Электрогазосварка. Электросварка. Газосварка

§ 114. Сварочное пламя

Внешний вид, температура сварочного пламени и влияние его на расплавленный металл зависят от состава горючей смеси. Изменяя соотношение кислорода и ацетилена в смеси, можно получить три основных вида пламени: нормальное восстановительное; окислительное; науглероживающее.

Для сварки большинства металлов применяют восстановительное пламя. Теоретически оно получается в том случае, когда в смеси на один объем ацетилена приходится один объем кислорода. Ацетилен тогда сгорает по следующей схеме:

Реакцию сгорания ацетилена в пламени горелки условно можно представить протекающей в две фазы:

I фаза — сгорание ацетилена за счет кислорода смеси:

II фаза — сгорание продуктов реакции I фазы за счет кислорода окружающего воздуха:

Окись углерода и водород, образующиеся в продуктах сгорания, раскисляют металл, восстанавливая имеющиеся в сварочной ванне окислы. При этих условиях металл шва получается однородным — без пор, газовых пузырей и включений окислов.

Практически в смесь подают несколько больше кислорода, чем это нужно для получения восстановительного пламени по приведенной выше теоретической схеме сгорания. Нормальное восстановительное пламя можно получить при избытке кислорода в смеси до 30% против теоретического, т. е. при отношении ацетилена к кислороду от 1 : 1 до 1 : 1,3. Схема нормального восстановительного ацетилено-кислородного пламени показана на рис. 160.

Ядро пламени имеет резко очерченную форму цилиндра или конуса с закругленным концом и ярко светящейся оболочкой, состоящей из раскаленных частиц углерода, сгорание которых происходит в наружном слое оболочки. Длина ядра зависит от скорости истечения горючей смеси. Если увеличить давление кислорода в горелке, скорость истечения смеси увеличится и ядро удлинится. С уменьшением скорости истечения смеси длина ядра уменьшается.

Восстановительная зона имеет темный цвет, заметно отличающий ее от ядра и остальной части пламени. Эта зона занимает пространство до 20 мм от конца ядра пламени. Она состоит из окиси углерода и водорода. Восстановительная зона имеет наиболее высокую температуру в точке, отстоящей на расстоянии 2—4 мм от конца ядра. Этой частью пламени нагревают и расплавляют металл в процессе сварки. Остальная часть пламени, расположенная за восстановительной зоной, носит название факела. Факел состоит из углекислого газа, паров воды и азота, которые появляются в пламени при сгорании окиси углерода и водорода восстановительной зоны за счет кислорода окружающего воздуха. Поэтому температура факела будет значительно ниже температуры восстановительной зоны. Азот попадает в пламя из воздуха.

Если увеличивать подачу кислорода в горелку или уменьшать подачу ацетилена, то получим окислительное пламя. Оно образуется в том случае, если в смеси на один объем ацетилена приходится более 1,3 объема кислорода. Окислительное пламя характеризуется укороченным, заостренным ядром с менее резкими очертаниями и более бледной окраской. Температура окислительного пламени выше температуры нормального восстановительного пламени, однако такое пламя будет сильно окислять свариваемый металл.

При уменьшении подачи кислорода или увеличении подачи ацетилена получается науглероживающее пламя или, как его иногда называют, ацетиленистое. Оно образуется при подаче в горелку менее одного объема кислорода на один объем ацетилена. В ацетиленистом пламени ядро теряет свои резкие очертания, и на его конце появляется зеленый ореол, по которому судят об избытке ацетилена.

Содержащийся в пламени избыточный ацетилен разлагается на водород и углерод, последний переходит в расплавленный металл. Поэтому ацетиленистое пламя будет науглероживать металл шва. Уменьшая подачу ацетилена в горелку до полного исчезновения зеленого ореола у конца ядра, можно ацетиленистое пламя превратить в нормальное восстановительное.

При регулировании следует обращать внимание на правильность установки рабочего давления кислорода в соответствии с паспортом данной горелки и наконечника. Правильно установленное давление кислорода дает ровно и устойчиво горящее пламя, которое не сдувает расплавленного металла с поверхности ванны.

Режим газовой сварки характеризуется удельной мощностью пламени, под которой понимается часовой расход ацетилена в литрах, приходящийся на 1 мм толщины свариваемого металла. Сварка различных металлов требует различной удельной мощности сварочного пламени. Металл большой толщины и хорошо проводящий тепло требует более мощного сварочного пламени, чем тонкий менее теплопроводный или более легкоплавкий металл.

вверх страницы