Кислородно ацетиленовая сварка и оборудование для нее. Способы сварки

Сварка ацетиленом — это проверенная временем технология, которая позволяет выполнять красивые, качественные и надежные соединения металлических элементов. Ацетилен — это горючий газ, который получают из воды, кислорода и карбида кальция. Данная технология отличается универсальностью, что позволяет применять ее для работы с различными по своим показателям тугоплавкости металлами. Оборудование для выполнения такой сварки ацетиленом включает соответствующие баллоны с кислородом, который в процессе работы смешивается с карбидом, что и позволяет получать на выходе качественный горючий ацетилен.

Используемое оборудование

В недавнем прошлом обеспечить качественное соединение при помощи ацетилена было затруднительно, что объяснялось несовершенством используемых технологий. Однако сегодня появилось высококачественное оборудование, которое позволяет получать на выходе пламя с ровными параметрами, а сварщик имеет возможность с легкостью регулировать интенсивность и температуру горения пламени горелки. Такое оборудование для сварки ацетиленом включает соответствующий генератор, который в процессе работы заправляется карбидом и позволяет контролировать уровень давления в системе. Современные установки для такой сварки ацетиленом отличаются полной безопасностью в эксплуатации, они надежны, и просты в использовании.

Также возможно использование вместо кислорода и генератора сразу же баллона, заправленного ацетиленом, что позволяет существенно упростить выполнение сварочных работ. Тем самым снижаются трудозатраты и повышается производительность выполнения такой сварки. Однако необходимо учитывать, что использование уже заправленных ацетиленовых баллонов приводит к некоторому увеличению себестоимости выполняемой элементов.

Газовая сварка ацетиленом металлических изделий

Одним из несомненных преимуществ этой технологии сварки является ее простота. Для такой работы потребуются специальные горелки для работы с ацетиленом. Такие горелки промаркированы индексами от 0 до 5. Оборудование с индексом 0 имеет наименьшую производительность и предназначено для работы с легкосплавными металлами. А вот установки с маркировкой 5 отличаются максимальной производительностью, что позволяет использовать их для работы с тугоплавкими металлами.

Залогом качественного выполнения такой сварки ацетиленом станет правильный выбор горелки и ее грамотная регулировка. Необходимо также учитывать, что номер используемых электродов должен соответствовать маркировке горелки. В целом же, выбор электродов не представляет сложности. По параметрам они должны соответствовать показателям тугоплавкости металлов и быть приближены к нему своим сплавом.

Горелку продувают горючим газом из генератора и лишь после появления характерного запаха ацетилена можно поджигать горелку и добавлять небольшое количество кислорода из баллона. Регулируя вентиль на баллоне с кислородом, сварщик может регулировать интенсивность пламени, его температуру и насыщенность. Давление редуктора должно составлять приблизительно 2 атмосферы для кислородного баллона и от 2 до 4 атмосферы для генератора. В каждом конкретном случае эти показатели должны выбираться в зависимости от особенностей свариваемых металлических элементов.

Поверхности металлических элементов для сварки ацетиленом должны быть очищены от краски и других загрязнений. Их подгоняют максимально близко друг к другу. Далее необходимо пламя горелки направлять на шов соединения, а присадочный материал должен перемещаться вслед за горелкой. Подобная технология работы позволит обеспечить эластичность и прочность соединения. Также можно использовать технологию сварки, когда пламя от горелки направлено в сторону от получающегося шва. При этом присадочный материал вносится в высокотемпературную сварочную ванну, расплавляется и стекает в получаемый соединительный шов. Недостатком подобной технологии является увеличение зоны нагрева, что может привести к короблению металлических элементов и изменению структуры металла.

Сварка ацетиленом и кислородом: преимущества и недостатки данной технологии

Если же говорить о преимуществах и недостатках данной технологии можно отметить следующее:

Преимущества :

• Низкая себестоимость работы.
• Качественное пламя горелки.
• Высокая температура сварки.
• Качество соединения.

Недостатки :

• Необходимость использования сложного оборудования.
• Строгие требования по технике безопасности.
• Сложность выполнения сварки в помещении.
• Определенные сложности при работе с тонкими материалами.

Имеющиеся преимущества и недостатки необходимо учитывать при выборе данной технологии сварки, а также обязательно следовать правилам безопасности, что и позволит выполнить качественное соединение металлических элементов.

Заключение

Ацетиленокислородная сварка сегодня широко используется при проведении промышленных работ. С помощью данной технологии можно сваривать различные металлические элементы, которые отличаются своими показателями тугоплавкости. Данная технология позволяет существенно снизить расходы на работу с металлом, при этом отсутствуют какие-либо сложности при выполнении такой сварки. Необходимо лиши использовать высококачественное надежное оборудование и следовать требованиям правил безопасности.

Газовая сварка практически всегда ассоциируется с ацетиленом, так как именно этот газ дает самую высокую температуру пламени при горении с добавлением очищенного кислорода. Это позволяет экономически выгодно использовать одинаковые объемы ацетиленового газа по сравнению с другими газовыми смесями.

