Билет 20. Ацетилено-кислородное пламя и его использование при сварке

Сварочное пламя получают при сжигании газообразных горючих или пэров жидких топлив в смеси с технически чистым кислородом. Это объем, ограниченный, с одной стороны, исходной смесью, с другой – продуктами реакции горения. При сгорании топлива температура пламени, степень концентрированное выделяющей теплоты и его воздействия на металл определяются многими факторами.

Пламя должно быть стабильным по размерам, не отрываться от торца мундштука, не проникать внутрь его. Для этого скорость подачи в пламя исходной горючей смеси должно всегда соответствовать скорости ее сгорания.

В газокислородном пламени различают три зоны: ярко светящийся внутренний конус (ядро), опирающийся основанием на выходное отверстие мундштука горелки, внутреннюю зону и факел пламени, представляющий собой видимый объем светящихся догорающих газов. По поверхности ядра происходит непрерывное воспламенение газовой смеси.

Размеры и форма сварочного пламени зависят от скорости распространения реакции горения, которая для различных горючих неодинакова. Ацетилено-кислородная смесь воспламеняется со скоростью 10-13 мс, для смесей с использованием заменителей ацетилена она ниже 7 мс, поэтому пламя в этом случае длиннее.

Для получения одинаковой мощности пламени при использовании заменителей ацетилена необходимо применять мундштуки с большими размерами сопл.

Форма и строение пламени всех горючих в смеси с кислородом одинаковы и зависят от их соотношения в смеси:

По составу горючей смеси сварочное пламя подразделяют на нормальное, окислительное и науглероживающее. Нормальное пламя (рис. 44, а) имеет ядро в виде плавноочерченного конуса. Так как внутри конуса находится смесь горючего и кислорода, то при соприкосновении ядром расплавленного металла сварочной ванны он за счет кислорода интенсивно окисляется. Нагрев следует вести зоной, отстоящей от вершины ядра на расстоянии 2-3 мм, где развивается максимальная температура горения. Средняя зона нормального пламени состоит из продуктов не полного сгорания горючего, имеет восстановительный потенциал.

Вследствие этого она является средством защиты расплавляемого металла от окисления. Факел нормального пламени в своей основе представляет собой смесь газов: С02, Н2, Н20 и др., имеет сравнительно низкую температуру.

При подаче в горелку избыточного количества кислорода, ядра укорачивается, приобретая кинжальную форму (рис. 44,6),средняя 30Has имеет окислительный потенциал из-за появления в ней избыточного кислорода. Длина факела пламени также сокращается, пламя приобретает светло- фиолетову окраску.

При избытке горючего (рис. 44, в) ядро, удлиняется, становится коронообразным, из-за недостатка кислорода реакции окисления в пограничном слое замедляются, границы ядра несколько размываются, приобретают оранжевый цвет в средней зоне (в ней появляется значительное количество свободного углерода и она становится, науглероживающей).

При сварке расплавленный металл сварочной ванны контактирует с пламенем, в результате может иметь место окисление или науглероживание металла, выгорание углерода, марганца и кремния. Металл может кипеть с разбрызгиванием, образовывать пористость, шлаковые включения. Для уменьшения химического воздействия пламени на металл необходимо поддерживать состав, горючей смеси в соответствии с техническими рекомендациями.

Производительность нагрева газокислородным пламенем можно повысить до известного предела увеличением соотношения кислорода к горючему газу (для ацетилено-кислородного пламени Р до 1,2-1,3). При сварке в этом случае используется сварочная проволока с повышенным содержанием марганца и кремния (Св-12ГС; ~в-08Г2С; Св-0,8ГС), избыток кислорода окисляет их и тем самым

овышает на Ьб-20 % производительность процесса (при окислении .

ыделяется дополнительная теплота, что повышает температуру сваочной ванны).

Пламя при применении заменителей ацетилена во всех зонах горения содержит свободный кислород, имеет большие размеры и меньшую тепловую интенсивность. Вследствие этого уменьшается глубина провара, увеличиваются зона нагрева основного металла и деформации свариваемого изделия, расплавленный металл окисляется, особенно при использовании смеси природный газ – кислород, содержит растворенные газы.

Перечисленные затруднения частично устраняются предварительным подогревом горючего, кислорода или их смеси до 300 °С.