Газовая сварка - Сварочное пламя

Подробности

Опубликовано 25.05.2012 15:52

Просмотров: 24188

Применяемые при газопламенной обработке горючие газы и жидкости - это углеводороды и их смеси с другими газами. В чистом виде применяется только водород. Водородно-кислородное пламя имеет синий цвет, в нем нет четко выраженных зон. Такое пламя трудно регулировать, в нем не видны изменения. Все горючие газы, содержащие углеводороды, при сгорании в кислороде образуют пламя, в котором четко различаются три зоны: ядро, средняя - восстановительная - зона и факел (рис. 38). Чем больше углерода в составе горючего газа, тем резче очерчено светящееся ядро пламени. Рассмотрим процессы, происходящие в этих зонах на примере ацетиленокислородного пламени. Выходя из сопла горелки, ацетилен нагревается и частично распадается: С2Н2 = 2С + Н2. При этом образуются твердые частицы углерода, которые, раскаляясь, ярко светятся. Поэтому оболочка ядра - самая яркая зона пламени, хотя ее температура относительно невелика (около 1500 °С). Самая высокая температура создается во второй, средней, зоне пламени. Здесь проходит первая стадия сгорания ацетилена за счет первичного кислорода, поступающего из баллона: 2С + Н2 + 0 2 = 2СО + Н2. ;Ч| В результате этой реакции получается смесь, состоящая на две трети из окиси углерода и одну треть из водорода. Это смесь компонентов, активных по отношению к кислороду, способных восстанавливать металлы из окислов. Поэтому вторую зону и называют восстановительной. В третьей зоне, в факеле пламени, протекает вторая стадия горения ацетилена за счет кислорода воздуха: 2СО + Н2 +1,502 = 2СО + Н20. Двуокись углерода и пары воды при высокой температуре частично диссоциируют (разлагаются). Выделяющийся при этом кислород. Строение сварочного ацетиленокислородного (а), метанокислородного (б), пропан-бутанокислородного (в) пламени и распределение температуры по его длине: А - ядро пламени; В - средняя (восстановительная) зона; С - факел; D - положение свариваемой детали в пламени; / - длина ядра также непосредственно СО и пары воды могут окислять свариваемый металл. Поэтому факел пламени - это окислительная зона. Для полного сгорания одного объема ацетилена требуются два с половиной объема кислорода: один объем его поступает в пламя из кислородного баллона и полтора объема - из воздуха. Пламя, образующееся при сгорании ацетилена в кислороде при подаче их в горелку в соотношении 1:1, называют нормальным. Однако практически для образования нормального пламени это соотношение должно быть 1,05... 1,2, так как за счет кислорода, подаваемого в горелку, сгорает некоторая часть водорода и, кроме того, в кислороде содержатся примеси. Ядро нормального пламени имеет резко очерченную форму, близкую к цилиндрической, плавно закругляющуюся на конце, с ярко светящейся оболочкой. Размеры ядра зависят от расхода горючей смеси и скорости ее истечения, от которой зависит длина / ядра. Его диаметр определяется диаметром канала мундштука горелки, который пропорционален толщине свариваемого материала. При увеличении давления кислорода скорость истечения горючей смеси увеличивается, ядро сварочного пламени удлиняется; при уменьшении скорости истечения - ядро укорачивается. Средняя - восстановительная - зона (рабочая) нормального пламени имеет более темный по сравнению с ядром цвет. Длина ее зависит от номера мундштука (от расхода горючей смеси) и достигает 20 мм. В  точке, отстоящей от конца ядра на 1,5...2 длины ядра (3...6 мм), достигается самая высокая температура пламени - до 3150 °С (см. рис. 38, а). Рассмотренные выше реакции сгорания ацетилена в кислороде имеют место при нормальном пламени. Если соотношение 02/С2Н2 увеличится, например, до 1,5 (в смеси будет избыток кислорода), то первая стадия сгорания, протекающая в средней зоне пламени, может быть выражена реакцией е2Н2 + 1,50г = 2С0 + Н2 + 0,502. В этом случае средняя (рабочая) зона пламени утрачивает восстановительные свойства и становится окислительной. Такое пламя называют окислительным. Ядро окислительного пламени приобретает конусообразную форму и бледную окраску, сокращается его длина, очертания становятся менее резкими. Все пламя становится синевато-фиолетовым, горит с шумом. Длина средней зоны и факела уменьшается. Температура окислительного пламени обычно выше, чем нормального, но избыток кислорода приводит к окислению металла при сварке, шов получается пористым и хрупким. Применять окислительное пламя можно при сварке цветных металлов и их сплавов, имеющих большую теплопроводность, а также при пайке тугоплавкими припоями. При отношении объемов кислорода и ацетилена 0,95 и менее в ядре пламени увеличивается количество свободного углерода. Ядро такого пламени теряет резкость очертаний, на конце его появляется зеленоватый венчик. Средняя - восстановительная - зона (рабочая) становится светлее и почти сливается с ядром, а факел приобретает желтоватую окраску. Такое пламя называют науглероживающим. При большом избытке ацетилена науглераживающее пламя начинает коптить. Находящийся в пламени избыточный углерод легко поглощается расплавленным металлом и ухудшает качество шва. Температура науглераживающего пламени меньше, чем окислительного и нормального. Слегка науглераживающее пламя можно применять при сварке чугуна и при наплавке твердыми сплавами. Аналогичное строение и разновидности имеет пламя, получаемое при сгорании в кислороде газов - заменителей ацетилена. Отличия заключаются в том, что для получения нормального пламени отношение объема кислорода к объему горючего газа должно быть больше, чем для смеси ацетилена с кислородом. Соответственно изменяются и размеры зон пламени (см. рис. 38, б, в).