Широкое использование и производство ацетилена несколько упало за последние десятилетия. Это вызвано внедрением высококачественных электродов для . Некоторые отрасли промышленности навсегда отказались от использования газовой сварки, но выполнение некоторых ремонтных и полевых работ без нее остаются невозможными.

Ацетилен для сварки (C2H2)

Общая информация

Ацетилен имеет углеводородный состав с тройной углеродной связью. Дешевый способ получения из карбида кальция и воды сделал его самым распространенным горючим газом для сварки. Высокая температура горения ацетилена приводит к выделению твердых частиц углерода, которые начинают ярко светиться от желтого пламени к белому. Это позволило применять ацетилен и для фонарей.

Ацетилен транспортируется и хранится в газовых баллонах белого или красного (для сжиженного состояния) цвета по 40 л под давлением 1,6 МПа. Он является взрывоопасным при добавлении кислорода или воздуха, а так же при высоком давлении.

Свойства ацетилена

• При температуре минус 83,3 0 С ацетилен переходит в жидкое состояние.
• При достижении минуса более 90 0 С газ затвердевает.
• Этот газ растворим в воде, и полностью растворяется в органических растворителях, таких как ацетон.
• При высоких температурах (500 0 С) ацетилен взрывается, а так же при давлении более чем 2 атм.

Преимущества и недостатки ацетиленовой горючей смеси для сварки

Преимущества:

• Самая высокая температура горения.
• Возможность получения ацетилена из генераторов и приобретения более качественного в заводских баллонах.
• По сравнению с другими горючими газами является самым выгодным.

Недостатки:

• Повышенная взрывоопасность и строгие условия техники безопасности.
• Высокая загазованность помещений при работе.
• Возможные возникновения дефектов: пережог и перегрев тонких металлов.

Оборудование и материалы для ацетиленовой сварки

При газовой сварке в качестве горючего газа чаще всего применяется ацетилен, но из-за ряда причин его так же и заменяют другими газами. Кроме того ацетилен является не единственным газом и расходным материалом, который необходим для получения качественного соединения металлов.

Расходные материалы при газовой сварке

• Ацетилен или заменяющий его газ

Он может быть в готовом виде (в баллоне), а так же в получаемом при разложении жидкости под действием электродугового разряда или при разложении карбида кальция водой. Остальные газы-заменители с низкой теплопроводностью применяются для отдельных металлов в качестве раскислителей. На их сгорание требуется разное количество кислорода, но они не являются экономичными.

• Кислород

Для обеспечения достаточных температур и быстрого расплавления металлов пары горючих газов или сам газ сжигается с добавлением чистого кислорода. Для сварки используют технический кислород трех сортов, который оценивается по объему при атмосферном давлении:

1. высший сорт - частота 99.5% + 0.5% азот;
2. первый сорт - частота 99.2% + азот, аргон;
3. второй сорт - частота 98.5% + азот и аргон.

Жидкий кислород при сварке не используется, но он более удобен и безопасен для транспортировки в теплоизолированных емкостях.

• Присадочная проволока

используется в соответствии с химическим составом свариваемых металлов. Главным критерием ее подбора является температура плавления, которая должна быть чуть ниже температуры плавления металлов. В виде исключения для стали, меди, латуни и свинца проволока может быть заменена нарезанными тонкими полосками металла той же марки.

• Флюсы

Сварочные пасты или порошки, называемые флюсами, применяются при сварке ацетиленом и его заменителями для защиты расплавленного металла от окисления и быстрого удаления уже образовавшихся пленок-окислов.

Проволока и края металлов обрабатываются флюсами, которые при нагреве образуют шлаки и всплывают на поверхность жидкого металла. Шлаковая пленка защищает сварочную ванну жидкого металла от окисления. выбор состава флюсов, как и присадочная проволока, зависит от вида свариваемых металлов.

Аппаратура для сварки

требует одинакового набора аппаратуры вне зависимости от вида используемого горючего газа. Основным набором сварщика на сварочном посту является:

• Водяной затвор. Он необходим для предотвращения воспламенения ацетилено-кислородной смеси в газовых каналах при так называемом обратном ударе. Защитный затвор всегда подсоединяется между горелкой или резаком и газопроводом к баллону или ацетиленовому генератору.

• Средства защиты сварщика и инструмент. Сварочная маска, очки, рукавицы, ключи баллонные, молоток и щетка по металлу для зачистки сварных швов.

Весь этот набор оборудования и расходных материалов является обязательным, но не минимальным. Для кислородной резки используют еще и горелку-резак. Из-за опасности проведения сварочных работ взрывоопасной смесью все оборудование должно проходить регулярные проверки и быть в полной исправности.

Технологический процесс сварки с помощью ацетилена

Ацетилен является наиболее выгодным газом при сварке толстых металлов, а так же наиболее удобным при использовании его в полевых условиях. При этом технология получения сварного шва довольно проста и давно освоена, но требует особой внимательности сварщика.

