Зварювальні полум’я і його властивості - газове різання

Зварювальні полум'я і його властивості

Зварювальне полум'я виникає в результаті згоряння газоподібного палива або парів горючої рідини в чистому кисні. Від складу горючої суміші, т. Е. Від співвідношення в ній кисню і ацетилену залежить зовнішній вигляд, температура і вплив зварювального полум'я на розплавлений метал. Зі зміною складу горючої суміші змінюється властивість зварювального полум'я.

Схеми різних видів ацетилено-кисневого полум'я (нормального, окисного і науглероживается) наведені на рис. 30.

Нормальне полум'я теоретично отримують, коли на один об'єм ацетилену в пальник подають один об'єм кисню.

Мал. 30. ацетилену-кисневе полум'я
а - нормальне; б - окисне; в - науглерожізающее; 1 - ядро; 2 - відновлювальна зона; 3 - факел

В даному випадку метал шва виходить більш однорідний, без пір, газових бульбашок і включень.

Практично ж, внаслідок деякої забрудненості кисню, нормальне полум'я утворюється при трохи більшій кількості кисню - при відношенні ацетилену до кисню від 1. 1 до 1. 1,3.

Нормальне ацетплено-кисневе полум'я має три яскраво окреслені зони. Ядро має різко окреслену, кілька бочкообразную форму з заокругленим кінцем. Оболонка ядра яскраво світиться, так як складається з розпечених частинок вуглецю. Саме ж ядро ​​має синюватий цзет і температуру близько 900 ° С. Розміри ядра знаходяться в прямій залежності від витрати горючої суміші і швидкості її закінчення. Діаметр каналу мундштука визначає діаметр ядра полум'я, а швидкість витікання газової суміші - довжину полум'я.

Площа поперечного перерізу каналу мундштука прямо пропорційна товщині зварюваного металу. Сталий горіння полум'я залежить від швидкості витікання суміші.

Зварювальне полум'я не повинно бути занадто «м'яким» або «жорстким». Перше схильне до зворотних ударів і бавовни, а друге - видуває розплавлений метал зі зварювальної ванни. Зі збільшенням тиску кисню швидкість витікання суміші збільшується і ядро ​​подовжується, Якщо зменшити швидкість витікання суміші, то ядро ​​коротшає. При збільшенні номера мундштука розміри ядра відповідно збільшуються.

Відновлювальна зона темного кольору, відрізняється від ядра і решти полум'я. Вона складається з продуктів неповного згоряння ацетилену: окису вуглецю і водню. Вони раскисляют розплавлений метал, т. Е. Віднімають кисень від оксидів металу, наявних у ванні розплавленого металу. Процес відібрання кисню від оксидів металу називається відновленням, звідси дану зону полум'я називають відновної. Якщо в процесі зварювання розплавлений метал зварювальної ванни знаходиться в відновлювальної зоні, то метал шва виходить без пор, газових і окисних включень та інших дефектів. Відновлювальна зона має найбільш високою температурою в точці, віддаленій на 3-6 мм від кінця ядра (близько 3200 ° С). Цією зоною полум'я розігрівають і розплавляють метал.

Факел (окісна зона) розташований за відновної зоною. Факел складається з вуглекислого газу (двоокис вуглецю), парів води і азоту, які з'являються в полум'я при згорянні окису вуглецю і водню відновної зони за рахунок кисню навколишнього повітря. Температура факела значно нижче, ніж температура відновної зони, і коливається в межах 1200-2500 ° С.

Окислювальне полум'я утворюється в тому випадку, коли в гарячій суміші на один об'єм ацетилену припадає понад 1,3 обсягу кисню. При цьому ядро ​​набуває конусоподібну форму, значно скорочується по довжині, набуває менш різкі обриси, більш бліду забарвлення.

Відновлювальна зона і факел скорочуються по довжині, полум'я стає коротшим і набуває синювато-фі-олетовую забарвлення. Горіння йде з шумом, ступінь якого залежить від тиску кисню і співвідношення газової суміші. При підвищенні вмісту кисню в газовій суміші полум'я горить з великим шумом.

