Основы сварочного дела

Сварочное пламя

Сварочное пламя образуется при сгорании выходящей из мундштука горелки смеси горючего газа (или паров горючей жидкости) с кисло­родом. Свойства сварочного пламени зависят от того, какое горючее пода­ется в горелку и при каком соот­ношении кислорода и горючего созда­ется газовая смесь. Изменяя ко­личество подаваемого в горелку кис­лорода и горючего газа, можно получить нормальное, окислительное или науглероживающее сварочное пламя.

Нормальное (или восстановитель­ное) пламя теоретически должно по­лучаться при объемном отношении ко­

Личества кислорода к ацетилену р = 1. Практически вследствие загрязнен­ности кислорода нормальное пламя получается при несколько большем количестве кислорода, т. е. при р = 1,1 ...1,3. Нормальное пламя способствует раскислению металла сварочной ваи - ны и получению качественного свар­ного шва. Поэтому большинство ме­таллов и сплавов сваривают нормаль­ным пламенем.

Нормальное ацетилено-кислород - ное пламя (рис. 88) состоит из трех ясно выраженных зон: ядра (/), вос­становительной зоны (//) и факела (III). Форма ядра — конус с закруг­ленной вершиной, имеющий светя­щуюся оболочку. Ядро состоит из продуктов распада ацетилена с вы­деляющимися раскаленными частица­ми углерода, которые сгорают в наружном слое оболочки. Длина ядра зависит от скорости истечения го­рючей смеси из мундштука горелки. Чем больше давление газовой смеси, тем больше скорость истечения, тем длиннее ядро пламени.

Восстановительная зона по своему темному цвету заметно отличается от ядра. Она состоит в основном из ок­сида углерода и водорода, получаю­щихся в результате частичного сгора­ния ацетилена: С2Н2+Ог = 2СО + Н2. В этой зоне создается наивысшая тем­пература пламени (3000°С) на рас­стоянии 3...5 мм от конца ядра. Этой частью пламени производят нагревание и расплавление сварива­емого металла. Находящиеся в этой зоне оксид углерода и водород могут восстанавливать образующиеся окси­ды металлов.

Факел располагается за восстано­вительной зоной и состоит из угле­кислого газа и паров воды, которые получаются в результате сгорания ок­сида углерода и водорода, поступаю­щих из восстановительной зоны. Сго­рание происходит за счет кислорода окружающего воздуха. Зона факела содержит также азот, попадающий из воздуха.

Окислительное пламя получается при избытке кислорода р> 1,3. Ядро такого пламени значительно короче по длине, с недостаточно резким очер­танием, более бледной окраски. Дли­на восстановительной зоны и факела пламени также меньше. Пламя имеет синевато-фиолетовую окраску. Темпе­ратура пламени несколько выше нор­мальной. Однако таким пламенем сва­ривать стали нельзя, так как наличие в пламени избыточного кислорода приводит к окислению расплавленного металла шва, а сам шов получается хрупким и пористым.

Науглероживающее пламя полу­чается при избытке ацетилена, 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.

Регулирование сварочного пламе­ни производится по его форме и ок­раске. Важное значение имеет пра­вильный выбор давления кислорода, его соответствие паспорту горелки и номеру наконечника. При большом давлении кислорода смесь вытекает с большой скоростью, пламя отрыва­ется от мундштука, происходит выду­вание расплавленного металла из сва­рочной ванны; при недостаточном давлении кислорода — скорость исте­чения горючей смеси падает, пламя укорачивается и возникает опасность обратных ударов. Нормальное пламя можно получить из окислительного, постепенно увеличивая поступление ацетилена до образования яркого и четкого ядра пламени. Можно отре­гулировать нормальное пламя и из науглероживающего, убавляя подачу ацетилена до исчезновения зеленова­того ореола у вершины ядра пламе­ни. Характер пламени выбирают в за­висимости от свариваемого металла. Например, при сварке чугуна и нап­лавке твердых сплавов применяют науглероживающее пламя, а при сварке латуни — окислительное.

Важным показателем сварочного пламени является его тепловая мощ­ность. Мощность пламени принято определять расходом ацетилена в л/ч, а удельной мощностью пламени назы­вают часовой расход ацетилена в литрах, приходящийся на 1 мм тол­щины свариваемого металла. Потреб­ная мощность пламени зависит от тол­щины свариваемого металла и его теплопроводности. Например, при сварке углеродистых и низколегиро­ванных сталей, чугуна, сплавов меди и алюминия удельная мощность пла­мени составляет 80...150 л/(ч-мм), а при сварке меди, обладающей вы­сокой теплопроводностью, удельную мощность выбирают в пределах 150... 220 л/(ч-мм).