в).

Деформации и напряжения при газовой сварке

Деформации и напряжения возникают вследствие не­равномерного нагревания металла при газовой сварке. Если нагреть лист металла пламенем горелки (рис. 63), то он нач­нет расширяться в месте нагревания. Расширению будут препятствовать более холодные части листа, окружающие место нагрева. В результате лист, если размеры его доста­точно велики, теряет устойчивость и начнет деформировать­ся, образуя так называемые «бухтины».

При наличии препятствий деформации нагреваемой де­тали в ней возникают внутренние напряжения. Эти напря­жения в зависимости от степени нагрева, размеров и фор­мы детали могут достигать большой величины и часто слу­жат причиной появления трещин в шве или зоне влияния и даже разрушения детали.

Величина расширения металла и связанная с этим сте­пень деформации зависит от температуры нагрева и коэф­фициента линейного расширения. Чем больше коэффициент линейного расширения и выше температура нагрева метал­ла, тем больше деформация.

Второй причиной деформаций и напряжений при сварке является усадка металла шва при переходе из жидкого со­стояния в твердое. Усадка при сварке листов металла вызы­вает продольное и поперечное коробления. При продольном короблении происходит набегание еще не сваренных кромок листов друг на друга, как это показано на рис. 64, а. Попе­речное коробление листов от усадки показано на рис. 64, б.

Величина усадки больше в верхней части шва, где объем наплавленного металла больше. Поэтому при попереч­ной усадке края листов стремятся под-

о) 6)

Рис. 63. Деформация ли - Рис. 64. Коробление листов от усад - ста при нагревании горел - ки металла при сварке:

КОЙ а — продольное, б — поперечное

няться в сторону выпуклости шва. Если усадке что-либо пре­пятствует, то возникают напряжения. Поскольку газовая сварка дает большую зону нагрева по сравнению с другими способами сварки, то она вызывает и большие деформации свариваемых частей.

Для уменьшения деформаций следует стремиться к рав­номерному распределению объема наплавляемого металла и более равномерному нагреванию детали при сварке. Для этого применяют следующие способы.

Порядок наложения швов. На рис. 65, а пока­заны обратноступенчатый, ступенчатый и комбинированный порядки наложения швов. Шов делят на участки по 100— 200 мм. Сварку ведут отдельными участками в порядке, от­меченном цифрами, и в направлении, указанном стрелками. При этом металл по длине шва нагреется более равномер­но, чем при сварке за один проход, следовательно, деформа­ция листов будет меньше.

Уравновешивание деформаций. При этом способе очередность наложения швов выбирают так, чтобы

Divued bv Roman Efimov httD://www. farleD. net/~roman

последующий шов вызывал деформации, обратные получен­ным при наложении предыдущего шва (рис. 65, б). При на­ложении шва / листы деформируются в одну сторону, а при наложении шва 2 — в противоположную. В результате бал­ка после сварки будет иметь наименьшую деформацию. Цифры указывают последовательность наложения швов.

Рис. 65. Способы уменьшения деформаций: а — порядок наложения швов: обратноступенчатый, // и /// — комбинированные; б — уравновешивание деформаций; а — обратная деформация

Обратные деформации. Этот способ заключается в придании деталям перед сваркой такого положения или формы, которые обеспечивают их правильное относительное расположение после сварки. Например, предварительно раз­двигают кромки листов при сварке продольным швом (рис. 65, в). По мере сварки кромки вследствие усадки ме­талла шва сближаются. Сварку начинают в точке 1, на не­котором расстоянии от поперечной кромки. Оставшийся участок заваривают последним с целью предупреждения образования трещин в начале шва, которые могут возник­нуть из-за продольного коробления листов от усадки.

Жесткое закрепление применяют при прихватке или сварке деталей сложной формы, закрепляя их в специ­альных приспособлениях — кондукторах. Этот способ рас­пространен в условиях массового или серийного производ­ства. Детали из приспособления вынимают после прихватки или сварки и полного охлаждения. Однако этот способ не всегда дает хорошие результаты при газовой сварке, по­скольку она дает большую зону нагрева и поэтому вызывает большие деформации, чем дуговая сварка. Вследствие этого при закреплении вне шва возникают напряжения сжатия, вызывающие увеличение общей деформации изделия. Если же закрепление располагают вблизи свариваемых кромок, то при нагреве возникают большие пластические деформа­ции сжатия, которые в процессе остывания сварного соеди­нения могут вызвать его разрушение.

Охлаждение. Сопутствующее охлаждение детали в процессе сварки уменьшает зону нагрева, а следовательно, и деформацию изделия. Для охлаждения изделие погружают в воду, оставляя на поверхности только место сварки, или кладут под шов прокладку из красной меди, имеющую высо­кую теплопроводность и улучшающую отвод тепла. Иногда в подкладке делают каналы, по которым пропускают воду для лучшего отвода тепла. Можно также обкладывать де­таль около шва мокрым асбестом.

Данный способ применяют при сварке сталей, обладаю­щих пониженной теплопроводностью, например нержаве­ющих.

Предварительный подогрев детали (пол­ный или частичный) снижает разность температур между сварочной ванной и более холодными частями основного металла. Это уменьшает напряжения и деформации металла от местного неравномерного нагрева при сварке и уменьша­ет скорость охлаждения. Данный способ применяют при ре­монтной сварке отливок из чугуна, бронзы и алюминия, а также при сварке высокоуглеродистых и легированных ста­лей, склонных к закалке и трещинообразованию. Способ требует специальных устройств для подогрева деталей: гор­нов, печей, индукторов и пр.

Проковка наплавленного металла после сварки деформирует зерна и уплотняет шов; это снимает оставшиеся напряжения и повышает прочность сварного со­единения. Проковку производят в зависимости от вида сва­риваемого металла либо в горячем, либо в холодном состоя­нии.

Указания о применении проковки и ее режимы приве­дены ниже при описании техники сварки различных ме­таллов.

Divued bv Roman Efimov httD://www. farleD. net/~roman _

§ 6