Металлургия газопламенной сварки

В сварочных процессах для получения тепла используются реакции сгорания углеводородов

; ΔН<0.

Особый случай сварки металлов в активных газах – автогенная сварка, в которой источником теплоты является ядра пламени горелки, а сварка происходит в атмосфере продуктов сгорания ацетилена в кислороде. В качестве горючих газов используются также смеси различных газообразных жидких углеводородов.

Вводится понятие объемного коэффициента β:

,

определяющего окислительную или восстановительную (способность) характеристику пламени.

При значении β < 1 пламя получает восстановительный характер и при сварке сталей сварочная ванна начинает поглощать углерод или в виде активных центров, не прореагировавших в пламени (С, СН) или в результате реакций карбидообразования:

.

При значении коэффициента β = 1 … 1,2 в результате реакции получается «нормальное пламя».

Состав продуктов реакции и температура пламени меняется в зависимости от его длины.

В отельных случаях для реагирования металла сварочной ванны используют флюсы. При сварке медных сплавов (латуней) применяют флюс – раствор триметилбората B(OCH₃)₃ в метаноле CH₃OH. Эта летучая жидкость подается в пламя горелки инжекцией вместе с ацетиленом и, сгорая, образует В₂О₃, который закрывает тонкой жидкой пленкой зеркало сварочной ванны, извлекая из нее оксиды меди и замедляет испарение цинка. можно применять твердые флюсы, нанося их на кромки свариваемого металла. Такие флюсы содержат бораты, фосфаты, галиды щелочных металлов.

При сварке сталей флюсы обычно не применяют, а восстановительная атмосфера продуктов сгорания задается регулировкой пламени.

При β >> 1 сварка не ведется, но это пламя используется при разделительной резке металлов. Процесс резки идет в две стадии:

1). Металл разогревается пламенем ацетилено-кислородной горелки до t воспламенения металла в струе О₂. (t = 1623 К для низкоуглеродистой стали). t_воспл. < t_плав..

2). Металл режется струей О₂. Продукты горения выносятся струей О₂ в полость газа. Теплота сгорания железа составляет 70% от общего баланса теплоты, превышая теплоту от подогревающего пламени горелки.

Резка сталей и чугунов с большим содержанием «С» затруднена, т.к. «С» повышает t_воспл..

Мешают разделительной резке Si, Cr, образующие вязкие шлаки, с трудом удаляющиеся из реза. В этом случае применяют кислородно-флюсовую резку, при которой в струю режущего кислорода подается железный порошок. Он повышает температуру в области реза и снижает концентрацию мешающих элементов.