Газове (або зварювальне) полум'я - основне джерело теплоти при зварюванні та інших процесах газополум'яної обробки. Зварювальне полум'я утворюється при згорянні горючого газу або парів горючої рідини в кисні. Полум'я нагріває і розплавляє основний і присадний метал в місці зварювання. Найбільше застосування при газовому зварюванні знайшло киснево-ацетиленове полум'я, так як воно має високу температуру і забезпечує концентрований нагрів. Однак у зв'язку з недостатністю ацетилену в даний час набули широкого поширення (особливо при різанні металів) гази-замінники ацетилену: пропан-бутан, метан, природний і міської гази, водень.
Зварювальне полум'я складається з трьох зон. Перша зона - ядро полум'я з яскраво світиться оболонкою, в зовнішньому шарі якої згорають розпечені частинки вуглецю, що утворюються при розпаді ацетилену. Друга зона - область неповного згоряння або відновна. Вона гірше помітна і складається з оксиду вуглецю і водню, які утворюються на першій стадії горіння ацетилену або горючого газу. Ці продукти згоряння раскисляют розплавлений метал, віднімаючи кисень від його оксидів. Третя зона - зона повного згоряння (або факел) полум'я, що представляє собою видимий обсяг світяться газів. У цій зоні відбувається повне згоряння продуктів горіння за рахунок кисню навколишнього середовища. Газове полум'я є розосередженим джерелом теплоти, тому нагріває метал плавніше, повільніше, ніж зварювальний дуга, утворюючи при цьому порівняно широку зону термічного впливу близько шва, послаблюючи зварене з'єднання.
Види зварювального полум'я
Від складу горючої суміші, тобто від співвідношення кисню і пального газу, залежить зовнішній вигляд, температура і вплив зварювального полум'я на розплавлений метал. Змінюючи склад горючої суміші, зварювальник тим самим змінює основні параметри зварювального полум'я. Залежно від співвідношення між киснем і ацетиленом отримують три основних види зварювального полум'я: нормальне, окисне і науглероживается.
ядро восстан. зона факел
Нормальне полум'я теоретично отримують тоді, коли в пальник на один об'єм кисню надходить один обсяг ацетилену. Практично кисню в пальник подають дещо більше - від 1,1 до 1,3 від обсягу ацетилену. Нормальне полум'я характеризується відсутністю вільного кисню і вуглецю в його відновної зоні. Кисню в пальник подається трохи більше через невелику його забрудненості і витрати на згоряння водню. У нормальному полум'я яскраво виражені всі три зони. Нормальне полум'я використовують для зварювання маловуглецевих, низьколегованих і високолегованих сталей, а також міді, магнієвих сплавів, алюмінію, цинку, свинцю.
Ядро полум'я має різко окреслену форму циліндра або конуса з заокругленим кінцем і яскраво світиться оболонкою, що складається з розпечених частинок вуглецю. Довжина ядра залежить від швидкості витікання горючої суміші. Якщо збільшити тиск кисню в пальнику, швидкість витікання суміші збільшиться і ядро подовжиться. Зі зменшенням швидкості витікання суміші довжина ядра зменшується. З збільшення номера мундштука розміри ядра збільшуються. Температура ядра досягає 1000 ° С. Відновлювальна зона має темний колір, помітно відрізняє її від ядра і решти полум'я. Довжина її залежить від номера мундштука і досягає 20 мм. Якщо в процесі зварювання розплавлений метал зварювальної ванни знаходиться в середній зоні, то зварювальний шов виходить без пор, газових і шлакових включень. Цією зоною полум'я і проводиться зварювання. Відновлювальна зона має найбільш високу температуру (3150 ° С) в точці, віддаленій на 3 - 6 мм від кінця ядра. Факел складається з вуглекислого газу, водяної пари і азоту, які утворюються в полум'ї при згорянні окису вуглецю і водню відновної зони за рахунок кисню навколишнього повітря. Температура цієї зони значно нижче, ніж температура відновлювальної, і коливається від 1200 до 2500 ° С.
Якщо збільшити подачу кисню в пальник, то вийде окислительное полум'я. Воно утворюється в тому випадку, якщо в суміші на один об'єм ацетилену припадає понад 1,3 обсягу кисню. Окислювальне полум'я характеризується укороченим, загостреним ядром з менш різкими обрисами і більш блідою забарвленням. Полум'я горить з шумом - чим більше кисню в суміші, тим більше шуму. Температура окисного полум'я набагато більше, ніж у нормального полум'я, але зварювати сталь їм не можна, так як таке полум'я сильно окисляє метал зварювальної ванни і сприяє отриманню пористості і крихкості зварного шва. Окислювальне полум'я можна застосовувати при зварюванні латуні і пайку твердим припоєм.
Науглероживается полум'я виходить при надлишку ацетилену, коли в пальник на один об'єм ацетилену подається 0,95 і менше обсягу кисню. Розміри зони згоряння у науглероживается полум'я збільшуються, ядро стає розпливчастим, а у його кінця з'являється зелений віночок, це свідчить про надлишок ацетилену. Кордон між відновлювальної зоною і факелом зникає, факел приймає жовтувате забарвлення і сильно коптить через недостатню кількість кисню. Що знаходиться в полум'ї надлишковий вуглець легко поглинається розплавленим металом і погіршує якість металу шва. Температура науглероживается полум'я нижче, ніж у нормального і окисного. Науглероживается полум'я застосовують для зварювання високовуглецевих сталей, чавуну, кольорових металів і при наплавленні твердих сплавів.
