Сварочное пламя

Категория:
Сварка металлов


Сварочное пламя

Необходимый для первой стадии горения кислород называется первичным и в сварочное пламя вводится в технически чистом виде из баллона. Кислород, необходимый для второй, заключительной, стадии горения, называется вторичным и в сварочное пламя поступает главным образом из окружающего атмосферного воздуха. Рассмотренная схема процесса горения с разделением его на две стадии является приближенной.

В зависимости от хода реакции сгорания ацетилена сварочное ацетилено-кислородное пламя имеет форму, схематически показанную на рис. 154. Во внутренней части ядра пламени 1 происходит постепенный подогрев до температуры воспламенения газовой смеси, поступающей из мундштука. В тонкой наружной оболочке ядра происходит частичный распад ацетилена С2Н2 == 2С + Н2 с выделением твердых частиц углерода. Раскаленные твердые частицы углерода ярко светятся, поэтому оболочка ядра является самой яркой частью сварочного пламени, несмотря на то, что ее температура относительно невысока (не превышает 1500° С).Ядро называется также первой зоной пламени. По внешнему виду ядра визуально определяют состав газовой смеси и исправность горелки.

Как видно из этого уравнения, в результате реакции получается смесь, состоящая на 2/3 из окиси углерода СО и на V3 из водорода Н2, обладающая восстановительными свойствами по отношению к окислам многих металлов, в том числе и к окислам железа.

Рис. 1. Схема ацетилено-кислородного сварочного пламени

В этой зоне основными составными частями, помимо азота, являются двуокись углерода С02 и пары воды, а также продукты их диссоциации. Как двуокись углерода, так и водяные пары при высоких температурах окисляют железо, поэтому наружная зона, или факел пламени, называется также окислительной зоной.

На рис. 1 схематически показано так называемое нормальное пламя, характеризующееся ярким, резко очерченным ядром цилиндрической формы, белого цвета, в котором отношение 02: : С2Н2 = 1,1 -ь 1,2. При увеличении этого отношения, т. е. относительном увеличении содержания кислорода или уменьшении содержания ацетилена в смеси, форма и строение пламени меняются; особенно заметны изменения ядра пламени. Увеличение содержания кислорода в смеси ускоряет реакции окисления, ядро пламени укорачивается, уменьшается образование свободного углерода, ядро бледнеет, приобретает синеватую окраску и коническую заостренную форму.

С уменьшением отношения 02 : С2Н2, т. е. с уменьшением содержания кислорода или увеличением содержания ацетилена в газовой смеси, реакции окисления замедляются, поэтому ядро пламени удлиняется; увеличивается количество свободного углерода, частицы которого появляются и в сварочной зоне; очертания увеличенного ядра становятся размытыми и теряют четкость. При значительном избытке ацетилена частицы углерода появляются и в наружной зоне, пламя становится коптящим, удлиняется и приобретает красноватую окраску. При некотором навыке по виду пламени можно достаточно точно установить нормальный состав газовой смеси, не пользуясь никакими измерительными приборами для расхода газов (рис. 2).

Рис. 2. Формы ядра пламени в зависимости от состава смеси: 1 — избыток кислорода; 2 — нормаль, ное пламя; 3 — избыток ацетилена

Сварочная зона нормального пламени состоит преимущественно из смеси СО и Н2, восстанавливает окислы железа и мало влияет на содержание углерода в расплавленной стали. Нормальное пламя может быть названо восстановительным по отношению к окислам металла и нейтральным по отношению к углероду в металле. Пламя с некоторым избытком кислорода будет частично выжигать углерод и по отношению к нему может быть названо окислительным, или обезуглероживающим. Пламя с избытком ацетилена будет повышать содержание углерода в наплавленном металле и называется науглероживающим, или ацетиленистым.

Рис. 3. Распределение температуры по оси пламени

Рис. 4. Зависимость максимальной температуры пламени от состава газовой смеси

Температура пламени различна в различных его точках и зависит от состава газовой смеси и степени чистоты применяемых газов. Наивысшая температура наблюдается по оси пламени, причем она незначительна в первой зоне или ядре пламени, достигает максимума в сварочной зоне, на расстоянии 2—3 мм от конца ядра, и снова падает в третьей, или наружной зоне.

Максимальную температуру ацетилено-кислородного пламени определяли многие исследователи как теоретически — путем расчетов, так и экспериментально — непосредственным измерением. Оба метода дают удовлетворительное совпадение результатов.

На рис. 3 приведена диаграмма изменения температуры по оси нормального пламени, а на рис. 4 — диаграмма зависимости

Максимальной температуры пламени от состава газовой смеси. Максимальная температура сосредоточена на небольшом участке пламени, который в процессе сварки должен находиться у поверхности металла. Из диаграммы на рис. 4 видно, что наивысшая температура пламени, а следовательно, и наивысшая производительность сварки наблюдается при некотором избытке кислорода в смеси по сравнению с нормальным пламенем. Максимальную температуру нормального пламени для достаточно чистых кислорода и ацетилена можно принять равной 3100—3200 °С.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум