4 Газовая сварка и резка металлов

Газовая сварка в основном применяется при сварке деталей из тонколистовой (до 1,5 мм) стали, а также из медных и легких сплавов толщиной 0,5—3,0 мм. Может быть использована при ремонте литых изделий из чугуна, бронзы и алюминиевых сплавов. Рекомендуется при монтаже тонкостенных трубопроводов.

4.1 Ацетиленокислородное пламя

Ацетиленокислородное пламя состоит из трех зон (рисунок 12): ядра 1, сварочной зоны 2 и факела 3. В ядре происходит нагрев до температуры воспламенения газо­вой смеси, поступающей из мундштука. В сварочной зоне происходит сгорание ацетилена за счет первичного кис­лорода, входящего в состав газовой смеси: С₂Н₂ + 0₂= 2СО + Н₂. Температура здесь наивысшая. Зона, в кото­рой за счет атмосферного кислорода протекает вторая стадия горения ацетилена, называется факелом: 4СО + Н₂ + 3О₂ = 4СО₂+ 2Н₂О.

Рисунок 12 Схема ацетилено-кислородного сварочного пламени 1 – ядро; 2 – сварочная зона; 3 - факел

В результате полного сгорания ацетилена образуются углекислый газ и пары воды: 2С2Н2 + 5О2 = 4СО2 + 2Н2О. Химические свойства пламе­ни и его температура, следова­тельно, качество и производи­тельность газовой сварки зави­сят от состава газов, образую­щихся в горелке. Газовое пла­мя может быть нормальным, когда О2/С2Н2=1,1...1,2. При таком пламени наилучшие вос­становительные условия и теп­ловой эффект. При О2/С2Н2> 1,2, т.е. при избытке кислоро­да, пламя окислительное. Оно почти не применяется для сварки. При О2/С2Н2<1,1, т. е. при избытке ацетилена, пламя науглероживающее. Его применяют для сварки чугуна и цветных металлов. Контрольные вопросы: 1 Какие процессы происходят в зонах ацетиленокислородного пламени? 2 Какое пламя считается нормальным, окислительным, науглероживающим?

4.2 Расходные материалы

Кислород. При нормальной температуре и давлении кислород представляет собой газ без цвета, запаха и вкуса. По ГОСТ 5583—78 чистота кислорода должна быть не ме­нее 99,2 %. При температуре -183 °С и нормальном дав­лении кислород — жидкость голубого цвета. Один литр жидкого кислорода имеет массу 1,143 кг и содержит 860 дм³ газа.

Ацетилен. Ацетилен получают из карбида кальция, который яв­ляется продуктом сплавления известняка и каменного уг­ля в электродуговых печах при температуре 1500 °С. После охлаждения его дробят. Карбид кальция упаковывают и хра­нят в стальных барабанах массой 50...150 кг. Барабаны герметизируют. При нормальных условиях из 1 кг чисто­го карбида кальция образуется 320 дм³ ацетилена, а из технического — 230...280 дм³. При горении в технически чистом кислороде ацетилен образует пламя, имеющее температуру 3100…3200 ºС.

Ацетилен воспламеняется при температуре 420° С. Он взрывоопасен при следующих условиях: t>=550°С и дав­лении >0,15 МПа; t>240°С в присутствии окислов меди и железа; в смеси с воздухом при содержании ацетилена 2,2...82 % или с кислородом — 2,3...93 % при наличии иск­ры; в присутствии хлора указанные смеси взрываются при дневном свете.

Присадочная проволока. В качестве присадочного материала применяется сварочная про­волока или литые прутки. Стальная сварочная проволо­ка по ГОСТ 2246—70 поставляется следующих диамет­ров: 0,3; 0,5; 0,8; 1; 1,2; 1,4; 1,5; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12 мм. Газовую сварку тонких листов можно производить за счет оплавления отбортованных кромок основного материала.

Диаметр присадочного материала d определяется приближенно по следующим эмпирическим зависимостям: для левого способа сварки — d=S/2+ 1; для правого спо­соба сварки — d = S/2, где S — толщина свариваемого ма­териала, мм.

При толщине свариваемого материала 3...4 мм более производительным и технологичным является левый спо­соб сварки.

Контрольные вопросы: 1 Сколько газа образуется из 1 литра жидкого кислорода? 2 Сколько литров ацетилена образуется из 1 кг карбида кальция?

3 Каковы условия взрывоопасности ацетилена? 4 Как выбирается диаметр присадочной проволоки?