Регулювання газового полум'я
Зварювальне полум'я повинне мати достатню тепловою потужністю, тобто давати кількість тепла, необхідне для розплавлення свариваемого і присадочного металу і покриття втрат тепла в навколишнє середовище. Теплова потужність полум'я визначається кількістю згорає пального газу. Чим більше це кількість, тим вище теплова потужність. Теплову потужність полум'я висловлюють годинною витратою (дм 3 / год) ацетилену або іншого пального. Теплову потужність полум'я вибирають в залежності від товщини зварюваного металу і його фізичних властивостей. Метал великої товщини і добре проводить тепло вимагає більш потужного зварювального полум'я, ніж тонкий, менш теплопровідний або більш легкоплавкий метал. Змінюючи теплову потужність полум'я, можна в широких межах регулювати швидкість нагріву і розплавлення металу, що є одним з позитивних якостей процесу газового зварювання.
Тепловий баланс газового полум'я
Передача тепла від полум'я до металу відбувається в основному двома шляхами: 85% тепла передається за рахунок енергійної конвекції продуктів згоряння і 15% - за рахунок випромінювання. Зварювальне полум'я має низький ККД, так як значна частина теплоти розсіюється в навколишнє середовище.
- Що утворюється при згорянні горючого газу або парів горючої рідини в кисні?
- На які зони поділяється зварювальне полум'я?
- Від чого залежать розміри ядра?
- В якій зоні найвища температура зварювального полум'я?
- Який зоною полум'я виробляють зварювання?
- Які види зварювального полум'я ви знаєте?
- Яку будову мають нормальне, окисне і науглеражівающее полум'я?
- Область застосування кожного виду полум'я?
- У чому відмінність газового полум'я від зварювальної дуги?
Самостійна робота з текстом
1. Як розподіляється теплота зварювального полум'я при нормальному процесі зварювання?
- Розсіювання в навколишнє середовище ...%
- Втрати на угар і розбризкування ...%
- Втрати за рахунок теплопровідності металів ...%
- Витрата теплоти на зварювання ...%
2. Доповніть таблицю.
Максимальна температура полум'я при згорянні пального газу в кисні.
5. Завершіть фразу:
«При збільшенні вмісту кисню отримують.
а) окислительное полум'я »; б) нормальне полум'я »; в) науглеражівающее полум'я »
6. Запишіть, які в залежності від співвідношення між киснем і ацетиленом отримують три основних види зварювального полум'я:
а) Катодне б) Нормальне в) Відновне г) Анодное д) Окислительное е) Науглеражівающее
1. Яка зона полум'я змінює колір від блідо-блакитного до помаранчевого і коптить?
а) відновна зона б) ядро в) факел
2. Який зоною полум'я виробляють зварювання?
а) відновної зоною; б) факелом; в) ядром
3. При згорянні горючого газу або парів горючої рідини в кисні утворюється:
а) Зварювальна дуга б) Зварювальне полум'я в) Факел г) Окислительное полум'я
4. При збільшенні вмісту кисню отримують:
а) Кисневе полум'я б) Відновне полум'я в) Окислительное полум'я г) Науглеражівающее полум'я
5. Яка зона зварювального полум'я є окислювальному зоною?
а) Ядро б) Відновлювальна зона в) Факел
6. При необхідності вести зварювання окислювальним полум'ям потрібно:
а) Встановити науглеражівающее полум'я, а потім зменшити подачу кисню в два рази;
б) Встановити нормальне полум'я, а потім зменшити подачу ацетилену до тих пір, поки ядро не скоротиться приблизно 1/3 своєї нормальної довжини;
в) Встановити нормальне полум'я, а потім зменшити подачу кисню до тих пір, поки ядро не скоротиться приблизно 1/3 своєї нормальної довжини;
г) Відразу встановити окислительное полум'я.
7. Для зварювання міді, магнієвих сплавів, алюмінію, цинку, свинцю застосовують:
а) Нормальне полум'я б) Окислительное полум'я в) Кисневе полум'я в) Науглеражівающее полум'я
8. Для сварківисокоуглеродістих сталей, чавуну, кольорових металів і наплавлення твердих сплавів застосовують:
а) Нормальне полум'я б) Окислительное полум'я в) Кисневе полум'я в) Науглеражівающее полум'я
1. Якими властивостями володіє полум'я з надлишком ацетилену?
а) раскисляют метал б) науглероживается в) Чи не взаємодіє з металом
2. Яким полум'ям краще зварити сталь?
а) З надлишком кисню б) З надлишком пального в) Ні з одним з них
3. Яка частина полум'я найбільш придатна для зварювання?
а) Ядро б) Відновлювальна зона в) Факел
4. Полум'я якого кольору має велику температуру?
а) Жовтого б) синювато-фіолетового в) блакитно синього
5. Що відбувається з довжиною ядра полум'я при збільшенні витрати кисню?
а) Збільшується б) Коротшає в) Не змінюється
6. Яке полум'я називають «жорстким»?
а) Нейтральне б) З надлишком кисню в) З надлишком пального
7. Коли при регулюванні полум'я можливий зворотний удар?
а) При невеликому тиску кисню б) При недостатньому тиску кисню
в) У будь-якому випадку
8. Як змінюється теплова потужність полум'я при збільшенні номера наконечника?
а) Збільшується б) Зменшується в) Не змінюється
9. При якому куті нахилу полум'я до поверхні металу ефективність нагріву максимальна?
а) 300 б) 600 в) 900
10. Як змінюються результати зварювання при збільшенні потужності полум'я?
а) Збільшується міцність
б) Збільшується пластичність
в) Збільшується продуктивність