Технология газовой сварки

Подробности

Опубликовано 27.05.2012 13:32

Просмотров: 13927

Сварочное пламя горелки

Сварочное пламя образуется в результате сжигания газообразного горючего или паров горючей жидкости в чистом кислороде.

Сварочное пламя нагревает и расплавляет металл детали и присадочной проволоки в месте сварки, в результате чего образуется сварочная ванна. Внешний вид, температура и характер влияния сварочного пламени на расплавленный металл зависят от того, какое горючее подается в горелку и в каком объемном соотношении оно находится с кислородом. Изменяя количество кислорода и горючего газа, поступающих в горелку, сварщик изменяет состав горючей смеси и тем самым изменяет сварочное пламя — его внешний вид, температуру, состав продуктов сгорания, его свойства и пр.

На рисунке показаны схемы различных видов кислородно-ацетиленового пламени: нормального, окислительного и науглероживающего.

Теоретически нормальное пламя получается тогда, когда на один объем ацетилена в горелку подается один объем кислорода. Практически, вследствие некоторой загрязненности кислорода, нормальное пламя образуется при несколько большем количестве кислорода — от 1,1 до 1,3 от объема ацетилена.

Нормальное кислородно-ацетиленовое пламя имеет три ясно различимые зоны: ядро, восстановительную (среднюю зону) и факел (окислительную зону).

Ядро имеет резко очерченную слегка бочкообразную форму с закругленным концом. Внутри ядра находится еще не сгоревшая смесь кислорода и ацетилена. Оболочка ядра ярко светится, так как состоит из раскаленных частиц углерода. Внутренняя часть ядра имеет синеватый цвет, температура ядра около 900° С.

Восстановительная (средняя) зона имеет слегка голубоватый цвет. Она состоит из продуктов неполного сгорания ацетилена — окиси углерода и водорода, которые раскисляют расплавленный металл, т. е. отнимают кислород от окислов металла, имеющихся в сварочной ванне. Процесс отнятия кислорода от окислов металла называется восстановлением, поэтому данную зону пламени называют восстановительной. Если сварка ведется так, что расплавленный металл сварочной ванны находится в восстановительной зоне, то металл шва получается без включений окислов, пор, газовых пузырей и других дефектов. Восстановительная зона имеет наиболее высокую температуру в месте, отстоящем на 3—6 мм от конца ядра пламени (около 3200°С). При сварке расплавляемый металл должен находиться на указанном расстоянии от конца ядра пламени.

Факел, или окислительная зона, расположен за восстановительной зоной. Он состоит из углекислого газа (двуокись углерода), паров воды и азота, которые появляются в пламени при сгорании окиси углерода и водорода восстановительной зоны за счет кислорода окружающего воздуха. По этой причине температура факела значительно ниже, чем температура восстановительной зоны, и колеблется в пределах 1200—2500° С.

Окислительное пламя получается тогда, когда в горючей смеси на один объем ацетилена приходится более 1,3 объема кислорода. Ядро в этом случае приобретает конусообразную форму, значительно сокращается по длине, становится менее отчетливым и приобретает более бледную окраску. Сокращаются по длине восстановительная зона и факел, все пламя становится короче и приобретает синевато-фиолетовую окраску. Пламя горит с шумом, степень которого зависит от давления кислорода и соотношения газовой смеси. Чем больше содержание кислорода в смеси, тем с большим шумом горит пламя. Температура окислительного пламени выше, чем нормального, но сваривать сталь им нельзя, так как из-за наличия в пламени избытка кислорода свариваемый металл будет окисляться, и шов будет пористым и хрупким.

Науглероживающее или, как его иногда называют, ацетиленистое пламя получается при подаче в горелку менее одного объема кислорода на один объем ацетилена. Ядро пламени теряет резкость своего очертания, становится расплывчатым, а у конца ядра появляется зеленый венчик, по которому судят об избытке ацетилена. Восстановительная зона светлее и почти сливается с ядром, граница между восстановительной зоной и факелом вовсе исчезает; факел приобретает желтоватую окраску. При большом избытке ацетилена пламя начинает коптить, т. е. в нем ощущается недостаток кислорода, необходимого для полного сгорания ацетилена. Избыток ацетилена разлагается на углерод и водород. Углерод легко растворяется в расплавленном металле и ухудшает качество шва. Температура науглероживающего пламени ниже, чем нормального.

Характер сварочного пламени определяется сварщиком на глаз по его форме и окраске. Регулируя пламя горелки, следует правильно выбирать давление кислорода. При излишне большом давлении кислорода смесь вытекает из мундштука горелки со слишком большой скоростью и пламя становится «жестким». Такое пламя выдувает расплавленный металл сварочной ванны и затрудняет ведение процесса сварки. Если давление кислорода слишком большое, то пламя отрывается от конца мундштука, а если слишком низкое, — пламя укорачивается и при приближении мундштука горелки к металлу возникают обратные удары.

При правильно установленном давлении кислорода пламя будет ровное и устойчиво горящее. Качество наплавленного металла и прочность шва во многом зависят от характера пламени. Поэтому сварщик должен всегда обращать большое внимание на внешний вид сварочного пламени и правильно его регулировать. Пламя приходится регулировать в течение всего процесса сварки, так как при нагреве наконечника горелки состав газов в смеси изменяется, в частности уменьшается количество ацетилена. Поэтому при первоначальной регулировке пламени необходимо оставлять некоторый «запас ацетилена», для чего ацетиленовый вентиль на горелке не должен быть полностью открыт. В этом случае при сварке, по мере нагрева горелки и уменьшения количества ацетилена в газовой смеси, сварщик, не прекращая процесса сварки, добавляет ацетилен, открывая вентиль большим пальцем правой руки.

Для различных металлов требуется различный характер пламени. Так, например, при сварке чугуна, хромистых сталей и наплавке твердых сплавов пламя берется с небольшим избытком ацетилена, а при сварке латуни — с избытком кислорода.

Сварочное пламя должно обладать достаточной тепловой мощностью, т. е. давать такое количество тепла, которое необходимо для расплавления свариваемого металла и покрытия потерь тепла в основной металл и окружающую среду. Мощность пл.амени горелки должна быть тем большей, чем больше толщина свариваемого металла и чем больше его коэффициент теплопроводности. С уменьшением температуры плавления металла и увеличением угла наклона мундштука горелки требуемая мощность пламени может быть уменьшена. О мощности пламени судят по количеству литров ацетилена, расходуемого горелкой в час: чем больше расходуется ацетилена, тем больше мощность пламени. На наконечнике горелки иногда указывается, сколько литров ацетилена сжигается в час.