Властивості І РЕГУЛЮВАННЯ ЗВАРЮВАЛЬНОГО ВОГНЮ
Зовнішній вигляд, температура і вплив зварювального полум'я на розплавлений метал залежать від складу горючої суміші, т. Е. Співвідношення в ній кисню і ацетилену.
При згорянні ацетилену в повітрі без додавання кисню утворюється полум'я жовтуватого кольору, що має форму довгого факела без світлого ядра. Таке полум'я має низьку температуру і коптить, виділяючи багато сажі (незгорілого вуглецю), тому непридатне для зварювання.
Якщо в полум'я додавати кисень, воно різко змінює свій колір і форму, а температура його значно підвищується. Змінюючи співвідношення кисню і ацетилену, можна отримувати три основних види зварювального полум'я (рис. 84, а, б, в): нормальне, зване також відновлювальних; окислительное (з надлишком кисню) і науглероживается (з надлишком ацетилену).
Для зварювання більшості металів застосовують нормальне (відновне) полум'я. Теоретично воно утворюється, коли в пальник на один об'єм ацетилену подається один об'єм кисню. Ацетилен тоді згорає за рахунок кисню суміші по реакції
Подальше згорання відбувається за рахунок кисню навколишнього повітря по реакції
Окис вуглецю і водень, що утворюються в полум'ї при I фазі згоряння, раскисляют метал, відновлюючи наявні в зварювальної ванні оксиди. При цьому метал шва виходить без пор, газових бульбашок і включень окислів.
Практично в суміш подають дещо більше кисню, ніж це потрібно для отримання відновного полум'я з поступовим зниженням дози згоряння. Нормальне відновне полум'я виходить при надлишку кисню в суміші до 30% проти теоретичного, т. Е. При відносно ацетилену і кисню від 1. 1 до 1. 1,3.
Схема освіти нормального відновного ацетилено-кисневого полум'я показана на рис. 85, а. Нормальне полум'я має ядро, відновну зону і факел. У ядра чітко окреслена форма, близька до форми циліндра з заокругленим кінцем, і яскраво світиться оболонка з розжарених частинок вуглецю, згоряння яких відбувається в зовнішньому шарі оболонки. Розміри ядра залежать від витрати горючої суміші і швидкості її закінчення. Якщо збільшити тиск кисню в пальнику, то швидкість витікання суміші збільшиться і ядро подовжиться. Зі зменшенням швидкості витікання суміші ядро коротшає. На рис. 85, а внизу наведені довжини і діаметри (мм) ядер ацетилено-кисневого полум'я, одержувані в мундштуках різних номерів.
Відновлювальна зона має темний колір, який відрізняє її від ядра і решти полум'я. Довжина цієї зони досягає 20 мм від кінця ядра, в залежності від номера мундштука. Вона містить окис вуглецю і водень. Відновлювальна зона має найбільш високу температуру в точці, віддаленій на відстані 2-6 мм від кінця ядра. Цією частиною полум'я нагрівають і розплавляють метал в процесі зварювання.
Інша частина полум'я за відновної зоною називається факелом. Факел містить вуглекислий газ, пари води і азот, які утворюються при згорянні окису вуглецю і водню відновної зони за рахунок кисню навколишнього повітря, до складу якого входіг азот. Температура факела значно нижча за температуру відновної зони.
Якщо збільшити подачу кисню або зменшити подачу ацетилену в пальник, то виходить окислительное полум'я. Воно утворюється, коли в суміші на один об'єм ацетилену припадає понад 1,3 обсягу кисню. Окислювальне полум'я характеризується укороченим, загостреним ядром з менш різкими обрисами. Температура окисного полум'я вище температури нормального відновного, однак таке полум'я може окисляти зварювальний метал.
При зменшенні подачі кисню або збільшенні подачі ацетилену виходить науглероживается полум'я, яке іноді називають ацетіленістим. Воно утворюється при подачі в пальник 0,95 і менше обсягу кисню на один обсяг ацетилену. У ацетіленістом полум'я розміри зони згоряння збільшуються, ядро втрачає різкі обриси, стає розпливчастим, а на кінці ядра з'являється зелений віночок, за яким судять про надлишок ацетилену. Відновлювальна зона світліше, майже зливається з ядром і полум'я приймає жовтувате забарвлення. При великому надлишку ацетилену полум'я коптить внаслідок нестачі кисню, необхідного для повного згоряння ацетилену.
Надмірна ацетилен в ацетіленістом полум'я розкладається на водень і вуглець, переходить в розплавлений метал. Температура такого полум'я нижче температури відновного полум'я. Зменшуючи подачу ацетилену в пальник (до повного зникнення зеленого віночка на кінці ядра), ацетіленістое полум'я перетворюють в нормальне.
При регулюванні полум'я слід звертати увагу на правильність установки тиску кисню і розмір ядра полум'я. З підвищенням тиску кисню швидкість витікання суміші з мундштука зростає і полум'я стає «жорстким», т. Е. Роздуває метал зварювальної ванни і цим ускладнює зварювання. При занадто великій швидкості закінчення суміші полум'я може відриватися від мундштука. Якщо ж занадто низький тиск кисню, полум'я стає коротшим і при наближенні кінця мундштука до металу пальник починає плескати.
Зварювальне полум'я повинне мати достатню тепловою потужністю, т. Е. Давати кількість тепла, необхідне для розплавлення свариваемого і присадочного металу і покриття втрат тепла в навколишнє середовище. Теплова потужність полум'я визначається витратою ацетилену (дм 3 / год) в пальнику.
При зварюванні теплова потужність полум'я вибирається залежно від товщини, що зварюється і його фізичних властивостей. Метал великої товщини і добре проводить тепло вимагає більш потужного зварювального полум'я, ніж тонкий, менш теплопровідний і 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. Схема і розподіл температур для метан-кисневого і пропан-бутан-кисневого полум'я показані на рис, 85, б.
Металургійні процеси ПРИ ГАЗОВОЇ ЗВАРЮВАННЯ
Металургійні процеси при газовому зварюванні характеризуються: малим обсягом ^ ванни розплавленого металу; високою температурою і концентрацією тепла в місці зварювання; великою швидкістю розплавлення і охолодження металу; інтенсивним перемішуванням металу ванни газовим потоком полум'я і присадочной дротом; хімічним взаємодією розплавленого металу з газами полум'я.
При надлишку в полум'я кисню відбуваються реакції окислення заліза, марганцю, кремнію та вуглецю за рівняннями:
Закис заліза (FeO) може окисляти марганець, кремній і вуглець по реакціях: