Газовая сварка и резка

При газовой сварке сплавление соединяемых элементов производится за счет высокой (~ 2500 – 3000⁰ С) температуры газового пламени. Такая температура создается при горении ацетилена С₂Н₂ в смеси с кислородом. Газовая горелка схематически показана на рисунке 20.

При зажигании горелки вначале необходимо открыть вентиль, регулирующий подачу ацетилена и поджечь факел. Образуется коптящее пламя красного цвета. Затем плавно открывают вентиль, регулирующий подачу кислорода. Размеры факела уменьшаются, его цвет становится зеленовато-голубым. Пламя такого цвета имеет температуру, достаточную для выполнения сварочных работ.

При сварке вначале прогревают соединяемые поверхности, оплавляют их грани, затем в среднюю точку факела вводят присадочный материал, который расплавляется и заполняет сварочную ванну.

При газовой резке используется свойство некоторых материалов (сталь) гореть в атмосфере кислорода. При выполнении газовой резки пламенем горелки доводят до температуры плавления (1540 ⁰С) ту точку детали, с которой начнется резка. Затем в эту точку подается тонкая струя кислорода. Металл начинает гореть. Подача газа прекращается. Резка происходит за счет выгорания узкой полосы металла в среде кислорода. Резать таким способом можно только такие металлы, у которых температура горения меньше температуры плавления. Устройство резака показано на рисунке 21 и принципиально повторяет конструкцию горелки, однако, в отличие от нее здесь имеется дополнительная трубка с регулирующим вентилем, по которой тонкая струя кислорода подается непосредственно в зону резки.

Технология резки состоит в следующем, На деталь мелом или другим, хорошо заметным пигментом наносят контур будущей резки. Поджигают факел, аналогично тому, как это делалось при сварке (вентиль режущего кислорода закрыт). Разогревают участок, с которого начнется сварка до оплавления контура, затем открывают вентиль режущего кислорода. Металл начинает гореть. Закрывают вентили подачи газа и поддерживающего кислорода. Резка происходит за счет горения разрезаемого металла и выдувания продуктов горения струей режущего кислорода. При резке толстых деталей для дополнительного прогрев зоны реза рекомендуется ограниченная подача горючего газа.

В качестве горючего газа при сварке используется ацетилен С₂Н₂, который получают в специальных генераторах при взаимодействии карбида кальция СаС₂ с водой. При этом происходит реакция

СаС₂ + Н₂О = С₂Н₂ + СаО

В результате которой образуются ацетилен и оксид кальция, выпадающий в осадок.

Наибольшее распространение получили два типа генераторов, условно называемых «карбид в воду» и «вода в карбид». Первый из них схематически показан на рисунке 22. Он состоит из цилиндрической емкости 1 с открытым верхом, в которую вставлена другая, также цилиндрическая емкость 2 с открытым дном. Эта емкость может свободно перемещаться относительно первой. В ее верхнюю часть вставляется перфорированная кассета 3, в которую помещают карбид кальция. В емкость 1 наливают воду и опускают в нее емкость 2 с кассетой 3, заполненной карбидом. В результате реакции выделяется ацетилен, давление которого автоматически поддерживается постоянным и определяется весом емкости 2 с кассетой 3 и карбидом.

В целях безопасности ацетилен к потребителю подается через гидравлический замок, принцип работы которого понятен из рисунка. От генератора к сварщику ацетилен проходит через воду. В случае непредвиденного распространения пламени через соединительный шланг, вода явится защитной преградой.

При прекращении работ (вентиль закрыт) давление в емкости 2 повышается, она поднимается вверх, карбид выходит из воды и реакция прекращается. При открывании вентиля давление в системе падает, кассета опускается вниз, карбид попадает в воду и реакция возобновляется.

Генератор «вода в карбид» показан на рисунке 23. Он состоит из закрытой емкости 1, разделенной перегородкой на две части так, что вода может перетекать их одной в другую. В нижнюю часть емкости 1 вставляется перфорированная кассета 2 с карбидом.

При работе генератора карбид находится в воде и происходит реакция, как показано выше. Когда сварщик прекращает работу, давление в системе повышается и вода выдавливается в другую секцию. Карбид теряет контакт с водой, реакция прекращается. При открывании вентиля горелки или резака давление падает, вода перетекает в секцию, в которой находится карбид и реакция возобновляется.

Этот генератор имеет такой же гидравлический замок, какой описан в предыдущей конструкции.

В промышленно развитых зонах ацетилен производят на специальных заводах и на строительную площадку доставляется в специальных баллонах под высоким ( порядка 200 ати) давлением. К горелке газ подается через понижающий редуктор.