Зварювальне полум'я утворюється при згорянні виходить з мундштука пальника суміші горючого газу (або пари горючої рідини) з киснем. Властивості зварювального полум'я залежать від того, яке пальне подається в пальник і при якому співвідношенні кисню і пального створюється газова суміш. Змінюючи кількість подається в пальник кисню і пального газу, можна отримати нормальне, окисне або науглероживается зварювальне полум'я.
Нормальне (або відновне) полум'я теоретично мусить виходити при об'ємному відношенні кількості кисню до ацетилену b = 1. Практично внаслідок забруднення кисню нормальне полум'я виходить при трохи більшій кількості кисню, тобто при b = 1,1 - 1,3. Нормальне полум'я сприяє раскислению металу зварювальної ванни і здобуття якісної зварного шва. Тому більшість металів і сплавів зварюють нормальним полум'ям.
Нормальне ацетилено-кисневе пламясостоіт їх трьох ясно виражених зон: ядра, відновної зони і факела. Форма ядра - конус із закругленою вершиною, що має світиться оболонку. Ядро складається з продуктів розпаду ацетилену з виділяються розпеченими частками вуглецю, які згорають у зовнішньому шарі оболонки. Довжина ядра Завіт від швидкості витікання горючої суміші з мундштука пальника. Чим більше тиск газової суміші, тим більша швидкість витоку, тим довше ядро полум'я.
Відновлювальна зона по своєму темному кольору помітно відрізняється від ядра. Вона складається в основному з оксиду вуглецю і водню, які утворюються в результаті часткового згоряння ацетилену. У цій зоні створюється найвища температура полум'я (3000 гр.С) на відстані 3 5 мм від кінця ядра. Цією частиною полум'я проводять нагрівання і розплавлення металу, що зварюється. Знаходяться в цій зоні оксид вуглецю і водень можуть відновлювати утворюються оксиди металів.
Факел розташовується за відновної зоною і складається з вуглекислого газу і парової води, які виходять в результаті згорання оксиду вуглецю і водню, що надходять з відновлювальної зони. Від згоряння відбувається за рахунок кисню навколишнього повітря. Зона факела містить також азот, який потрапляє з повітря.
Окислювальне полум'я виходить при надлишку кисню b> 1,3. Ядро такого полум'я значно коротше за довжиною, з недостатньо різким обрисом, більш блідою забарвлення. Довжина відновної зони і факела полум'я також менше. Полум'я має синювато-фіолетове забарвлення. Температура полум'я трохи вище нормальної. Однак таким полум'ям зварювати стали не можна, так як наявність в полум'я надлишкового кисню призводить до окислення розплавленого металу шва, а сам шов виходить крихким і пористим.
Науглероживается полум'я виходить при надлишку ацетилену, b<1,1. Ядро такого пламени теряет резкость своего очертания, и на его вершине появляется зеленоватый ореол, свидетельствующий о наличии избыточного ацетилена. Восстановительная зона значительно светлеет, а факел получает желтоватую окраску. Очертания зон теряют свою резкость. Избыточный ацетилен разлагается на углерод и водород. Углерод легко поглощается расплавленным металлом шва. Поэтому таким пламенем пользуются для науглероживания металла шва или восполнения выгорания углерода.
Регулювання зварювального полум'я здійснюється за його формою і забарвленням. Важливе значення має правильний вибір тиску кисню, його відповідність паспорту пальника і номеру наконечника. При великому тиску кисню суміш витікає з великою швидкістю, полум'я відривається від мундштука, відбувається видування розплавленого металу зі зварювальної ванни; при недостатньому тиску кисню - швидкість витікання горючої суміші падає, полум'я коротшає і виникає небезпека зворотних ударів. Нормальне полум'я можна отримати з окисного, поступово збільшуючи надходження ацетилену до освіти яскравого і чіткого ядра полум'я. Можна відрегулювати нормальне полум'я і з науглероживается, зменшуючи подачу ацетилену до зникнення зеленого ореолу у вершини ядра полум'я. Характер полум'я вибирають в залежності від зварюваного металу. Наприклад, при зварюванні чавуну і наплавленні твердих сплавів застосовують науглероживается полум'я, а при зварюванні латуні - окисне.
Важливим показником зварювального полум'я є його теплова потужність. Потужність полум'я прийнято визначати витратою ацетилену в л / год, а питомою потужністю полум'я називають часовий витрата ацетилену в літрах, що припадає на 1 мм товщини зварюваного металу і його теплопровідності.
Якість зварного з'єднання в значній мірі залежить від правильного вибору режиму і техніки виконання зварювання.
При зварюванні полум'я направляють на зварюються кромки так, щоб вони знаходилися в відновлювальної зоні на відстані 2 6 мм від кінця ядра. Кінець присадочного дроту також тримають в відновлювальної зоні або в зварювальної ванні.
Положення пальника - кут нахилу її мундштука до поверхні, що зварюється - залежить від товщини зварювальних кромок вироби і теплопровідності металу. Чим товще метал і чим більше його теплопровідність, тим кут нахилу мундштука пальника повинен бути більше. Це сприяє більш концентрованого нагрівання металу внаслідок підведення великої кількості теплоти. На початку зварювання для швидкого і кращого прогріву металу встановлюють найбільший кут нахилу, потім в процесі зварювання цей кут зменшують до норми, а в кінці зварювання поступово зменшують, щоб краще заповнити кратер і попередити підпал металу.
Розрізняють два основних способи газового зварювання: правий і лівий.
При правому способі процес зварювання ведеться зліва направо. Пальник переміщується попереду зварювального дроту, а полум'я направлено на формує шов. Цим забезпечується хороший захист зварювальної ванни від впливу атмосферного повітря і уповільнене охолодження зварного шва. Такий спосіб дозволяє отримувати шви високої якості.
При лівому способі процес зварювання проводиться справа наліво. Пальник переміщується за присадним прутком, а полум'я направляється на нетравлення кромки і підігріває їх, готуючи до зварювання.
Правий спосіб застосовують при зварюванні металу товщиною понад 5 мм. Полум'я пальника при такому способі обмежена з двох сторін крайками вироби, а позаду - наплавленим валиком, що значно зменшує розсіювання теплоти і підвищує ступінь її використання. Однак при лівому способі зовнішній вигляд шва значно краще, так як зварювальник чітко бачить шов і може отримати рівномірну висоту і ширину його. Це особливо важливо при зварюванні тонких листів. Тому тонкий метал зварюють лівим способом. Крім того, при лівому способі полум'я вільно розтікається по поверхні металу, що знижує небезпеку його пережога.
Вибір способу зварювання залежить також від просторового положення шва. При зварюванні швів в нижньому положенні вибір способу зварювання, як зазначено вище, залежить від товщини металу. Зварювання вертикальних швів знизу вгору слід виробляти лівим способом. Зварювання горизонтальних швів виконують лівим способом, направляючи полум'я на заварений шов. Для попередження витікання розплавленого металу зварювальну ванну формують з невеликим перекосом. Стельові шви легше зварювати правим способом, так як в цьому випадку газовий потік полум'я спрямований безпосередньо на шов і тим самим перешкоджає витіканню металу зі зварювальної ванни.
У процесі зварювання мундштук пальника і присадний пруток здійснюють одночасно два рухи: одне - уздовж осі зварюваного шва і друге - коливальні рухи поперек осі шва. При цьому кінець присадочного прутка рухається в напрямку, протилежному руху мундштука.
Для отримання зварного шва з високими механічними властивостями необхідно добре підготувати зварюються кромки, правильно підібрати потужність пальника, відрегулювати зварювальне полум'я, вибрати присадний матеріал, встановити положення пальника і напрямок переміщення її по зварювального шву.
Підготовка кромок полягає в очищенні їх від масла, окалини та інших забруднень, обробленні під зварювання і прихватки короткими швами.
Зварювані кромки захищають на ширину 20- 30 мм з кожного боку шва. Для цієї мети можна використовувати полум'я зварювального пальника. При нагріванні окалина відстає від металу, а фарба і масло вигорають. Потім поверхню деталей, що зварюються зачищають сталевою щіткою до металевого блиску. При необхідності (наприклад, при зварюванні алюмінію) зварюються кромки травлять в кислоті і потім промивають і сушать.
Оброблення кромок під зварювання залежить від типу зварного з'єднання, який, в свою чергу, залежить від взаємного розташування деталей, що зварюються.
Стикові з'єднання є для газового зварювання найбільш поширеним типом сполук. Метали товщиною до 2 мм зварюють встик з відбортовкою кромок без присадочного матеріалу або встик без оброблення крайок і без зазору, але з присадним матеріалом. Метал товщиною 2 5 мм зварюють встик без оброблення крайок, але з зазором між ними. При зварюванні металу товщиною понад 5 мм застосовують V - або X - образну оброблення крайок. Кут скосу вибирають в межах 70-90 градусів; при цих кутах виходить хороший проварена вершини шва. Скошують кромки зубилом, на верстаті або газовим різанням. Між зварюються крайками залишають зазор 1 3 мм.
Кутові з'єднання також часто застосовують при зварюванні металів малої товщини. Такі сполуки зварюють без присадочного металу. Шов виходить за рахунок розплавлення кромок зварювальних деталей.
Нахлесточного і таврові з'єднання допустимі тільки для зварювання металу товщиною менше 3 мм. так як при великих товщинах металу нерівномірний місцевий нагрів викликає великі внутрішні напруги і деформації і навіть тріщини в шві і основному металі.
Укіс кромок виробляють ручним або пневматичним зубилом, а також на крайкостругальні або фрезерних верстатах. Економічним способом підготовки крайок є ручна або механізована різання; утворюються при цьому шлаки і окалини видаляють зубилом і металевою щіткою.
Щоб не допустити зміни положення деталей, що зварюються і зазору між кромками протягом всього процесу зварювання, вироби закріплюють в пристроях або за допомогою прихваток. Довжина прихваток, їх число і відстань між ними залежать від товщини металу, довжини і конфігурації свариваемого шва. При зварюванні тонкого металу і коротких швах довжина прихваток становить 5 7 мм. а відстань між ними - 70 100 мм. При зварюванні товстого металу і значній довжині прихватки роблять довжиною 20- 30 мм. а відстань між ними - 300- 500 мм.
Основні параметри режиму зварювання вибирають залежно від зварюваного металу, його товщини і типу вироби. Визначають необхідну потужність полум'я, вид полум'я, марку і діаметр присадочного дроту, техніку зварювання. Шви накладають одно- і багатошарові. При товщині металу до 6 8 мм застосовують одношарові шви, до 10 мм - шви виконують в два шари, а при товщині металу більше 10 мм зварюють в три шари і більше.
Товщина шару при багатошаровому зварюванні залежить від розмірів шва, товщини металу і становить 3 7 мм. Перед накладенням чергового шару поверхню попереднього шару повинна бути добре очищена металевою щіткою. Зварювання виробляють корот кими ділянками. При цьому стики валиків в шарах не повинні збігатися.
При багатошаровому зварюванні зона нагріву менше, ніж при одношарової. У процесі зварювання при наплавленні чергового шару відбувається отжиг нижчих шарів. Крім того, кожен шар можна піддати проковке. Всі ці умови дозволяють отримати зварний шов високої якості, що дуже важливо при зварюванні відповідальних конструкцій. Однак слід врахувати, що при цьому продуктивність зварювання низька при великій витраті пального газу.
Зварювання здійснюють наступним чином: кромки розплавляють пальником, а потім в полум'я вводять сталевий присадний пруток, який, розплавляючись, заповнює зазор. Пересуваючи поступово пальник уздовж шва, виробляють зварювання. При зварюванні тонких відбортованих деталей присадний пруток не застосовують, а оплавляют відігнуті кромки. При зварюванні довгих смуг спочатку прихоплюють шов в декількох місцях, а потім його проварюють цілком. Це роблять для того, щоб уникнути жолоблення виробу.
Газове зварювання може застосовуватися для з'єднання легованих сталей, в складі яких є хром, нікель, титан і інші елементи. Однак потрібно добре знати властивості та особливості кожного виду цих сполук. Можливість використання газового зварювання в роботі з вуглецевими сталями залежить від процентного вмісту в них вуглецю. Чим його більше, тим свариваемость стали гірше, і навпаки.