СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ

Сварочное пламя

Внешний вид, температура сварочного пламени и влияние его на расплавленный металл зависят от состава горючей смеси. Из­меняя соотношение кислорода и ацетилена в смеси, можно получить три основных вида пламени: нормальное восстановительное; окис­лительное; науглероживающее.

Для сварки большинства металлов применяют восстановитель­ное пламя. Теоретически оно получается в том случае, когда в сме­си на один объем ацетилена приходится один объем кислорода. Ацетилен тогда сгорает по следующей схеме:

1 объем кислорода

2 объема окиси углерода -}- 1 объем водорода

Реакцию сгорания ацетилена в пламени горелки условно мож­но представить протекающей в две фазы:

I фаза — сгорание ацетилена за счет кислорода смеси:

С2Н2 + 02 = 2С0 + Н2;

II фаза — сгорание продуктов реакции I фазы за счет кисло­рода окружающего воздуха:

2СО + Н2 + 1,502 = 2С02 4- Н20.

Окись углерода и водород, образующиеся в продуктах сгора­ния, раскисляют металл, восстанавливая имеющиеся в сварочной ванне окислы. При этих условиях металл шва получается одно­родным — без пор, газовых пузырей и включений окислов.

Практически в смесь подают несколько больше кислорода, чем это нужно для получения восстановительного пламени по приве­денной выше теоретической схеме сгорания. Нормальное восста­новительное пламя можно получить при избытке кислорода в сме­си до 30% против теоретического, т. е. при отношении ацетилена к кислороду от 1 : 1 до 1 : 1,3. Схема нормального восстановитель­ного ацетилено-кислородного пламени показана на рис. 160.

Ядро пламени имеет резко очерченную форму цилиндра или конуса с закругленным концом и ярко светящейся оболочкой, состо­ящей из раскаленных частиц углерода, сгорание которых происходит в наружном слое оболочки. Длина ядра зависит от скорости истече­ния горючей смеси. Если увеличить давление кислорода в горелке, скорость истечения смеси увеличится и ядро удлинится. С уменьше­нием скорости истечения смеси длина ядра уменьшается.

Восстановительная зона имеет темный цвет, за­метно отличающий ее от ядра и остальной части пламени. Эта зона занимает пространство до 20 мм от конца ядра пламени. Она состоит из окиси углерода и водорода. Восстановительная зона имеет наиболее высокую температуру в точке, отстоящей на расстоянии 2—4 мм от конца ядра. Этой частью пламени нагревают и расплав­ляют металл в процессе сварки. Остальная часть пламени, распо­ложенная за восстановительной зоной, носит название факела. Факел состоит из углекислого газа, паров воды и азота, которые появляются в пламени при сгорании окиси углерода и водорода вос­становительной зоны за счет кислорода окружающего воздуха. Поэтому температура факела будет значительно ниже температуры восстановительной зоны. Азот попадает в пламя из воздуха.

Если увеличивать подачу кислорода в горелку или уменьшать подачу ацетилена, то получим окислительное пламя. Оно образует­ся в том случае, если в смеси на один объем ацетилена приходится более 1,3 объема кислорода. Окислительное пламя характеризуется укороченным, заостренным ядром с менее резкими очертаниями и более бледной окраской. Температура окислительного пламени выше температуры нормального восстановительного пламени, од­нако такое пламя будет сильно окислять свариваемый металл.

При уменьшении подачи кислорода или увеличении подачи аце­тилена получается науглероживающее пламя или, как его иногда называют, ацетиленистое. Оно образуется при подаче в горелку ме­нее одного объема кислорода на один объем ацетилена. В ацети - ленистом пламени ядро теряет свои резкие очертания, и на его кон­це появляется зеленый ореол, по которому судят об избытке аце­тилена.

Содержащийся в пламени избыточный ацетилен разлагается на водород и углерод, последний переходит в расплавленный металл. Поэтому ацетиленистое пламя будет науглероживать металл шва. Уменьшая подачу ацетилена в горелку до полного исчезновения зеленого ореола у конца ядра, можно ацетиленистое пламя превра­тить в нормальное восстановительное.

При регулировании следует обращать внимание на правильность установки рабочего давления кислорода в соответствии с паспор­том данной горелки и наконечника. Правильно установленное дав­ление кислорода дает ровно и устойчиво горящее пламя, которое не сдувает расплавленного металла с поверхности ванны.

Режим газовой сварки характеризуется удельной мощностью пламени, под которой понимается часовой расход ацетилена в лит­рах, приходящийся на 1 мм толщины свариваемого металла. Свар­ка различных металлов требует различной удельной мощности сва­рочного пламени. Металл большой толщины и хорошо проводящий тепло требует более мощного сварочного пламени, чем тонкий менее теплопроводный или более легкоплавкий металл.