Материалы для газоплазменной сварки. Технологический процесс сборочно-сварочных работ при изготовлении садовой тележки.

Сварка – это процесс получения неразъемных соединений посредством установления межатомных связей между соединяемыми частями при их нагреве, пластическом деформировании или совместном действии того и другого. С помощью сварки между собой соединяются однородные и разнородные металлы, их сплавы, некоторые керамические материалы и пластмассы. Сварка является одним из наиболее широко распространенных технологических процессов в машиностроении, строительстве, ремонтном деле.
Особое место среди видов термической сварки занимает газовая сварка. Способ газовой сварки был разработан в конце XIX столетия, когда начиналось промышленное производство кислорода, водорода и ацетилена. В тот период газовая сварка являлась основным способом сварки металлов и обеспечивала получение наиболее прочных сварных соединений. В дальнейшем, по мере создания и внедрения высококачественных электродов для дуговой сварки, автоматической и механизированной дуговой сварки под флюсом и в среде защитных газов (аргона, гелия и углекислого газа и др.), газовая сварка была постепенно вытеснена из многих производств данными способами электрической сварки. Тем не менее, сравнительная простота оборудования и инструментов, большая универсальность позволили использовать газовую сварку для соединения небольших деталей из различных металлов и для всевозможных ремонтных работ в различных отраслях народного хозяйства, особенно в сельском хозяйстве.
Физическая свариваемость характеризует принципиальную возможность получения монолитных сварных соединений и главным образом относится к разнородным металлам.
Газовая сварка в сравнении с дуговой обеспечивает более плавный нагрев и медленное охлаждение изделий - это и определяет в основном области ее использования.
Газовая сварка находит применение при ремонтных работах, газовой сваркой соединяют стали малой толщины, чугуны, цветные металлы и сплавы. Широкое применение получила газовая сварка для получения заготовок из листового проката большой толщины и других работ.

Сварочная проволока

Для заполнения разделки шва в зону сварки вводится присадочный металл в виде прутка или проволоки. При газовой сварке применяется стальная сварочная проволока сплошного сечения по ГОСТ 2246-72. Данный ГОСТ регламентирует марки и химический состав металла, размеры с допусками, технические требования, методы испытания, маркировку, упаковку, хранение и транспортирование.
Стальная холоднотянутая проволока круглого сечения изготавливается диаметрами: 0,3; 0,5; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0 и 12,0 мм и поставляется в мотках (бухтах) из одного отреза. Для газовой сварки, в основном, используется проволока диаметром от 0,8 – 2 мм.
Поверхность проволоки должна быть гладкой, чистой, без окалины, ржавчины, грязи и масла.
По химическому составу ГОСТ 2246-70 устанавливает для стальной проволоки три основные группы (табл. 1): углеродистые (6 марок) с содержанием углерода не более 0,12 %, предназначенные для сварки низкоуглеродистых, среднеуглеродистых и некоторых низколегированных сталей; легированные (30 марок) для сварки низколегированных, конструкционных, теплостойких сталей; высоколегированные (41 марка) для сварки хромистых, хромоникелевых, нержавеющих и других специальных легированных сталей.
Проволока маркируется индексом «Св» (сварочная), буквами и цифрами. В обозначении марок стальных проволок могут встречаться следующие буквы: Б – ниобий; В – вольфрам; Г – марганец; Д – медь; М – молибден; Н – никель; С – кремний; Т – титан; Ф – ванадий; Х – хром; Ц – цирконий; Ю – алюминий; А – азот; К – кобальт; Е – селен.

Таблица 1 – Марки сварочных проволок по ГОСТ 2246-70

Первые две цифры указывают содержание углерода в сотых долях процента, а цифры после буквы, указывающей легирующие примеси, – количество данного элемента в процентах. Отсутствие цифры после буквенного обозначения легирующего элемента означает, что этого элемента в материале проволоки менее одного процента. Буква А в конце марки указывает на пониженное содержание вредных примесей (серы и фосфора). Например сварочная проволока марки Св-08ХГ2С содержит 0,08 % углерода; до 1 % хрома; до 2 % марганца и до 1 % кремния.
Содержание углерода в сварочной проволоке не превышает 0,12...0,15% (за редким исключением), что снижает склонность металла шва к газовой пористости и образованию твердых закалочных структур. Содержание кремния в углеродистой проволоке составляет менее 0,03 %, так как наличие кремния способствует образованию при сварке пор в металле шва. Допустимое содержание серы и фосфора также ограничено (0,04 % каждого элемента), так как они даже при малой концентрации способствуют образованию трещин в сварном шве.
Для сварка садовой тележки принимается присадочная проволока Св-08А. Химический состав данной проволоки приведен в таблице 2.