Технология сварки ацетиленом

1. Исходя из толщины свариваемых металлов, подбирается необходимая горелка (от 0 до 5). Ее толщина будет влиять на ширину шва и расход горючего газа.
2. Горелка обязательно продувается ацетиленом до появления запаха и проверяется на готовность к работе.
3. Поджигается горючий газ и медленно добавляется кислород до образования устойчивого пламени. При этом выходное давление на редукторах: ацетилен - 3-4 атм., кислород - 2 атм.
4. Регулировкой горелки подбирается необходимое сварочное пламя, его мощность.
5. Тщательно очищенные поверхности металлов передвигаются друг к другу и медленно разогреваются горелкой.
6. Сам процесс сварки проводится либо левым, либо правым способом .
7. Следом за горелкой перемещается присадочная проволока.

Позволяет получить надежное соединение, а качество шва зависит от мастерства сварщика. Но стоит учитывать, что температура горения ацетилена очень высокая, поэтому многое зависит от правильно выбранного соответствия сварочного пламени металлу.

Выбор сварочного пламени

Состав горючей смеси определяет температуру, внешний вид и соответственно мощность сварочного пламени. Регулируя соотношение кислорода и ацетилена в смеси, сварщик может получить три основных вида пламени:

1. Науглероживающее (избыток ацетилена). Применяется при соединении твердых металлов, а так же алюминия и магниевых сплавов.
2. Нормальное (нейтральное). Наиболее часто применяемый вид пламени для сварки “черных” металлов. Пламя имеет четко выраженную корону и состоит из трех цветовых зон: ядро - ярко-голубая, восстановительная зона - бледно-голубая, факел - желтая. Восстановительная зона и факел являются рабочими областями пламени горелки.
3. Окислительное (избыток кислорода). Используется при резке металла, сварки латуни и пайке припоев вместе с присадочной проволокой.

Сварочное пламя непосредственно влияет на качество и прочность сварочного шва. Его мощность должна соответствовать теплофизическим свойствам металла и его толщине. Так же проволока, флюс и выбор угла наклона газовой горелки являются определяющими параметрами процесса сваривания металлов.

Металлургические процессы ацетиленовой сварки

Использование ацетилена приводит к характерным особенностям процесса образования шва:

• образовывается небольшая ванна расплавленного металла;
• в точке сваривания достигается высокая температура и основная концентрация тепла;
• металл быстро расплавляется и быстро остывает, но не так как при электродуговой сварке;
• жидкий металл ванны успевает интенсивно перемешиваться газовым потоком пламени и проволоки, что обеспечивает гладкость сварному шву;
• осуществляется химическое взаимодействие между расплавленным металлом и газами сварочного пламени.

Основные реакции газовой сварки:

• Окисление: металлы, которые обладают родством с кислородом (магний, алюминий).
• Восстановление: железо, никель и так далее.

От вида металла и происходящей реакции во время сваривания зависит применение тех или иных флюсов, проволоки.

Структурные изменения свариваемых металлов

Зоной влияния пламени является участок шириной в 3 раза превышающий толщину свариваемых металлов. Соответственно процесс расплавления ацетиленом металлов толщиной более 5 мм представляет сложность и в этом случае обязательно делается скос кромок. Но общая зона влияния газового пламени больше, чем при дуговой сварке, что позволяет соединять более толстые металлы.

При равномерном прогревании слои основного металла, примыкающие к сварочной ванне, приобретают крупнозернистую структуру. Наиболее крупная и отчетливо прослеживающаяся структура наблюдается в зоне приближенной к самому шву.

Это зона неполного расплавления металла, которая является самой непрочной и подверженной образованию дефектов. За зоной возможных разрушений следует так же зона крупнозернистой структуры металла - зона не рекристаллизации, которая характеризуется меньшими температурами плавления. Все последующие зоны на расстоянии нескольких миллиметров от шва свою мелкозернистую (нормальную) структуру не меняют.

Для уменьшения зоны возможных дефектов используют либо предварительный нагрев непосредственно в зоне сваривания, либо общую термообработку детали, либо горячую проволоку для шва. Все это позволяет наплавленному металлу шва иметь меньшее удлинение и меньший коэффициент вязкости по сравнению с основным металлом, что обеспечивает повышенную пластичность соединения.

Режимы сварки ацетиленом некоторых металлов

Углеродистая сталь

Высокоуглеродистые стали не рекомендуется сваривать ацетиленом. А для низкоуглеродистых сталей газовая сварка применима в любых вариантах, с выбором любого метода сваривания. При нормальном пламени горелки и средней мощности 120 дм 3 /ч используется правый метод сваривания. Для повышения качества шва чаще всего используется проволока из малоуглеродистой стали. При нагреве часть марганца, кремния и углерода выгорает, что обеспечивает получение крупнозернистой структуры основного металла. проволока с содержанием 0,17 % углерода, 1,1% марганца и 0,9% кремния используется для получения слоя наплавленного металла ровной структуры.

Легированная сталь

Теплопроводность легированных сталей приводит к высокой степени деформации при значительных температурах, что затрудняет процесс сварки ацетиленом.