Температура окисного полум'я вище нормального, однак зварити їм сталь не можна через наявність в полум'я надлишку кисню. Надлишок кисню призводить до окислення, і шов стає пористим і крихким.

Науглероживается або ацетіленістое полум'я утворюється в результаті подачі в пальник 0,35 і менше обсягу кисню на один обсяг ацетилену. У кінця ядра з'являється зелений віночок, який вказує на надлишок ацетилену, а ядро ​​полум'я втрачає різкі свої обриси і стає розпливчастим.

Відновлювальна зона трохи світліше і майже зливається з ядром, зовсім зникає межа між відновлювальної зоною і факелом. Факел набуває жовтувате забарвлення. При великому надлишку ацетилену полум'я починає коптити, так як в ньому відчувається недолік кисню, необхідного для повного згоряння ацетилену.

Що знаходиться в ацетиленовому полум'я надлишок ацетилену розкладається на вуглець і водень. Вуглець легко переходить в ванночку розплавленого металу і погіршує якість шва. Температура ацетиленового полум'я нижче нормальної. Зменшуючи подачу ацетилену в пальник до повного зникнення зеленого віночка на кінці ядра, ацетиленове полум'я перетворюють в нормальне.

Полум'я з надлишком ацетилену застосовують для наплавлення твердих сплавів. Для зварювання алюмінієвих і магнієвих сплавів використовують полум'я з незначним надлишком ацетилену.

Характер зварювального полум'я зварювальник визначає на око. Як правило, початківець зварювальник дуже швидко набуває навик точно регулювати зварювальне полум'я за формою і кольором. При регулюванні полум'я пальника слід звертати увагу на правильність підбору витрати кисню і розміру ядра полум'я. З підвищенням тиску кисню суміш викидається з мундштука з дуже великою швидкістю і полум'я стає «жорстким», видуваючи розплавлений метал зварювальної ванни напором струменя гарячих газів і тим самим ускладнюючи зварювання. При великій швидкості закінчення кисню полум'я відривається від кінця мундштука, а при занадто низькому тиску кисню полум'я стає коротшим, при наближенні мундштука пальника до металу пальник починає різко плескати і може виникнути зворотний удар. При правильно підібраному тиску кисню полум'я горить рівно і стійко, що не сдувая розплавлений метал з поверхні зварювальної ванни.

Горюча суміш витікає з мундштука пальника з великою швидкістю, тому полум'я надає механічну дію на рідкий метал зварювальної ванни і формування валика шва. Внаслідок цього рідкий метал віджимається до країв ванни.

Характер формоутворення металу залежить від кута нахилу мундштука пальника до поверхні зварюваного металу (рис.31).

Якість наплавленого металу і міцність зварного шва багато в чому залежать від характеру полум'я. Тому зварник повинен звертати увагу на зовнішній вигляд зварювального полум'я і правильно його регулювати. Протягом всього процесу зварювання полум'я необхідно регулювати, так як при нагріванні наконечника пальника склад газової суміші змінюється, зокрема зменшується кількість ацетилену. У зв'язку з цим при регулюванні полум'я необхідно залишати певний «запас ацетилену», тому ацетиленовий вентиль на пальнику не повинен відкриватися повністю. Тоді, у міру нагрівання пальника і зменшення кількості ацетилену в газовій суміші, зварювальник, не припиняючи процесу зварювання, додає ацетилен в газову суміш, поступово відкриваючи вентиль великим пальцем правої руки.

Мал. 31. Схема механічного впливу полум'я пальника на розплавлений метал ванни при різних положеннях мундштука
а - вертикальному; б -наклонном; в-схема переміщення металу в ванні

Теплова потужність полум'я виражається годинною витратою (дм3 / год) ацетилену або іншого горючого газу.

Характер полум'я підбирають в залежності від товщини металу і його фізичних властивостей. Так, наприклад, для зварювання чавуну, хромистих сталей і наплавлення твердого сплаву полум'я підбирають з невеликим надлишком ацетилену, а для зварювання латуні -з надлишком кисню. Зміною теплової потужності полум'я можна в широких межах регулювати швидкість нагріву і плавлення металу; це є одним з позитивних якостей газового зварювання.