Газокислородная сварка и резка

Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в основном непроверенным, поскольку в нем отсутствуют соответствующие встроенные ссылки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив более точные цитаты. ( Май 2012 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Принцип выжигания

Труба нарезанная факелом. Видны линии перетаскивания (подпись кислородной струи резака).

Резак используется для резки стальной трубы.

Станция кислородно-ацетиленовой сварки (OAW).

Газокислородная сварка (обычно называемая кислородно- ацетиленовой сваркой , кислородной сваркой или газовой сваркой в США) и газовая сварка - это процессы, в которых для сварки или резки металлов используются топливные газы (или жидкое топливо, например, бензин) и кислород . Французские инженеры Эдмон Фуше и Шарль Пикар стали первыми, кто разработал кислородно- ацетиленовую сварку в 1903 году. ^[1] Чистый кислород вместо воздуха используется для повышения температуры пламени, чтобы обеспечить локальное плавление материала заготовки (например, стали) в комнатная среда. Обычное пламя пропана / воздуха горит примерно при 2250 К (1980 ° C; 3590 ° F), ^[2]пламя ; пропан / кислород горит при приблизительно 2,526 К (2253 ° С; 4,087 ° F), ^[3] Н. гремучих ожогов пламени при 3,073 К (2800 ° С; 5,072 ° F) и ожоги пламени ацетилена / кислородом при температуре около 3773 K (3500 ° С; 6332 ° F). ^[4]

В начале 20-го века, до появления в конце 1920-х годов электродов для дуговой сварки с покрытием, которые позволяли выполнять качественные сварные швы в стали, кислородно-ацетиленовая сварка была единственным процессом, позволяющим выполнять сварные швы исключительно высокого качества практически для всех металлов. в коммерческом использовании в то время. К ним относятся не только углеродистая сталь, но и легированные стали, чугун, алюминий и магний. В последние десятилетия он был заменен почти во всех промышленных сферах применения различными методами дуговой сварки, обеспечивающими более высокую скорость и, в случае дуговой сварки газом вольфрамом , возможность сварки очень реактивных металлов, таких как титан.. Кислородно-ацетиленовая сварка все еще используется для художественных изделий из металла и в небольших домашних магазинах, а также в ситуациях, когда доступ к электричеству (например, через удлинитель или переносной генератор) может вызвать трудности. Сварочная горелка для кислородно-ацетиленовой (и других кислородно-топливных смесей) остается основным источником тепла для ручной пайки и сварки припоем , а также для формовки, подготовки и локальной термообработки. Кроме того, газокислородная резка по-прежнему широко используется как в тяжелой, так и в легкой промышленности и при ремонте.

При кислородно-топливной сварке для сварки металлов используется сварочная горелка. Сварка металла происходит, когда две детали нагреваются до температуры, при которой образуется общая ванна расплавленного металла. В ванну расплава обычно добавляют дополнительный металл, называемый наполнителем. Выбор присадочного материала зависит от свариваемых металлов.

При газокислородной резке металл нагревается до температуры воспламенения с помощью горелки . Затем поток кислорода направляется на металл, превращая его в оксид металла, который вытекает из пропила в виде окалины . ^[5]

Горелки, которые не смешивают топливо с кислородом (вместо этого объединяют атмосферный воздух), не считаются газокислородными горелками и обычно могут быть идентифицированы по одному резервуару (для газокислородной резки требуются два изолированных источника: топливо и кислород). Большинство металлов нельзя расплавить с помощью горелки с одним баком. Следовательно, горелки с одним баком обычно подходят для пайки и пайки, но не для сварки.

Использует [ редактировать ]

Газокислородные горелки используются или использовались для:

• Нагрев металла: в автомобильной и других отраслях промышленности с целью ослабления заклинивания.
• Нейтральное пламя используется для соединения и резки всех черных и цветных металлов, кроме латуни.
• Нанесение металла на поверхность, как при наплавке .
• Также используют кислородно-водородное пламя:
  • в камнеобработке "пламя", когда камень нагревается, а верхний слой трескается и трескается. Стальная круглая щетка прикреплена к угловой шлифовальной машине и используется для удаления первого слоя, оставляющего после себя неровную поверхность, похожую на кованую бронзу.
  • в стекольной промышленности для «огневой полировки».
  • в ювелирном производстве для «водной сварки» с использованием водяной горелки (кислородно-водородная горелка, подача газа в которую создается непосредственно путем электролиза воды).
  • при ремонте автомобилей, снятие заклинившего болта .
  • раньше для нагрева кусков негашеной извести для получения яркого белого света, называемого светом централизованного света , в театрах или оптических («волшебных») фонарях.
  • Раньше в платине работает, так как платина плавится только в кислородно-водородном пламени ^{[ цитата ]} и в электрической печи.

