Лекция 11. Технологические процессы сварки плавление (продолжение)
11.1. Газовая (ацетиленокислородная)
Источником энергии при газовой сварке служит высокотемпературное пламя, получаемое при сжигании горючего газа в чистом газообразном кислороде. Технологическая схема способа показана на рис. 11.1. В качестве горючих газов используют ацетилен, водород, пропан-бутан и другие технические газы. Но наибольшее применение в промышленности получил ацетилен (С2Н2), который обладает высокой теплотой сгорания и обеспечивает наивысшую для технических газов температуру пламени –3200 С. Технология получения ацетилена хорошо освоена, стоимость достаточно низкая. Ацетилен получают либо в газогенераторах при взаимодействии карбида кальция с водой (т.е. получают газ на месте сварки), либо более сложным промышленным спосбом – из природного газа и нефти. Во втором случае газ поставляют заказчику в стандартных газовых баллонах. Давление ацетилена – 16 ати. В баллоне находится пористая угольная масса и ацетон, что позволяет в малом объеме поместить достаточно большое количество ацетилена (2:23) и исключить его взрывоопасность. Кислород, необходимый для газовой сварки, также поставляют в стальных баллонах но под давлением 150 ати. Для подачи ацетилена и кислорода в газовую горелку баллоны снабжают специальными редукторами, понижающими давление газа на выходе соответственно до 0,2–0,5 и 10 ати (рисю 11.2).
Сварочная горелка предназначена для смещения и сжигания горючего газа в кислороде. Наибольшее применение в промышленности получили инжекторные горелки (рис. 11.3) – наиболее безопасные и экономичные.
Поток кислорода, поступающий в горелку через регулировочный вентиль 6, в корпусе горелки сужается, благодаря чему скорость поступления кислорода резко возрастает и вокруг потока кислорода образуется значительное разряжение. Под действием вакуума, образованного в зоне инжектора, в поток кичслорода всасывается горючий газ, который затем перемешивается в камере смешения 3 с кислородом. Горючая смесь по наконечнику 2 в виде медной трубки выходит через мундштук 1 в атмосферу, где поджигается. Инжекторные горелки снабжаются набором сменных наконечников и мундштуков, что создает высокую мобильность и позволяет изменять тепловую мощность горлки.
Сварочное пламя состоит из трех зон – ядра, средней зоны (сварочной) и факела (подогревательной). Наибольшая температура (до 3200 С) – в сварочой зоне. Меняя соотношение между количеством кислорода и ацетилена, можно получить различную химическую активность сварочного пламени: нормальное (1:1), окислительное (1,1:1), восстановительное (1:1,1). Окислительное пламя рационально при сварке латуней (для уменьшения испарения цинка), восстановительное – при сварке чугуна.
Для наполнения сварочной ванны жидким металлом используют присадочную проволоку соответствующего химсостава. Для газовой сварки цветных металлов используют специальные порошкообразные флюсы (бура, борная кислота, фтористые и хлористые соли лития, калия). Однако качество сварного шва в целом невысокое из-за значительного его окисления. Газовая сварка обеспечивает более плавный нагрев заготовок, чем дуговая электросварка. Для серийного и массового производства газовая сварка используется редко. Главная область применения – ремонтные работы, сварки тонкостенных заготовок из некоторых цветных металлов и сплавов (алюминий латунь), исправление дефектов чугунных отливок.
Достоинства процесса: возможность сварки в труднодоступных местах; возможность сварки тонкостенных заготовок (0,2–3 мм; удобство сварки цветных металлов (сварка с припаем); относительно невысокая стоимость.
Недостатки: невысокое качество сварного шва; низкая производительность; ограниченная толщина свариваемых заготовок (до 8 мм); проблематичность сварки легированных сталей (угар легирующих элементов); значительное коробление изделий (толщиной более 3 мм); опасность пережога (при сврке тонкостенных заготовок).