Горючие газы

Таблица 1

Газ	Температура пламени при сгорании в смеси с кислородом, ^0 С	Применение
Ацетилен Водород Коксовый Нефтяной Природный (метан) Пары керосина Пропан-бутановая смесь	3200 2100 2200 2300 1850 2500 2050	Сварка всех металлов, резка, пайка и поверхностная закалка Сварка сталей толщиной до 2 мм, чугуна, алюминия и его сплавов, резка Пайка и сварка легкоплавких цветных металлов, резка Сварка сталей толщиной до 2 мм, чугуна, цветных металлов и их сплавов, пайка и резка Сварка легкоплавких металлов, пайка, резка Резка, пайка, поверхностная закалка Сварка и пайка чугуна и цветных металлов, резка и поверхностная закалка

2) Присадочный металл должен быть примерно того же химического состава, что и металл свариваемых заготовок. Диаметр присадочной проволоки d выбирают в соответствии с толщиной s основного металла. Для приближенного выбора диаметра присадочного прутка при s< 10 мм можно пользоваться эмпирической формулой

d = 0,5 s+1

При s> 10 ммдиаметр присадочного прутка принимают равным 5 мм.

Поверхность присадочного прутка перед сваркой зачищают от любых загрязнений

3) Мощность горелки и номер ее наконечника выбирают в зависимости от толщины свариваемого металла, чтобы получить пламя нужной интенсивности. Обычно на наконечнике указывается толщина свариваемого металла, для которой он предназначен. Газовая сварка может выполняться вручную или быть механизированной.

Мощность сварочной горелки определяется расходом ацетилена. Она зависит от свариваемого металла и его толщины:

V_а = K·b,

Где: V_а расход ацетилена, л/ч;

K - коэффициент пропорциональности

(для левого способа сварки K = 100…130; для правого K = 120…130);

b - толщина свариваемого металла, мм.

Зная расход ацетилена, по таблице 3 определяют номер и характеристику наконечника.

4) Предварительное смешивание одного из горючих газов с кислородом осуществляется в специальных горелках. Горючую смесь, выходящую из горелки, воспламеняет сварщик. Он зажигает смесь, перемещает в ручную горелку вдоль соединяемых кромок заготовок и подает присадочную проволоку в зону сварки для образования шва.

Зажигается факел у горелки в следующей последовательности: сначала немного открывается кислородный вентиль для создания разрежения в ацетиленовых каналах, затем открывают ацетиленовый вентиль и поджигают смесь газов спичкой и искропроводящим устройством. После этого регулируют поступление газа, чтобы получить пламя нужного состава без избытка одного из газов. После окончания работ гасят пламя в следующей последовательности: сначала перекрывают ацетиленовый вентиль, а затем – кислородный.

Большое влияние на качество сварного шва оказывают строение и состав газосварочного пламени. По внешнему виду в пламени различают три зоны: 1 – ядро, короткая, ближайшая к горелке зона; 2 – средняя зона следующая более длинная зона; 3 – факел, концевая самая длинная зона.

Рис. 2. Газосварочное пламя

1 – ядро пламени; 2 – средняя зона; 3 – факел

В ядре пламени горения газа не происходит, а происходит постепенный нагрев до температуры воспламенения газовой смеси, которая поступает из мундштука и только вблизи поверхности ядра наблюдается частичное сгорание углерода. Раскаленные до температуры 800…1250⁰С частицы несгоревшего углерода создают яркое свечение оболочки ядра в виде конуса. Чем больше углерода в составе горючего газа, тем ярче обозначено ядро. При избытке горючего газа по сравнению с кислородом ядро расширяется, увеличивается по длине, а средняя часть пламени уменьшается.

В средней зоне происходит интенсивное сгорание продуктов разложения горючего газа, что сопровождается выделением большого количества теплоты. Температура средней зоны кислородно-ацетиленового пламени может достигать 3200⁰С, эта зона имеет более темный цвет. Средняя зона обладает раскислительно-восстановительной способностью и ее с наиболее высокой температурой в первой трети (2…4 мм) от ядра используют для нагрева металла при сварке. При этом конец ядра пламени должен находиться на расстоянии 1…2 мм от сварочной ванны. Эту зону называют сварочной или рабочей зоной. В зоне 2 происходит первая стадия сгорания ацетилена за счет кислорода, поступающего из баллона:

С₂Н₂ + О₂ = 2СО + Н₂

В факеле, зоне 3 протекает вторая стадия горения ацетилена за счет атмосферного кислорода:

2СО + Н₂ + О₂ = 2СО₂ + Н₂О

В этой зоне догорают продукты разложения газа, температура пламени падает до 1200…2500⁰С. С увеличением содержания горючего газа в смеси факел пламени обогащается углеродом и становится коптящим, что может привести к науглераживанию свариваемого металла.

В зависимости от соотношения кислорода и ацетилена в горючей смеси, сварочное пламя может быть нормальным, окислительным или науглероживающим.

Для нормального пламени характерно отношение ацетилена к кислороду от 1:1 до 1:1,3. В нем отчетливо выражены все три зоны – ядро, средняя зона и факел.

Окисленным называют пламя, в котором есть избыток кислорода. В нем ядро имеет бледную окраску, меньшую длину и размытые очертания. Длина средней части и факела тоже короче. Такое пламя горит с шумом и его температура выше, чем нормального. Оно окислено, окисляет металл сварочной ванны, способствует получению пористости и значительно снижает качество шва. Такое пламя рекомендуется применять при сварке латуней, при пайке высокотемпературными припоями.

Пламя с избытком ацетилена называют науглероживающим. Его ядро также имеет нерезкие очертания, на его конце виден зеленый венчик. Средняя зона этого пламени светлее и почти сливается с ядром. Факел имеет желтоватую окраску, иногда на конце наблюдается копоть. Температура науглераживающего пламени ниже температуры нормального. Это пламя науглераживает металл, делая его хрупким. Его рекомендуется применять при сварке чугуна.

5) Для различной толщины свариваемого металла рекомендуется применять различную мощность свариваемого пламени, которая характеризуется часовым расходом ацетилена в литрах. В процессе сварки пламя не только расплавляет металл, но и защищает расплавленную ванну от вредного влияния кислорода и азота атмосферного воздуха. Поэтому при сварке необходимо, чтобы расплавленный основной металл и конец присадочного металла находились все время в восстановительной зоне пламени (в средней зоне).

Большое влияние на качество шва имеет угол наклона пламени горелки, который берется в зависимости от толщины свариваемых заготовок. Чем больше толщина заготовки, тем больше угол наклона горелки (Рис. 3).

Рис.3. Угол наклона горелки в зависимости от толщины в зависимости от толщины свариваемого металла

Изменением угла наклона мундштука горелки к поверхности свариваемого металла можно изменять интенсивность расплавления металла. Наиболее интенсивно металл расплавляется при перпендикулярном расположении мундштука к поверхности металла. При сварке же очень тонких и, особенно, легкоплавких металлов, мундштук следует располагать почти параллельно поверхности свариваемого металла. При сварке тонколистового металла и соединений с отбортовкой кромок, горелку следует передвигать прямолинейно, без поперечных колебаний. Если же свариваемый металл толстый – толщиной более 3 мм, то горелка должна совершать поперечные колебания наряду с прямолинейным перемещением, чтобы дольше воздействовать пламенем на металл.

6) В зависимости от направления перемещения горелки и присадочного прутка по шву различают левый и правый способы сварки (Рис.4).

При левом способе впереди перемещается присадочный металл, а за ним горелка. Левый способ более простой и применяется при сварке листов толщиной до 5 мм.

При правом способе впереди перемещается горелка, а за ней присадочный металл. Правый способ сложнее левого, но более производительный и экономически выгодный. Применяется этот способ при сварке более толстого металла – толщиной более 5 мм.

а б

Рис. 4.Способы газовой сварки:

а - левый; б – правый

1 – присадочный пруток; 2 – газовая горелка

Применение левого и правого способа в большей степени все-таки зависит от практических навыков сварщика.

Газовую сварку можно выполнять в различных пространственных положениях: нижнем, вертикальном, горизонтальном и потолочном.

Вертикальные швы выполняют левым способом, а горизонтальные и потолочные – правым.