Виды и состав ацетиленокислородного пламени. В зависимости от соотношения кислорода и ацетилена, различают три основных вида ацетиленокислородного пламени: нормальное (восстановительное); с избытком кислорода, (окислительное); с избытком ацетилена, (науглероживающее). В большинстве случаев при газовой сварке применяют нормальное пламя, (на одну объемную часть ацетилена приходится на 10…20 % больше кислорода).
Пламя состоит из трех зон (рис.2): ядра I (температура около 1000 °С), сварочной II (температура 3050…3150 °С) и факела III (температура около 1200 °С).
В первой зоне происходит экзотермический распад ацетилена на составные элементы: 2С2Н2 + 2О2 = 4С + 2Н2 + 2О2. Раскалившиеся частицы углерода придают этой зоне яркое свечение.
Во второй зоне происходит неполное сгорание углерода по реакции 4С + 2Н2 + 2О2 = 4СО + 2Н2.
Наиболее высокая температура пламени находится на расстоянии 2…4 мм от конца ядра. Этой частью пламени и производят сварку. В третьей зоне за счет кислорода воздуха происходит сгорание углерода и водорода.
Способы газовой сварки. Различают два основных способа газовой сварки: левый и правый. При левом способе пламя горелки перемещается справа налево и направлено на еще несваренные кромки, а при правом - слева направо и направлено в сторону уже готового шва. Левый способ применяют при сварке изделий толщиной до 5 мм, для которых не требуется накапливание большого количества тепла в месте сварки. Правый способ обеспечивает более глубокий провар, поэтому его применяют при сварке металла толщиной более 5 мм.
Режим газовой сварки определяется диаметром присадочного металла и мощностью пламени. Диаметр присадочной проволоки (до 6…8 мм) зависит от способа сварки и толщины свариваемого металла.
Газокислородная резка
Газокислородная резка основана на способности металла, подогретого газокислородным пламенем до температуры воспламенения, сгорать в струе чистого кислорода. Для кислородной резки необходимо, чтобы металл удовлетворял следующим основным требованиям:
1) температура воспламенения металла должна быть ниже температуры плавления;
2) Т пл оксидов металла должна быть ниже температуры плавления самого металла;
3) при горении металла должно выделяться достаточное количество тепла, необходимого для нагрева нижележащих слоев до температуры воспламенения;
4) теплопроводность металла не должна быть слишком высокой;
5) оксиды металла должны быть достаточно жидкотекучими и легко выдуваться из полости реза. Этим требованиям наиболее полно удовлетворяют только углеродистые и низколегированные стали, содержащие до 0,7 % углерода.
Стали с большим содержанием углерода, высоколегированные стали, чугуны, цветные металлы не поддаются кислородной резке обычным способом. Поэтому применяют кислородно-флюсовую резку, при которой в зону резки вместе с режущим кислородом подается порошкообразный флюс, например железный порошок. Он при сгорании дает дополнительное тепло и разжижает тугоплавкие оксиды.
Обычную газокислородную резку производят ручным, полуавтоматическим и автоматическим способами.
Ручной ацетиленокислородный резак (рис. 3) состоит из сварочной горелки 4 с отдельной трубкой 3, предназначенной для подачи режущей струи кислорода. Наконечник резака имеет два наружных 2 и пять внутренних 1 сменных мундштуков. Горючая газокислородная смесь подается по наружному мундштуку 2 и на выходе образует подогревательное пламя кольцеобразной формы. Режущий кислород поступает по внутреннему мундштуку 1.
 |
После того, как разрезаемый металл нагреется подогревательным пламенем до температуры воспламенения (в зависимости от толщины 5…40с), подается струя кислорода, и металл зажигается. При горении выделяется значительное количество тепла, которое распространяется вглубь металла и подогревает нижележащие слои до температуры воспламенения. Жидкие оксиды, образующиеся при резке, выдуваются из полости реза режущим кислородом. Ручными резаками можно разрезать сталь толщиной 6…300 мм со скоростью 550…800 мм/мин.
При газокислородной резке используют не только ацетилен, но и другие горючие газы, например природный газ, водород, а также горючие жидкости - керосин и бензин. Газокислородная резка по качеству и производительности превосходит многие другие способы резки и поэтому широко применяется в практике.
Дуговая резка
Резка угольными и металлическими электродами основана на расплавлении металла дугой и удалении его из полости реза под действием силы тяжести металла и давления газов дуги. Скорость и глубина расплавления металла зависит от силы тока. При дуговой резке используют большие токи: 300…600 А - при резке металлическими электродами до 1500 А - при резке угольными электродами. Оба способа применяют при разборке старых металлоконструкций, прожигании отверстий, резке чугунных изделий.
Воздушно-дуговая резка является усовершенствованной дуговой, при которой металл, расплавленный дугой, выдувается из полости реза струей сжатого воздуха. При этом способе используют преимущественно графитовые электроды, вдоль которых подается струя сжатого воздуха. Такой способ применяют при резке листов из нержавеющих сталей толщиной до 20 мм.
Кислородно-дуговая резка. При этом способе металл подогревается до температуры воспламенения теплом дуги, горящей между металлическим электродом и изделием. Сжигание металла в кислороде и удаление оксидов из плоскости реза происходит за счет струи кислорода, подаваемой в зону резки через специальное сопло на держателе.
Резку плазменной дугой прямого действия используют для разрезания толстых листов алюминия и его сплавов (до 100…120 мм), нержавеющих сталей и медных сплавов. Плазменную дугу косвенного действия применяют для резки тонких стальных листов, алюминиевых и медных сплавов, жаропрочных сплавов и некоторых неметаллических материалов (керамики и пр.).
Плазменную резку производят специальным резаком - плазмотроном, который в отличие от плазменной горелки имеет несколько большие размеры и мощность. В качестве плазмообразующего газа при резке применяют аргон и сжатый воздух. Воздушно-плазменная резка металла небольшой толщины с использованием циркониевых электродов обеспечивает высокое качество резки, а скорость ее в 2…5 раз выше скорости газокислородной резки.
Вывод: Газовая сварка и резка является распространенным и несложным технологическим процессом в производстве и быту. Применение сдерживается температурой пламени и шириной ЗТВ.
Второй учебный вопрос.