>>> Перейти на мобильную версию сайта >>>

Учебное пособие

Сварка

Сварочное пламя

Сварочное пламя образуется при сгорании выходящей из мундштука горелки смеси горючего газа (или паров горючей жидкости) с кислородом. Свойства сварочного пламени зависят от того, какое горючее подается в горелку и при каком соотношении кислорода и горючего создается газовая смесь. Изменяя количество подаваемого в горелку кислорода и горючего газа, можно получить нормальное, окислительное или науглероживающее сварочное пламя.

Нормальное (или восстановительное) пламя теоретически должно получаться при объемном отношении количества кислорода к ацетилену равном 1. Практически вследствие загрязненности кислорода нормальное пламя получается при несколько большем отношении количества кислорода к ацетилену равном 1,1...1,3. Нормальное пламя способствует раскислению металла сварочной ванны и получению качественного сварного шва. Поэтому большинство металлов и сплавов сваривают нормальным пламенем.

Рис. 88.

Нормальное ацетилено-кислородное пламя (рис. 88) состоит из трех ясно выраженных зон: ядра (I), восстановительной зоны (II) и факела (III). Форма ядра — конус с закругленной вершиной, имеющий светящуюся оболочку. Ядро состоит из продуктов распада ацетилена с выделяющимися раскаленными частицами углерода, которые сгорают в наружном слое оболочки. Длина ядра зависит от скорости истечения горючей смеси из мундштука горелки. Чем больше давление газовой смеси, тем больше скорость истечения, тем длиннее ядро пламени.

Восстановительная зона по своему темному цвету заметно отличается от ядра. Она состоит в основном из оксида углерода и водорода, получающихся в результате частичного сгорания ацетилена. В этой зоне создается наивысшая температура пламени (3000°С) на расстоянии 3...5 мм от конца ядра. Этой частью пламени производят нагревание и расплавление свариваемого металла. Находящиеся в этой зоне оксид углерода и водород могут восстанавливать образующиеся оксиды металлов.

Факел располагается за восстановительной зоной и состоит из углекислого газа и паров воды, которые получаются в результате сгорания оксида углерода и водорода, поступающих из восстановительной зоны. Сгорание происходит за счет кислорода окружающего воздуха. Зона факела содержит также азот, попадающий из воздуха.

Окислительное пламя получается при избытке кислорода более 1,3. Ядро такого пламени значительно короче по длине, с недостаточно резким очертанием, более бледной окраски. Длина восстановительной зоны и факела пламени также меньше. Пламя имеет синевато-фиолетовую окраску. Температура пламени несколько выше нормальной. Однако таким пламенем сваривать стали нельзя, так как наличие в пламени избыточного кислорода приводит к окислению расплавленного металла шва, а сам шов получается хрупким и пористым.

Науглероживающее пламя получается при избытке ацетилена, менее 1,1. Ядро такого пламени теряет резкость своего очертания, и на его вершине появляется зеленоватый ореол, свидетельствующий о наличии избыточного ацетилена. Восстановительная зона значительно светлеет, а факел получает желтоватую окраску. Очертания зон теряют свою резкость. Избыточный ацетилен разлагается на углерод и водород. Углерод легко поглощается расплавленным металлом шва. Поэтому таким пламенем пользуются для науглероживания металла шва или восполнения выгорания углерода.

Регулирование сварочного пламени производится по его форме и окраске. Важное значение имеет правильный выбор давления кислорода, его соответствие паспорту горелки и номеру наконечника. При большом давлении кислорода смесь вытекает с большой скоростью, пламя отрывается от мундштука, происходит выдувание расплавленного металла из сварочной ванны; при недостаточном давлении кислорода — скорость истечения горючей смеси падает, пламя укорачивается и возникает опасность обратных ударов. Нормальное пламя можно получить из окислительного, постепенно увеличивая поступление ацетилена до образования яркого и четкого ядра пламени. Можно отрегулировать нормальное пламя и из науглероживающего, убавляя подачу ацетилена до исчезновения зеленоватого ореола у вершины ядра пламени. Характер пламени выбирают в зависимости от свариваемого металла. Например, при сварке чугуна и наплавке твердых сплавов применяют науглероживающее пламя, а при сварке латуни — окислительное.

Важным показателем сварочного пламени является его тепловая мощность. Мощность пламени принято определять расходом ацетилена в л/ч, а удельной мощностью пламени называют часовой расход ацетилена в литрах, приходящийся на 1 мм толщины свариваемого металла. Потребная мощность пламени зависит от толщины свариваемого металла и его теплопроводности. Например, при сварке углеродистых и низколегированных сталей, чугуна, сплавов меди и алюминия удельная мощность пламени составляет 80...150 л/(ч-мм), а при сварке меди, обладающей высокой теплопроводностью, удельную мощность выбирают в пределах 150... 220 л/ (ч-мм).