Таблица 2 – Химический состав присадочной проволоки Св-08А

Горючие газы
Для газовой сварки используются следующие горючие газы:
1. ацетилен
2. природный газ
3. коксовый газ
4. пропан
5. бутан
6. пропан-бутановую смесь
7. пары бензина
8. пары керосина

Ацетилен С2Н2 является основным горючим газом для газовой сварки и резки металлов, температура его плавления при сгорании в смеси с технически чистым кислородом достигает 3150°С.
Ацетилен является химическим соединением углерода и водорода. Технический ацетилен при нормальном давлении и температуре представляет собой бесцветный газ с резким специфическим чесночным запахом, обусловленным содержащимися в нем примесями сероводорода, аммиака, фосфористого водорода и др. Длительное вдыхание его вызывает тошноту, головокружение и даже отравление.
Ацетилен - самое распространенное горючее, используемое в процессах газопламенной обработки. При его использовании необходимо учитывать его взрывоопасные свойства.
При определенных условиях ацетилен реагирует с медью, образуя взрывоопасные соединения, вот почему категорически запрещается при изготовлении ацетиленового оборудования применение сплавов, содержащих более 70% меди.
Технический ацетилен получают следующими способами:
1. Действия воды на карбид кальция:

CаС2 + H2О → Cа(ОH)2 + C2H2 (1)

Для получения ацетилена из карбида кальция используются специальные ацетиленовые генераторы. Существует несколько принципов работы ацетиленового генератора. Это «вода в карбид», «карбид в воду», «вытеснение воды».
К самым лучшим аппаратам по разложению карбида относят генераторы, которые работают по системе «карбид в воду» (рисунок 3). Генератор данного типа полностью разлагает карбид кальция, обеспечивает хорошие условия для промывки газа. Минусом таких аппаратов являются: большие габариты, большое количество отходов, а также данные аппараты требуют большое количество воды при работе.

Рисунок 3 – Схема работы ацетиленового генератора по принципу «Карбид в воду»

Следующими идут генераторы, которые работают по системе «вода на карбид». Конструкция генераторов данного типа намного упрощена. Данный принцип работы еще называется «мокрый процесс». Благодаря этому процесс карбид можно использовать разной грануляции. Данный метод используется в передвижных генераторах. Объем получаемого газа равен 3 кубических метра в час.
Из недостатков таких генераторов можно отметить перегрев газа в зоне реакции, а также неполное разложение карбида кальция.

Рисунок 4 – Схема работы ацетиленового генератора по принципу «вода на карбид»
Генераторы, работающие по принципу «Вытеснение воды». Установки данного типа состоят из двух сообщающихся резервуаров. В одной ёмкости происходит химическая реакция, в другой находится вода, вытесняемая из рабочей камеры. Карбид подаётся в специальной решётке, расположенной в верхней части центрального резервуара. После того как решётка погружается незначительно в воду, происходит бурная реакция с выделением газа. Образовавшийся газ давит на жидкость в первичной камере и вытесняет её во второй резервуар, таким образом снижая её уровень и оголяя часть решётки с карбидом. Когда давление падает, в результате использования газа из резервуара, уровень воды снова повышается и химическая реакция по выделению ацетилена возобновляется.
Основным преимуществом этого способа генерации газа является плавность работы и высокая надёжность. Недостатками системы производства ацетилена с вытеснением воды являются чрезмерный нагрев корпуса генератора и невозможность обслуживания устройств промышленного назначения. По этим причинам применение установок с вытеснением воды ограниченно только использованием в мобильных приборах.

Рисунок 5 - Схема работы ацетиленового генератора по принципу «вытеснение воды».