Короче говоря, кислородно-топливное оборудование довольно универсально не только потому, что оно предпочтительнее для некоторых видов сварки чугуна или стали, но и потому, что оно пригодно для пайки, пайки-сварки, нагрева металла (для отжига или отпуска, гибки или формовки). , удаление ржавчины или окалины, ослабление заржавевших гаек и болтов, и является повсеместным способом резки черных металлов.

Аппарат [ править ]

Аппарат, используемый при газовой сварке, состоит в основном из источника кислорода и источника топливного газа (обычно содержащихся в баллонах ), двух регуляторов давления и двух гибких шлангов (по одному на каждый баллон) и горелки. Этот вид горелки также может использоваться для пайки и пайки . Баллоны часто перевозят в специальной колесной тележке .

Были примеры кислородно-водородных режущих наборов с небольшими ( размером с аквалангу ) газовыми баллонами, которые носили на спине пользователя в ремне безопасности, для спасательных работ и т.п.

Существуют также примеры резаков на жидком топливе, работающем как без давления, так и под давлением, обычно работающих на бензине (бензине). Они используются из-за их повышенной режущей способности по сравнению с системами газового топлива, а также большей мобильности по сравнению с системами, требующими двух баков высокого давления.

Регулятор [ править ]

Регулятор обеспечивает соответствие давления газа из баллонов требуемому давлению в шланге. Затем скорость потока регулируется оператором с помощью игольчатых клапанов на горелке. Точное регулирование потока с помощью игольчатого клапана зависит от постоянного давления на входе.

Большинство регуляторов имеют две ступени. Первая ступень представляет собой регулятор постоянного давления, который выпускает газ из баллона с постоянным промежуточным давлением, несмотря на то, что давление в баллоне падает по мере расходования газа в нем. Это похоже на первую ступень регулятора подводного плавания . Регулируемая вторая ступень регулятора контролирует снижение давления от промежуточного до низкого давления на выходе. Регулятор имеет два манометра: один показывает давление в баллоне, другой - давление в шланге. Ручка регулировки регулятора иногда грубо откалибрована по давлению, но для точной настройки требуется наблюдение за манометром.

Некоторые более простые или дешевые кислородно-топливные регуляторы имеют только одноступенчатый регулятор или только один манометр. Одноступенчатый регулятор будет иметь тенденцию к снижению выходного давления по мере опорожнения баллона, что требует ручной регулировки. Для пользователей с малым объемом это приемлемое упрощение. Регуляторы сварки, в отличие от более простых регуляторов нагрева сжиженного нефтяного газа, сохраняют манометр на выходе (шланге) и не полагаются на калибровку ручки регулировки. В более дешевых одноступенчатых регуляторах иногда может отсутствовать датчик содержимого цилиндра или вместо точного индикатора часового типа более дешевый и менее точный датчик с «кнопкой подъема».

Газовые шланги [ править ]

Шланги предназначены для использования при сварке и резке металла. Может использоваться двухшланговая или сдвоенная конструкция, что означает, что кислородный и топливный шланги соединяются вместе. Если используются отдельные шланги, они должны быть соединены вместе с интервалом примерно в 3 фута (1 м) друг от друга, хотя это не рекомендуется для резки, поскольку капли расплавленного металла, выделяемые в процессе, могут застрять между шлангами, где они находятся. удерживаются вместе и прожигают, выпуская внутрь сжатый газ, который в случае топливного газа обычно воспламеняется.

Шланги имеют цветовую маркировку для визуальной идентификации. Цвет шлангов зависит от страны. В США кислородный шланг зеленый, а топливный - красный. ^[6] В Великобритании и других странах кислородный шланг синий (черные шланги все еще можно найти на старом оборудовании), а ацетиленовый (топливный) шланг - красный. ^[7] Если используется топливо сжиженный нефтяной газ (LPG), такое как пропан , топливный шланг должен быть оранжевого цвета, что указывает на его совместимость с LPG. LPG повредит несовместимый шланг, включая большинство ацетиленовых шлангов.

Резьбовые соединители на шлангах переданы, чтобы избежать случайного неправильного соединения: резьба на кислородном шланге правая (как обычно), а у шланга топливного газа - левая резьба. ^[6] Левая резьба также имеет идентификационную канавку в гайке.