• Низколегированные стали: хорошо свариваются нормальным пламенем с применением соответствующих флюсов.
• Хромоникелевые стали: свариваются нормальным пламенем низкой мощности (до 75 дм 3 /ч).
• Жаропрочные стали: используется проволока с содержанием 25% хрома и 21% никеля.
• Коррозиестойкие стали: применяется проволока с 3% молибдена, 11% никеля и 17% хрома.

Чугун

Окислительное пламя пагубно влияет на . При его применении выгорает кремний в зоне разогрева и в металле шва образуются зерна белого чугуна. Такое соединение не является прочным и легко колется. Для соединения частей деталей из чугуна возможно использование нормального или науглероживающего пламени газовой горелки.

Медь

Высокий коэффициент теплопроводности меди требует подвода от газовой горелки значительно большего количества тепла, чем для сталей. При этом медь очень быстро плавится и является сверхтекучим материалом в жидком состоянии. Поэтому ее соединение необходимо производить без зазора между кромками деталей или с использованием проволоки из чистой меди. Для удаления медных шлаков используют специальные флюсы, которые к тому же обеспечивают и раскисления шва.

Латунь

Электродуговой сварке соединение латуни не поддается, поэтому применяют газовую сварку. При образовании шва необходимо использовать температуры около 900 0 С, которых достаточно для возникновения соединения, но не хватает для полного испарения цинка из металла. При газовой сварке допустимый процент испарения цинка из шва и около шовной зоны - 25%, что позволяет сформировать не пористый шов.

Если количество ацетилена в горящей смеси увеличить до 35%, то количество испаряемого цинка значительно уменьшится. В этом случае не обойтись без присадочной латунной проволоки и флюса.

Бронза

Бронза сильно подвергается окислительным реакциям, вследствие чего из нее быстро испаряются олово, кремний и алюминий. Поэтому все соединения с использованием газовой сварки необходимо проводить восстанавливающим пламенем горелки. В качестве присадочной проволоки используют непосредственно соединяемый металл, а для раскисления шва в металл вводят еще и 0,5% кремния. Для бронзы подходят флюсы того же состава, что и для меди и латуни.

Плюсы и минусы ацетиленовой сварки

Прежде всего, любая ручная газовая сварка отличается большими возможностями по сравнению с электродуговой сваркой. Но это же преимущество требует и большего контроля со стороны сварщика, а значит, повышает возможность возникновения ошибки и нарушения целостности соединения.

Преимущества:

• Удобство использования в строительных и монтажных условиях, где нет силового кабеля и источника энергии. Оборудование для сварки достаточно мобильное и легко транспортируется.
• Возможность соединить несколько видов металлов с разными температурами плавления при использовании одного вида оборудования. Только за счет регулирования пламени и концентрации ацетилена в горючей смеси.
• Незаменимость при , латуни, меди.
• Повышение качества шва за счет использования правильно подобранной проволоки.
• Возможность регулировки скорости нагрева металла при сваривании ацетиленом.

Недостатки:

• Человеческий фактор: требуется высокая квалификация сварщика для достаточного уровня производительности.
• Большая зона термического влияния, что в машиностроении является неприемлемым.
• При более 5 мм дуговая сварка является более выгодной м по затратам, и по скорости получения соединения.
• процесс газовой сварки не поддается механизации и автоматизации.
• Газовая сварка не обеспечивает качественного соединения высокоуглеродистых сталей.
• Возникновение напряжений в металле, что приводит к деформации при сваривании внахлест.
• Экономически не выгодный по сравнению с использованием дуговой сварки вариант получения качественного и надежного сварного соединения.
• Взрывоопасность применяемых материалов, которые невозможно использовать в определенных условиях.

Особенности сварки ацетиленом:

• Идеально подходит для стыковых, а не торцевых соединений.
• Производительность сварки прямо пропорционально зависит от чистоты кислорода и ацетилена.

При всех недостатках и опасностях при использовании и хранении ацетилен, он был и остается главным горючим газом для сварки. В свою очередь, газовая сварка никогда полностью не сдаст позиции и не утратит свою популярность, так как в некоторых условиях она является просто незаменимой и многие отрасли промышленности уже не смогут обойтись без нее.

Высокая квалификация сварщика и многочисленный опыт работы позволяет процессу ацетиленовой сварки стать не только выгодный по расходу материалов, но и по производительности получения сварных соединений различных деталей металлоконструкций. Строгое соблюдение техники безопасности и всех мер предосторожности сводит к минимуму возникновение опасных ситуаций при использовании сварки ацетиленом.

Старая сварочная технология, с помощью которой всегда получается красивый и прочный шов, ацетиленовая сварка. В основе данного процесса лежит горючий газ – ацетилен, который всегда получали при помощи смешивания воды и карбида кальция. И делали это в специальном баллоне, называемом генератором. К оборудованию добавлялся кислородный баллон, комплект шлангов, горелка, установленная на специальной рукоятке, на которой располагаются регулирующие вентили. С их помощью регулировалась подача и расход ацетилена и кислорода.

