Газовоя наплавка твердых сплавов введение

Цель работы:

1. Ознакомится с основными характеристиками, составом и строением газового пламени.

2. Изучить химические основы взаимодействия пламени с металлом.

3. Рассмотреть технику и технологию газовой наплавки (сварки), используемые основные материалы и флюсы. Определить влияние основных параметров процесса на качество наплавленного слоя.

4. Получить практический навык по подготовке материалов под наплавку и выполнения наплавочных работ.

5. Используя критерий твердости, дать оценку наплавленного слоя.

1. Оборудование и материалы применяемые при восстановлении и ремонте чугунных изделий?

Ответ:

Оборудование и материалы: сварочный пост, оборудованный сварочной горелкой с наконечником № 5; пластины низкоуглеродистой стали толщиной 8 - 10 мм, размером 120×50 мм с канавкой - 4 шт.; стержень сормайта диаметром 5 -7 мм, длиной 300 - 350 мм прокаленная бура - 10 г.

2. Строение пламени ?

Ответ:

Строение и состав газового пламени. Для газопламенной обработки металлов в качестве горючих газов в основном применяют различные углеводороды, иногда - водород.

Строение пламени (рис. 1) при горении углеводородов в кислороде или в воздухе характеризуется наличием трех зон: ядра (1), средней зоны (2), факела (3). Форма, вид и относительные размеры этих зон зависят от соотношения кислорода (О₂) и горючего газа (С_хН_у) в смеси, т. е. регулирования пламени, характеризуемого коэффициентом

β = О₂ / С_хН_у

Процесс горения протекает в несколько стадий.

Первая стадия - подготовка горючего к сгоранию - характеризуется распадом (внутри ядра пламени) углеводорода в конечном виде на углерод и водород. Реакция распада ацетилена имеет вид:

С₂Н₂ → 2С + Н₂ + 226 000 кДж/кмоль.

В случае присутствия кислорода в смеси с углеводородом реакция ускоряется.

Вторая стадия горения характеризуется образованием СО и Н₂. Выделяющийся в результате распада углерод окисляется находящимся в смеси кислородом

2С + Н₂ + О₂ → 2СО + Н₂ + 472 200 кДж/кмоль.

Продукты этой реакции определяют состав второй средней зоны пламени. При горении элементарные частицы углерода накаляются, их свечение и показывает границу ядра пламени. Если кислорода в горючей смеси достаточно, за этой границей ядра свободного углерода уже нет.

Если кислорода недостаточно (β < 1), часть углерода не окислится, и его частицы будут догорать в других частях пламени уже за счет кислорода воздуха (вторичного кислорода). При взаимодействии пламени с металлом, растворяющим углерод, в этом случае будет происходить науглероживание металла.

При избытке кислорода (β > 1) уже во второй зоне пламени начинается третья стадия горения, заключающаяся в том, что СО и Н₂ частично окисляются в СО₂ и Н₂О.

Вторая зона находится непосредственно за ядром и имеет вид клина сероватого цвета. При избытке кислорода эта зона уменьшается в своих размерах, а при недостатке кислорода (избытке ацетилена) вокруг ядра видна область белого цвета, где углерод догорает за счет реакции с кислородом воздуха.

При β = 1 процессы окисления СО и Н₂ протекают в третьей зоне за счет кислорода воздуха по реакциям:

2СО + О₂ → 2С О₂ + 571 000 кДж/кмоль;

Н₂ + 0,5 О₂ → Н₂О + 242 000 кДж/кмоль.

Продукты сгорания вместе с попавшим в пламя воздухом образуют факел оранжево-фиолетовых оттенков при β = 1, желто-оранжевых оттенков при β < 1 и фиолетовых оттенков при β > 1.

Строение и схема изменения состава ацетилено-кислородного пламени при β = 1 показана на рис. 1.

Рис. 1. Строение и состав ацетилено-кислородного пламени

На состав пламени, кроме того, могут влиять происходящие при высоких температурах реакции диссоциации газовых молекул. Так, например, непосредственно за ядром, где имеет место наивысшая температура (3100-3200⁰С), происходит частичный распад молекулярного водорода

Н₂ → 2Н - 434 600 кДж/кмоль.

Поэтому во второй зоне пламени обычно кроме СО и Н₂ имеется атомарный водород и кислород. Примерный состав этой зоны в момент горения при β = 1 следующий: 60% СО, 20% Н₂, 20% Н и небольшое количество свободного кислорода, возможно присутствие также и не которого количества азота из воздуха. В пламени с избытком кислорода (β > 1,3) во второй зоне, кроме СО, Н₂ и Н, имеются значительные количества СО₂ и Н₂О и большее количество свободного кислорода. Эта зона пламени имеет более высокую температуру, чем при β = 1 - 1,1, вследствие дополнительного теплового эффекта сгорания СО в СО₂ и Н₂ в Н₂О, и обладает более высокой окислительной способностью по отношению к нагреваемому и расплавляемому металлу.

При недостатке кислорода (β < 1) во второй зоне пламени не только появляется свободный углерод, но и уменьшается тепловой эффект горения.

Регулировка ацетилено-кислородного пламени осуществляется по внешнему виду.

Пламя заменителей ацетилена (различных углеводородов, наиболее часто пропан-бутана) принципиально подобно ацетилено-кислородному и имеет три зоны. Количество кислорода в горючем газе зависит от состава горючих газов. Так, при пропано-бутановых смесях значение β примерно равно 3,5.

Как правило, регулировка пламени газов-заменителей, осуществляемая по внешнему виду, сложнее, чем ацетилено-кислородного, так как зоны у пламени нечеткие. Наиболее трудно производить регулировку по внешнему виду водородно-кислородного пламени, которое не имеет ядра. В этих случаях используют ротаметры.