Воздушно-газовые и кислородно-газовые горелки

В настоящее время традиционными методами нагрева являются воздушно-газовые и кислородно-газовые горелки (рис. 1.10). Они выдают хорошо контролируемое яркое горячее пламя, которое можно направлять с очень высокой точностью. Эти горелки могут снабжаться сменными наконечниками. Размеры сопла (наконечника) необходимо подбирать в соответствии с используемым соотношением «горючий газ / кислород» и требуемой величиной факела.

Рис. 1.10. Горелки для пайки

В качестве горючих газов чаще всего используются водород, природный газ, пропан, бутан и ацетилен. При использовании воздуха вместо кислорода достигаются меньшие температуры пламени. Это связано с необходимостью нагревания 80% не участвующего в реакции азота, содержащегося в воздухе.

Приблизительные температуры газового пламени с кислородом или воздухом приведены в табл. 1.10.

Таблица 1.10

Приблизительные теоретические температуры газового пламени

с кислородом или воздухом

На практике температура нагреваемого изделия всегда ниже температуры пламени, т.к. ювелирные сплавы хорошо проводят тепло, т.е. обладают высокой теплопроводностью. Поэтому для достижения нужной температуры (особенно громоздких деталей и протяженных стыков) к ним необходимо подводить с высокой скоростью весьма значительное количество тепла.

Важно контролировать соотношение «горючий газ / кислород». При этом необходимо помнить, что кислород может быть чистым, а может поступать из воздуха. Если соотношение объемов таково, что молекулярное соотношение газов удовлетворяет условиям полного сгорания (например, 2Н₂ + О₂ = 2Н₂О), пламя будет нейтральным. Избыток кислорода даст окислительное пламя, а избыток горючего газа – восстановительное. Нагрев слегка окислительным пламенем не оказывает неблагоприятного влияния на высокопробные сплавы золота. Однако сплавам с меньшим его содержанием требуется нейтральное или слегка восстановительное пламя.

При отсутствии строгого контроля давления газа и кислорода небольшое пламя стремится оторваться от кончика горелки и погаснуть. В этом случае необходимо установить дополнительный регулятор низкого давления, рассчитанный на диапазон 5–15 кН/м² (1–2 psi) для управления объемным расходом газов.

Внимание! Нельзя подключать к кислороду оборудование для горелок, используемое ранее со сжатым воздухом, если не установлен кислородный шланг и не подобран подходящий кислородный регулятор. Так как незначительные следы масел и жира, остающиеся после использования сжатого воздуха, могут быть очень взрывоопасны в кислородной атмосфере.

Цикл пайки следует выполнять за минимально возможное время по следующим причинам:

1. Для снижения риска «выработать» флюс, т.е. исчерпать его способность препятствовать окислению. Однако в некоторых случаях может понадобиться дополнительное количество флюса, особенно при пайке обширных поверхностей.

2. Перегрев спаиваемых деталей увеличивает риск их окисления, коробления и оплавления.

3. Улетучивание из припоя легкоплавких компонентов и компонентов с высоким давлением насыщающих паров может привести к изъязвлению поверхности, а также к возможному образованию пористости, обусловленной захватом газов.

Вначале область пайки следует предварительно прогреть большим пламенем. Затем пламя необходимо отрегулировать для осуществления локального нагрева. После того как припой потечет, его нужно протянуть вдоль шва пламенем горелки таким образом, чтобы он растекался в направлении более горячего участка. В противном случае припой может преждевременно затвердеть, и шов выйдет дефектным. Затем пламя убирают и гасят [2, 5].