Возни с генератором газа всегда было много. Его необходимо было перед каждым сварочным процессом загружать карбидом и заполнять водой. После окончания сварки смесь сливали, тем самым получали непредвиденный расход материалов. Сегодня вместо капризных генераторов используют баллоны, которые в заводских условиях заполняются ацетиленом под необходимым давлением.

Газосварка ацетиленом, а точнее, ее качество, зависит от горелки. От точного ее выбора по размерам, от грамотной подачи газов в ее полость. Что касается размеров, то горелки маркируются от нуля до пяти. В этом случае «0» является самым малым размеров, соответственно «5» - самым большим. Здесь в основном имеется ввиду размер отверстия. И чем больше он, тем шире будет сварочный шов после сварки, соответственно и больше будет расход газовой смеси.

Поэтому, начиная варить металлические заготовки ацетиленом, нужно в первую очередь убедиться, что наконечник (его номер) соответствует форсунке, через которую будет подаваться горючая газовая смесь.

Технология сварки

Перед тем как варить ацетилен сваркой, необходимо открыть подачу ацетиленового газа до появления резкого специфичного запаха. Горелка поджигается, после чего надо постепенно добавлять кислород до образования устойчивого синего пламени. Обратите внимание, что на каждом баллоне: ацетиленовом и кислородном установлены редукторы. Так вот при подаче обоих газов на ацетиленовом баллоне должна устанавливаться подача под давлением 2-4 атм, на кислородном до 2 атм. Повышать давление нет смысла, потому что это приведет к неправильной регулировке горючей смеси.

Когда производится сварка черных металлов, то обычно сварщики устанавливают так называемое нейтральное пламя. Состоит оно из трех частей, которые четко видны невооруженным глазом:

• Внутри располагается ядро, оно имеет яркий голубой окрас нередко с зеленоватым оттенком.
• Далее идет восстановительное пламя. Это так называемая рабочая область, имеющая бледно-голубой окрас.
• И сверху располагается факел пламени. И он тоже является рабочим.

Всего специалисты отмечают четыре разновидности пламени ацетиленовой сварки, но именно нейтральный вид используется чаще всего. Его нужно правильно настроить. И если настройка была проведена неграмотно, то сварка ацетиленом будет не варить металл, а резать его. Очень важно не допустить, чтобы пламя горелки было длинным и с оранжевым концом. Такое пламя вводит в нагретый металл углерод в избытке. А этот химический элемент для сварочного процесса – не самый лучший показатель.

Способы сваривания

Существует два вида сварки: «на себя» и «от себя». В первом случае горелка движется первой, разогревая до необходимой температуры сварочную ванну, а за ней присадочная проволока. При этом необходимо, чтобы пламя горелки подавалось в зону сваривания под углом 45°. Горелка должна двигаться кругами или полукругами вдоль шва, присадка должна поспевать за пламенем и двигаться внутрь сварной зоны.

Во втором случае, наоборот, перед горелкой движется присадочный стержень. Обычно таким способом сваривают заготовки из толстого металла. Потому что сам процесс расплавления основного металла и присадки происходит одновременно, и смешанный расплавленный металл полностью заполняет сварную ванну. Но самое важное при таком способе соединения необходимо добиться равномерного смешивания двух металлов. Если взаимное проникновение будет слабым, то и шов получится некачественным.

Кстати, взаимопроникновение металлов, по-научному пенетрация, может выглядеть чисто внешне некрасиво, но при этом прочность соединительного шва будет максимально высоким. И, наоборот, красивый шов не обеспечивает высокое качество сварного соединения. В этом случае красота может оказаться обманчивой. Но чтобы результат был гарантированно качественным, необходимо устанавливать зазор между заготовками по минимуму, а также проводить предварительные прихватки с той же целью – уменьшение зазора.

Особенности газовой сварки

Ацетилено-кислородная сварка имеет три основных параметра, от которых зависит качество конечного результата. Это мощность огня (пламени), это под каким углом к сварочной поверхности располагается горелка, диаметр используемого присадочного прутка.

Мощность пламени горелки выбирается в зависимости от теплофизических свойств металла и от толщины свариваемых заготовок. Зависимость такая: чем толще детали, чем выше у их металла теплопроводность и температура плавления, тем больше должна быть и мощность пламени горелки. Последняя определяется расходом газовой смеси. Чем больше расход, тем выше мощность. Для каждого вида металлов выбирается свой мощностной показатель. Существуют формулы, по которым он определяется. Основная зависимость – это толщина свариваемых заготовок.

• Для черных металлов (сталь и чугун) мощность располагается в пределах (100-150)n, где n – это толщина детали.
• Для цветных металлов, к примеру, для меди – диапазон равен (150-200)n .

Мощность пламени, как и расход газов, имеет единицу измерения – л/час.

Что касается угла наклона горелки, то она также изменяется в зависимости от толщины соединяемых изделий. К примеру, если толщина варьируется в диапазоне от 1 до 15 мм, то угол наклона будет изменяться от 10 до 80°. И чем толще металл, тем больше угол наклона. Но в самом начале сварки необходимо угол наклона выдерживать максимальным, даже до 90°, потому что при таком значении будет быстрее нагреваться соединяемые детали, плюс быстрее сформируется сварочная ванна.

