Сварочные работы. Практический справочник

13. Осуществляют отжиг и нормализацию изделия или конструкции после окончания сварки (последнее полностью ликвидирует напряжения). При отжиге температуру стального изделия доводят до 820–930 °C, выдерживают (общее время составляет примерно 30 минут, длительная выдержка нежелательна, поскольку приводит к росту зерен) и постепенно охлаждают (на 50–75 °C в час), доводя температуру до 300 °C. Это дает ряд преимуществ: во-первых, шов приобретает мелкозернистую структуру с улучшенным сцеплением зерен, благодаря которой металл шва и околошовной зоны становится более пластичным, во-вторых, металл шва получается менее твердым, что имеет большое значение для последующей обработки резанием или давлением; в-третьих, это полностью снимает внутренние напряжения в изделии.

Основные отличия нормализации от полного отжига – более высокая скорость охлаждения, для чего температура, до которой нагревают изделие, на 20–30 °C превышает критическую, и то, что выдержка и охлаждение проводятся на воздухе.

14. Избегают планировать в изделиях и конструкциях сварные швы, неудобные для выполнения, например вертикальные, потолочные.

15. Обеспечивают минимальную погонную энергию, достижимую при высокой скорости сварки в сочетании с наименьшими поперечными сечениями швов.

16. Уменьшают число прихваток и их сечения.

17. Проковывают швы в холодном или горячем состоянии, что уменьшает внутренние напряжения и увеличивает прочность конструкции.

Газовая сварка

Общие сведения

Газопламенная обработка металлов (ГОМ), к которой относятся газовая сварка, резка и газотермическое напыление, широко распространена в промышленности. На долю этих процессов приходится примерно 80 % различных видов ГОМ. Особое место среди них занимает газовая сварка металлов, к достоинствам которой относятся следующие факторы:

1) достаточная простота работы;

2) отсутствие потребности в дорогостоящем оборудовании и источнике электрической энергии;

3) широкий диапазон выбора режимов сварки;

4) разнообразнейший спектр применения, поскольку газовая сварка находит применение:

при изготовлении и ремонте конструкций и изделий из тонколистовой стали, чугуна, бронзы, силумина;

при монтаже и ремонте трубо-, водо– и газопроводов из труб диаметром до 50 мм;

при сварке изделий из цветных металлов (меди, алюминия, свинца, латуни);

при наплавке на детали из стали и чугуна.

Из недостатков необходимо отметить следующие факторы:

сравнительно небольшая скорость нагрева металла;

значительная зона термического влияния, состояние и ширина которой определяют механические характеристики сварного соединения;

большой участок, подвергающийся разогреву, что увеличивает риск коробления металла;

замедленный нагрев металла и довольно невысокая концентрация тепла, снижающие производительность сварки при увеличении толщины металла. По этой причине газовая сварка стали толщиной более 4 мм не используется;

достаточно высокая стоимость расходных материалов, в частности ацетилена и кислорода, что делает газовую сварку более затратной, чем дуговая;

невозможность механизации и автоматизации процесса.

Несмотря на достаточно внушительный список недостатков, газовая сварка является процессом, который достоин изучения, тем более что с ее помощью можно сваривать практически все применяемые в технике металлы.

Оборудование и материалы

Газовая сварка и резка металлов осуществляются с помощью различных газов, их смесей, паров бензина и керосина.

Кислород при обычных температуре и давлении – это прозрачный газ, имеющий следующие физические характеристики:

без вкуса, запаха, цвета;

масса 1 м³ при 20 °C и атмосферном давлении составляет 1,33 кг;

при нормальном давлении горит при температуре 182,9 °C.

Химическая активность кислорода очень высока: он взаимодействует со всеми химическими элементами, за исключением инертных газов, причем эти реакции относятся к экзотермическим.

Для сварки и резки применяют технический кислород, который в зависимости от содержания чистого кислорода (остальное приходится на азот и аргон) различается по сортам:

I сорт – содержание чистого кислорода составляет 99,7 %;

II сорт – не менее 99,5 %;  III сорт – 99,2 %. Чистота кислорода – это очень важный показатель, особенно для резки металлов. При его повышении улучшается качество обработки металла и снижается расход самого газа.

Кислород требует осторожного обращения, поскольку при контакте с органическими веществами (маслами, угольной пылью и проч.) он склонен к самовоспламенению и взрыву в результате их быстрого окисления. Кроме того, он может взаимодействовать с горючими газами и парами, что тоже может закончиться взрывом.

Ацетилен (C₂H₂) относится к горючим газам и чаще всего используется при газовой сварке. При горении в кислороде его температура повышается до 3050–3150 °C. Физические характеристики ацетилена:

бесцветный газ с резким запахом;

легче воздуха (масса 1 м³–1,09 кг);

сжижается при температуре –82 °C;

переходит в твердое состояние при температуре –85 °C;