6. Газовое пламя. Строение и характеристики ацетиленокислородного пламени.

Газовое пламя-пламя образующееся при свободном сгорании газообразных веществ,горючих в кислороде, воздухе или других газов содержащих кислород. Ацетилено-кислородное пламя обладает наиболее высокой тем­пературой по сравнению с пламенем любого другого газа. Поэтому оно нашло самое широкое распространение.

При газовой сварке расплавление кромок свариваемых заготовок 1 и присадочного металла 2, а также зашита жидкого металла сварочной ванны от кислорода и азота воздуха осуществляется газосварочным пламенем 3. Оно образуется при сжигании смеси горючего газа с кислородом на выходе из мундштука горелки 4 (рис. 4.1 а).

Сварку выполняют нормальным ацетилено-кислородным пламенем, имеющим наиболее высокую температуру { ~ 3150° С). Таким пламенем можно сваривать углеродистые и низколегированные стали толщиной 0,5-12 мм. Горючий газ - ацетилен (С₂Н₂) - это бесцветный газ с ха­рактерным запахом, благодаря примесям сернистого и фтористого водо­рода. Он взрывоопасен: при нагревании до 480-500° С, давлении 0,14-0,16 МПа (1,4-1,6 кгс/см²) и в смеси с кислородом, содержащей 2,8-93 % С₂Н₂. В некоторых случаях для сварки, а особенно для рез­ки используют другие горючие газы, дающие при сгорании смеси с кис­лородом температуру пламени: водород - 2400-2600° С, пропано-бутановая смесь - 2400-2500° С, метан - 2100-2200° С, природный газ -2000-2300° С. Кислород способствует интенсивному горению горючего газа и получению высокой температуры сварочного пламени. Нормаль­ное пламя (рис. 4.1 б) состоит из трех ярко выраженных зон: ядра I, восстановительной зоны 2, факела 3. Нагрев и расплавление основно­го и присадочного металла выполняют центром восстановительной зоны, где обеспечивается более высокая температура пламени. Находящиеся в этой зоне газы СО и Н₂ могут восстанавливать, образующиеся оксиды металлов.

Ядро выделяется резкими очертаниями и ярким свечением. Горение начинается на внешней оболочке ядра и продолжается во второй зоне по реакции 2C+H₂ +O₂ –2СО+Н₂ углерод сгорает неполностью. Водород, как имеющий меньшее сродство к кисло­роду по сравнению с углеродом, в этой зоне не окисляется. Пол­ностью сгорает углерод и горит водород в третьей зоне пламени за счет кислорода воздуха по реакции 2CO + H₂+l,5О₂ -- 2С0₂ +Н₂0.

В нормальном пламени объемное соотношение кислорода и ацетиле­на составляет - β= O₂/C₂Н₂ = 1,1-1,3. Окислительное пламя β = O₂/C₂H₂ >1,3 применяется для резки, а науглероживающее β = O₂/C₂H₂ < I для сварки цветных металлов и чугуна.

Тепловая мощность газосварочного пламени определяется расхо­дом горючего газа,проходящего через горелку в еденицу времени в литры/ч. Она выбирается в зависимости от толщи­ны свариваемого металла и зависит от номера наконечника горелки.

При газовой сварке легированных сталей, цветных металлов, их сплавов, чугуна для раскисления металла шва и перехода в шлак неметаллических включений и примесей применяют флюсы: кислые (борную кислоту – H₃BO₃), буру - Na₂ВO₄ и основные (К₂0, Na₂O и др.).