Газонепроницаемые соединения между гибкими шлангами и жесткими арматурами выполнены с помощью обжимных хомутов или наконечников , часто называемых клипами «O», над колючими патрубками. Использование хомутов для шлангов с червячной передачей или Jubilee Clips строго запрещено в Великобритании и других странах. ^[8]

Обратный клапан [ править ]

Ацетилен не просто воспламеняется; в определенных условиях взрывоопасен . Хотя у него есть верхний предел воспламеняемости в воздухе 81%, ^[9] поведение ацетилена при взрывном разложении делает это несущественным. Если волна детонации попадет в бак с ацетиленом, бак разлетится на части в результате разложения. Обычные обратные клапаны, которые обычно предотвращают обратный поток, не могут остановить волну детонации, потому что они не могут закрываться до того, как волна пройдет вокруг затвора. По этой причине необходим ретранслятор . Он предназначен для срабатывания до того, как волна детонации переместится со стороны шланга на сторону подачи.

Между регулятором и шлангом, а в идеале между шлангом и горелкой как на кислородной, так и на топливной линиях, следует установить пламегаситель и / или обратный клапан (обратный клапан), чтобы предотвратить попадание пламени или кислородно-топливной смеси обратно в любой цилиндр. и повреждение оборудования или взрыв баллона.

В европейской практике на регуляторе устанавливаются ограничители обратного выброса, а на горелке - обратные клапаны. Согласно практике США, оба регулятора устанавливаются.

Гаситель обратного пламени предотвращает возврат ударных волн вниз по потоку обратно в шланги и попадание в цилиндр, что может привести к его разрыву, поскольку внутри частей оборудования (в частности, в смесителе и дутьевой трубке / сопле) есть смеси топлива и кислорода, которые могут взорваться, если оборудование отключено неправильно, и ацетилен разлагается при чрезмерном давлении или температуре. В случае, если волна давления создала утечку после пламегасителя, он останется выключенным, пока кто-нибудь не сбросит его.

Обратный клапан [ править ]

Обратный клапан позволяет газу течь только в одном направлении. Обычно это камера, содержащая шарик, который прижимается к одному концу пружиной. Поток газа в одну сторону отталкивает шар, а отсутствие потока или обратный поток позволяет пружине проталкивать шар во входное отверстие, блокируя его. Не следует путать с пламегасителем обратного удара, обратный клапан не предназначен для блокировки ударной волны. Ударная волна может возникнуть, когда шар находится настолько далеко от входного отверстия, что волна пройдет мимо шара, прежде чем он достигнет своего выключенного положения.

Факел [ править ]

Горелка - это инструмент, который сварщик держит и использует для сварки. Он имеет штуцер и клапан для топливного газа, а также штуцер и вентиль для кислорода, ручку, которую должен захватить сварщик, и смесительную камеру (установленную под углом), где топливный газ и кислород смешиваются, с наконечником, где образует пламя. Два основных типа горелок - это горелки с положительным давлением и горелки низкого давления или инжекторные.

Сварочная горелка [ править ]

Головка сварочной горелки используется для сварки металлов. Его можно определить по одной или двум трубам, идущим к соплу, без спускового крючка подачи кислорода и по двум ручкам клапана в нижней части рукоятки, позволяющим оператору регулировать поток кислорода и топлива соответственно.

Резак [ править ]

Головка резака используется для резки материалов. Он похож на сварочную горелку, но может быть идентифицирован по курку или рычагу подачи кислорода.

При резке металл сначала нагревается пламенем до вишнево-красного цвета. По достижении этой температуры кислород подается к нагретым деталям путем нажатия на спусковой крючок подачи кислорода. Этот кислород вступает в реакцию с металлом, выделяя больше тепла и образуя оксид, который затем выдувается из разреза. Это тепло, которое продолжает процесс резки. Резак только нагревает металл, чтобы запустить процесс; дальнейшее тепло обеспечивается горящим металлом.

Температура плавления оксида железа составляет примерно половину от разрезаемого металла. Когда металл горит, он сразу превращается в жидкий оксид железа и уходит из зоны резания. Однако некоторое количество оксида железа остается на заготовке, образуя твердый «шлак», который можно удалить осторожным постукиванием и / или шлифованием.

Факел из бутонов розы [ править ]

Горелка для бутонов розы используется для нагрева металлов для гибки, правки и т. Д. Там, где необходимо нагреть большую площадь. Это так называется, потому что пламя на конце похоже на бутон розы . Сварочную горелку также можно использовать для нагрева небольших участков, например заржавевших гаек и болтов.

Инжекторный резак [ править ]

Типичная газокислородная горелка, называемая горелкой равного давления, просто смешивает два газа. В горелке с инжектором кислород под высоким давлением выходит из небольшого сопла внутри головки горелки, который увлекает за собой топливный газ, используя эффект Вентури .

