Выбор вида пламени и способа сварки

Сварочное пламя образуется при сгорании горючего газа или паров горючей жидкости в кислороде. Пламя нагревает и расплавляет основной и присадочный металл в месте сварки. Наибольшее применение при газовой сварке нашло кислородно-ацетиленовое пламя, так как оно имеет высокую температуру (3150°С) и обеспечивает концентрированный нагрев. Однако в связи с дефицитностью ацетилена в настоящее время получили широкое распространение (особенно при резке металлов) газозаменители ацетилена пропан-бутан, метан, природный и городской газы, водород.

От состава горючей смеси, т. е. от соотношения кислорода и горючего газа, зависит внешний вид, температура и влияние сварочного пламени на расплавленный металл. Изменяя состав горючей смеси, сварщик тем самым изменяет основные параметры сварочного пламени.

Для получения нормального пламени отношение кислорода к горючему газу должно быть для ацетилена 1,1—1,2, природного газа 1,5—1,6, пропана — 3,5. Все горючие газы, содержащие углеводороды, образуют сварочное пламя, которое имеет три ярко различимые зоны: ядро, восстановительную зону и факел. Водородное пламя ярко различимых зон не имеет, что затрудняет его регулировку по внешнему виду.

При зажигании газовой струи, вытекающей из сопла, пламя перемещается по направлению движения струи газовой смеси. Скорость истечения для каждого газа подбирается такой, чтобы пламя не проникало внутрь сопла горелки и не отрывалось от него. Газ в струе должен прогреваться до температуры воспламенения, ацетилен воспламеняется при температуре 450—500°С, а газы-заменители —550—650°С. Поэтому ядро пламени при сгорании газов-заменителей длиннее, чем при сгорании ацетилена. В зависимости от соотношения между кислородом и ацетиленом получают три основных вида сварочного пламени: нормальное, окислительное и науглероживающее. Нормальное пламя. Теоретически получают тогда, когда в горелку на один объем кислорода поступает один объем ацетилена. Практически кислорода в горелку подают несколько больше — от 1,1 до 1,3 от объема ацетилена. Нормальное пламя характеризуется отсутствием свободного кислорода и углерода в его восстановительной зоне. Кислорода в горелку подается немного больше из-за небольшой его загрязненности и расхода на сгорание водорода. В нормальном пламени ярко выражены все три зоны. Ядро имеет резко очерченную форму (близкую к форме цилиндра), плавно закругляющуюся в конце, с ярко светящейся оболочкой. Оболочка состоит из раскаленных частиц углерода, которые сгорают в наружном слое оболочки. Размеры ядра зависят от состава горючей смеси, ее расхода и скорости истечения. Диаметр канала мундштука горелки определяет диаметр ядра пламени, а скорость истечения газовой смеси — его длину. Площадь поперечного сечения канала мундштука горелки прямо пропорциональна толщине свариваемого металла. Сварочное пламя не должно быть слишком «мягким» или «жестким». Мягкое пламя склонно к обратным ударам и хлопкам, жесткое — способно выдувать расплавленный металл из сварочной ванны. При увеличении давления кислорода скорость истечения горючей смеси увеличивается, и ядро сварочного пламени удлиняется, при уменьшении скорости истечения — ядро укорачивается. С увеличением номера мундштука размеры ядра увеличиваются. Температура ядра достигает 1000°С.

Левая сварка (рис. 84, а). При левом способе сварки горелку перемещают справа налево, а присадочная проволока должна быть впереди горелки. При этом пламя направляют от шва, в этом случае сварщик хорошо видит шов и может обеспечить равномерную ширину и высоту валика, т. е. хороший внешний вид его. Данный способ применяется при толщине металла до 4-5 мм.

Правая сварка(рис. 84, б). При правом способе сварки горелку перемещают слева направо, а присадочную проволоку перемещают вслед за горелкой. Пламя при этом направлено на шов, он остывает медленнее, поэтому шов получается более высокого качества. Однако внешний вид шва хуже, так как сварщик плохо видит его формирование. Этот способ эффективен при толщине металла более 5-6 мм.

Рис. 84. Схема левого (а) и правого (б) способов сварки

Сварка сквозным валиком (рис. 85). Этот способ, называемый также двойным валиком, применяется при вертикальной сварке стыковых соединений снизу вверх. В нижней части стыка проплавляется сквозное отверстие. Постепенно поднимая пламя вверх, расплавляется верхняя часть отверстия и в результате введения присадочного материала заваривается нижняя его часть. При толщине металла более 6-8 мм сварку осуществляют два сварщика одновременно с двух сторон.

Рис. 85. Схемы сварки сквозным валиком при толщине металла в мм:

а - от 2 до 6, б - от 6 до 12, в - от 12 до 20

Сварка ванночками (рис. 86, а). Сущность этого способа состоит в последовательном образовании ванночек расплавленного металла и ввода в них по нескольку капель присадочного металла.

Каждая последующая ванночка должна перекрывать предыдущую на 1/3 ее диаметра. Этот способ иногда называют также сваркой «каплями». Применяют его при сварке металла толщиной до 3 мм. Сварка по отбортованным кромкам (рис. 86, б). Применяется при сварке тонкого металла толщиной до 2-3 мм. Сварку ведут без присадочного материала, горелке придают колебательное или спиралеобразное движение.

Рис. 86. Сварка ванночками (а) и сварка по отбортованным кромкам (б)