Диаметр присадочного стержня также выбирается в зависимости от толщины заготовок. Формула определения проста: половина толщины плюс один миллиметр. К примеру, если свариваются между собой детали толщиною 4 мм, то для их соединения необходима присадка диаметром 3 мм.

Плюсы и минусы

К преимуществам газовой сварки можно отнести:

• Полная независимость от электричества.
• Возможность изменять температуру сварочной ванны только за счет изменения угла направления пламени, то есть, расположения горелки.
• Возможность избегать прожогов, изменяя расстояние от сварочной поверхности до горелки.
• Аппарат и все оборудования для ацетиленовой сварки мобильно.

Но есть у данной технологии и свои минусы.

• Небольшая производительность сварочного процесса.
• Достаточно большая площадь нагрева, что чаще всего отрицательно влияет на сам основной металл.
• Для проведения сварных работ требуется сварщик с высокой квалификацией.
• Редко используется в промышленных объемах.

Чаще всего же сварка ацетиленовым газом применяется для соединения тонкостенных заготовок. К примеру, для стыковки тонкостенных труб, где невозможно изнутри использовать флюс или защитный газ. Обязательно ознакомьтесь с видео-уроком, правила ведения ацетиленовой сварки.

Одним из самых популярных видов газоплазменной сварки является ацетиленовая сварка. Свою популярность она получила за простоту и не высокую стоимость сырья для получения требуемого ацетилена и относительно не сложный набор требуемого оборудования. Ацетиленовая сварка позволяет получить хорошее качество соединений даже самых сложных конструкций.

Как варить ацетиленом

Для получения качественных швов и надёжности полученного соединения необходимо соблюдать особенности технологии ацетиленовой сварки. Необходимо следить за основными параметрами сварочного процесса. К этим параметрам относятся:

• интенсивность горения газовой смеси (мощность пламени);
• угол наклона газовой горелки к поверхности скрепляемых деталей;
• диаметр сопла;
• диаметр присадочного прутка.

Первый параметр выбирается на основании данных о физических и механических свойствах свариваемых металлов. Угол наклона задаётся на основании толщины свариваемых элементов. Все остальные параметры выбираются на основании внутренних параметров свариваемых конструкций и внешних условий сварки.

Перед проведением работ необходимо выбрать способ сварки. Этот выбор зависит от условий проведения сварочных работ. Наиболее распространёнными и технологически отработанными считаются следующие способы:

• на себя;
• от себя;
• с применением флюса.

Если сварка ацетиленом выбранных деталей требует наклона горелки к поверхности под углом примерно в 45°, применяют первый способ. В этом случае необходимо обеспечивать круговые движения пламени горелки по отношению к направлению шва.

Применение второго способа наиболее рационально при автогенной сварке деталей из толстой стали. В этом случае необходимо поддерживать постоянную температуру в точке образования шва.

Технология с применением флюса является довольно универсальным способом. В этом случае используют электроды, которые имеют более низкую температуру плавления, чем температура плавления самих металлов. Особое распространение получили стержни, выполненные из цветных металлов: латуни или бронзы. Применение соответствующего флюса позволяет провести обезжиривание поверхности образования шва. Это позволяет значительно улучшить эффект диффузии при нагреве и повысить так называемый папиллярный эффект. Карбидная сварка с флюсом значительно повышает качество получаемого соединения.

Используемое оборудование

Кислородная сварка предполагает создание шва за счет создания пламени при горении смеси двух газов ацетилена и кислорода. Поэтому необходимо обеспечить: правильное процентное соотношение этих газов, температуру горения, величину пламени.

Для решения этих технических задач применяется следующее оборудование:

• баллон для хранения кислорода (обычно используют стандартный стальной баллон ёмкостью 40 литров);
• специальная ёмкость для хранения карбида и выработки ацетилена (такие агрегаты называются газогенераторы);
• могут применяться баллоны заправленные ацетиленом в промышленных условиях;
• редукторы контроля давления поступающих газов;
• трубки подачи газов к горелке (должны быть рассчитаны на давление до 16 атмосфер);
• газовая горелка (номер горелки определяет её величину отверстия: самый маленький имеет нулевое обозначение, самый большой пятый).

Сварка ацетиленом и кислородом проводится в различных условиях. С этой целью было проведено разделение всего оборудования на ацетиленовую часть и кислородную часть. Например, редуктор подачи ацетилена выполнен в чёрном цвете, кислорода в синем цвете. Резьбовые соединения ацетиленовой части исполнялись с левосторонним направлением, кислородной с правосторонним направлением. Это снижает возможность ошибки при монтаже, повышает надёжность и безопасность собранного аппарата.

Необходимые инструменты и материалы

Кислородно ацетиленовая сварка предполагает использование следующих инструментов и материалов.

В качестве материалов используется карбид кальция, который попадая в воду, выделяет необходимый ацетилен для сварки. Кислород, заправленный в баллоны. Присадочную проволоку, в зависимости от материалов свариваемых деталей. Ацетилен и кислород должны удовлетворять установленным требованиям.

Кроме основного оборудование рабочее место сварщика должно быть укомплектовано следующими инструментами:

• молоток;
• металлическая щётка (для подготовки места сварки);
• плоскогубцы;
• набор специальных игл (они позволяют производить очистку сопла газовой горелки);
• набор ключей для крепления редукторов к баллонам и переходных штуцеров к шлангам.

Преимущества и недостатки технологии

Любой вид сварки имеет свои достоинства и недостатки. К достоинствам относится следующее:

• процесс ацетиленовой сварки не требует электрического источника энергии;
• аппаратура, необходимая для проведения работ, достаточно мобильна и может быть развёрнута в любом месте (на даче, садовом участке, промышленном объекте, просто на улице);
• допустимость плавного изменения температуры газовой струи за счёт изменения угла наклона горелки по отношению к поверхности свариваемых деталей;
• избегать так называемых прожогов деталей благодаря свободному выбору расстояния между горелкой и швом;
• высокая технологичность при сварке неповоротных швов и небольшого расстояния до ближайших конструкций (например, до стены);
• отсутствует необходимость производить так называемый операционный стык;
• производить работы при различных температурах расплава металлов или сплавов, из которых изготовлены сами конструкции;
• обеспечивается высокое качество сварного соединения;
• не высокая себестоимость на оборудование и материалы.

К основным недостаткам относятся:

• невысокая производительность сварочных работ;
• создание обширной площади нагрева (приводит к изменению механических характеристик металла, из которого изготовлены свариваемые детали);
• работы могут быть выполнены только хорошо подготовленным сварщиком;
• применение горючих газов (ацетилена и кислорода) определяет её высокую взрывоопасность;
• в месте проведения работ наблюдается высокая загазованность, что требует соблюдения особых условий техники безопасности;
• невозможность механизировать и автоматизировать сварочные работы;
• невозможно получить качественное соединение деталей, выполненных из легированных сталей и высокоуглеродистых сталей;
• невозможность производства сварки внахлёст (это приведёт к неконтролируемой деформации металла и образованию отдельных участков с повышенным напряжением).

Несмотря на перечисленные недостатки и высокую взрывоопасность, ацетиленово-кислородная сварка пользуется высокой популярностью при соединении тонкостенных конструкций, деталей из цветных металлов.

Путь к IT у всех бывает очень тернистый. Я например в детстве хотел быть сварщиком - это же так красиво, когда вокруг летят брызги расплавленного металла! Но как-то не сложилось: мне начали выписывать журнал «Юный техник», где на последней странице одного из номеров рассказывали про робота, управляемого компьютером БК-0010… Но пунктик-то остался…

Также кто-то наверняка помнит передачу «Очумелые ручки», где из пластиковых бутылок делали различные креативные (как бы сказали сейчас) вещи.

Под катом - я покажу, как из пластиковой бутылки, инсулинового шприца, нескольких метров резинового шланга, клеевого пистолета (куда же без него) и некоторых других вещей, которые можно найти в каждом доме* сделать самую настоящую кислородно-ацетиленовую сварку.

Теория

Как топливо обычно рассматривают углеводороды. Углерод при сгорании дает углекислый газ, а водород - воду. Вода имеет очень большую теплоемкость (4.183 против 1.4 кДж/(кг*К)), соответственно, чем больше в горючем будет углерода, и меньше водорода - тем выше в первом приближении потенциально достижимая температура.

Наилучшее сочетание - у ацетилена C 2 H 2 , а например у метана CH 4 и пропана C 3 H 8 - это соотношение намного хуже.

Но существуют и другие соединения с равным количеством углерода и водорода - например бензол, C 6 H 6 . Помимо токсичности бензола, при его сгорании выделяется меньше энергии, т.к. в ацетилене «лишняя» энергия запасена в нестабильной тройной углеродной связи, что и обеспечивает ему одну из наибольших температур горения в кислороде - 3150 °C.

Эта лишняя энергия (~16%) может выделится во время самопроизвольной детонации сжатого ацетилена даже без доступа воздуха (продуктом реакции будет как раз бензол и винилацетилен). Wikipedia утверждает, что для этого нужно давление всего в 2 атмосферы - но я в шприце сжимал ацетилен до 4-5 атмосфер и ничего не происходило (видимо нужны катализаторы, удар или повышенная температура). В любом случае, из-за этого эффекта ацетилен в сжатом виде не хранят, а растворяют его в баллонах в ацетоне. Но есть и более простой и безопасный при маленьких объемах способ получения ацетилена - реакция карбида кальция с водой. Именно этот способ и будет использоваться.

Что примечательно, достигнуть еще бОльшей температуры можно - если использовать как топливо вещества, не содержащие водорода вообще: cyanogen (привет Android), (CN) 2 - горит при 4525 °C и dicyanoacetylene C 4 N 2 , горит при 4990 °C (опять благодаря тройным углеродным связям, и меньшему относительному количеству лишнего азота). Но практически с этой целью их не используют из-за токсичности.

Безопасность

Ацетилен будет генерироваться из небольшого количества карбида кальция (~100г на одну сессию), в бутылке объемом 0.5л. Изначально я хотел использовать 2л, чтобы давление было более равномерное - но посмотрев на YouTube как взрывается литр ацетилена с кислородом - решил урезать осетра. Чтобы не создавалось опасного давление в генераторе - выход ацетилена на горелке никогда нельзя перекрывать. Генератор ацетилена нужно охлаждать - иначе будет «саморазгон» реакции из-за нагрева.

Кислород - будет генерироваться медицинским концентратором кислорода, что относительно безопасно.

Могла быть еще опасность накачать кислорода в генератор ацетилена с последующим хлопком - но для этого нужно, чтобы не сработал защитный клапан в генераторе кислорода, и был заблокирован (грязью например) выход газа из горелки.

И конечно работать нужно в специальных очках - не только для защиты от брызг металла, но и ультрафиолетового излучения пламени (т.е. прозрачные пластиковые защитные очки тут не подойдут).

Чтобы не допустить скапливания взрывоопасной концентрации ацетилена в случае утечек - вентилятор постоянно обдувал рабочее место + все операции проводились на открытом воздухе.

Также существует проблема «обратного удара»: когда скорость течения газа в горелке становится слишком маленькая, пламя уходит внутрь горелки с хлопком, и если в ацетилене есть воздух - пламя может дойти до генератора ацетилена. Потому я не поджигал ацетилен сразу после начала реакции, а ждал ~15-30 секунд пока воздух не будет вытеснен. Также эта проблема может быть решена добавлением водяного клапана на пути ацетилена.

Конструкция

Далее - стандартная ацетиленовая горелка «Малютка», у неё самое маленькое сопло, куплена в интернет-магазине (960 рублей):

Мой генератор ацетилена работает следующим образом: вода из банки, стоящей на высоте 1-2 метра (для создания давления) через иглу инсулинового шприца маленькими каплями капает на карбид кальция в бутылке. Как только давление вырастает из-за выделившегося газа - вода капать перестает, до тех пор пока давление не снизится. Таким образом система стабилизирует сама себя. Тем не менее, генератор в банке с холодной водой - чтобы не допустить излишнего нагрева:

Результат

С включением кислорода все меняется:

Можно плавить и поджигать сталь, резать все-таки не хватает мощности (надо брать более толстый наконечник, увеличивать давление):

Оказалось, гибкое стеклянное «оптоволокно» получается автомагически - когда расплавленное стекло капает, как только толщина шейки становится достаточно маленькой, оно очень быстро остывает и дальше не утончается.

Можно плавить стекло как масло, запаивать капсулы из стеклянных трубок:

Задача жизни выполнена, надеюсь и вам было интересно:-)

PS. И не повторяйте это дома.

Дополнение от специалиста (@freuser):

С точки зрения профессионального сварщика (30 лет, 11 стажа, из них 2 именно газосварка):
Статья гожая, в общем дисклеймеры правильные. Стоит добавить, что работы ведутся на несгораемых поверхностях (искры летят метра на 2 от ветра, а капли металла даже потемневшие до обычных цветов могут прожечь обувь, если она является туфлями.)

Конструкция генератора называется ВК (вода на карбид), есть еще КВ и ВВ (гуглится со схемами, копирайт еще советский:)).

К видео комментариев нет, особо и смотреть нечего (с моей точки зрения), только стоит добавить, что большие стекла (или целые бутылки), а также камень/бетон/некоторые кирпичи при нагревании могут лопнуть/расслоиться с образованием низколетящих осколков, которые замечательно впиваются и вплавляются в кожу (особенно на лице), правда, на миллиметр, не более, и легко вынимаются оттуда.

Еще хотел бы ответить именно на habrahabr.ru/post/185720/#comment_6461342 : это не обратный удар, вернее не то, от чего предостерегал Nepherhotep, а просто горелка либо перегрелась, либо, скорее, от малого давления и близкого от сопла препятствия (либо засора внутри сопла) пламя пошло навстречу потоку, к инжектору (в этой горелке он под накидной гайкой, между ней и вентилями), но дальше не двинулось. А обычно под обратным ударом понимается случай, когда пламя проскочило инжектор и пошло по шлангу навстречу источнику. Бывает два вида обратных ударов (один я наблюдал воочию): пламя идет по ацетиленовому шлангу (обычное горение, только конец шланга постоянно обгорает и пламя движется равномерно к баллону/генератору) и по кислородному (тут все красивее - шланг вдруг 20-30-сантиметровым куском вспыхивает и превращается в лохмотья, секундная пауза - следующий отрезок и т.д. до самого баллона.) Хотя второй случай - редкость. Простейшая защита - пережимаешь шланг в отдалении, придавливаешь ногой (не забываем про туфли) и орешь напарнику «Санька, баллоны закрывай, *** !!» Для более цивильной защиты можно сделать водяные затворы - тоже бутылка, две трубки, одна до дна - входящая, вторая короткая - на горелку. До половины наливается водой и все, пузырьки красиво бегут))

Теги:

• ацетилен
• кислород
• жжем напалмом
• cyanogen