Топливо [ править ]

В кислородно-топливных процессах могут использоваться различные горючие газы, наиболее распространенным из которых является ацетилен . Другие газы, которые могут быть использованы, - это пропилен , сжиженный нефтяной газ (LPG), пропан, природный газ , водород и газ MAPP . Многие бренды используют в своих смесях разные газы.

Ацетилен [ править ]

Ацетилен является основным топливом для кислородно-топливной сварки и предпочтительным топливом для ремонтных работ, а также для резки и сварки. Ацетилен транспортируется в специальных баллонах, предназначенных для растворения газа. Цилиндры набиваются пористыми материалами (например, волокном капока , диатомовой землей или (ранее) асбестом ), затем заполняются ацетоном примерно на 50% , так как ацетилен растворяется в ацетоне. Этот метод необходим, потому что выше 207 кПа (30 фунт-сила / дюйм² ) (абсолютное давление) ацетилен нестабилен и может взорваться .

В заполненном баке давление составляет около 1700 кПа (250 фунтов на кв. Дюйм). Ацетилен в сочетании с кислородом горит при температуре от 3200 ° C до 3500 ° C (от 5800 ° F до 6300 ° F ), что является самым высоким показателем среди обычно используемых газообразных топлив. Основным недостатком ацетилена как топлива по сравнению с другими видами топлива является высокая стоимость.

Поскольку ацетилен нестабилен при давлении, примерно эквивалентном 33 футам / 10 метрам под водой, резка и сварка под флюсом предназначены для водорода, а не для ацетилена.

Бензин [ править ]

Окси- бензин , также известный как кислородно-бензин, горелки были найдены для выполнения очень хорошо, особенно там , где газ в баллонах топливо отсутствует или трудно транспортировать к месту работы. Испытания показали, что кислородно-бензиновая горелка может разрезать стальной лист толщиной до 0,5 дюйма (13 мм) с той же скоростью, что и оксиацетилен. При толщине листа более 0,5 дюйма (13 мм) скорость резки была лучше, чем у оксиацетилена; на 4,5 дюйма (110 мм) он был в три раза быстрее. ^[10]

Бензин подается либо из бака под давлением (давление в котором можно накачивать вручную или подавать из газового баллона). ^[10] Или из бака, не находящегося под давлением, когда топливо всасывается в горелку за счет действия Вентури потоком сжатого кислорода. Другой недорогой подход, обычно используемый производителями ювелирных изделий в Азии, - это использование воздуха, продуваемого через контейнер с бензином ножным воздушным насосом, и сжигание топливно-воздушной смеси в специальной сварочной горелке.

Водород [ править ]

Водород имеет чистое пламя и подходит для обработки алюминия . Его можно использовать при более высоком давлении, чем у ацетилена, и поэтому он полезен для подводной сварки и резки. Это хороший тип пламени для нагрева большого количества материала. Температура пламени высока, около 2000 ° C для газообразного водорода в воздухе при атмосферном давлении ^[11] и до 2800 ° C при предварительном смешивании в соотношении 2: 1 с чистым кислородом (кислородом водорода). Водород не используется для сварки сталей и других черных металлов, поскольку он вызывает водородное охрупчивание .

Для некоторых кислородно-водородных горелок кислород и водород производятся путем электролиза воды в аппарате, который подсоединен непосредственно к горелке. Типы такого рода фонарей:

• Кислород и водород выводятся из электролизной ячейки отдельно и подаются в два газовых соединения обычной кислородно-газовой горелки. Это происходит с водяным фонариком, который иногда используется в небольших фонариках, используемых для изготовления ювелирных изделий и электроники .
• Смешанный кислород и водород выводятся из электролизной ячейки и направляются в специальную горелку, предназначенную для предотвращения обратного возгорания. См. Кислородно-водород.

Газ MPS и MAPP [ править ]

Метилацетилен-пропадиеновый (MAPP) газ и сжиженный нефтяной газявляются аналогичными видами топлива, поскольку сжиженный нефтяной газ - это сжиженный нефтяной газ, смешанный с MPS. Он имеет характеристики сжиженного нефтяного газа при хранении и транспортировке, а его теплотворная способность немного ниже, чем у ацетилена. Поскольку его можно отправлять в небольших контейнерах для продажи в розничных магазинах, он используется любителями, крупными промышленными компаниями и верфями, потому что он не полимеризуется при высоких давлениях - выше 15 фунтов на квадратный дюйм или около того (как ацетилен) и, следовательно, гораздо менее опасен. чем ацетилен. Кроме того, его можно хранить в одном месте одновременно, поскольку повышенная сжимаемость позволяет помещать в резервуар больше газа. Газ MAPP может использоваться при гораздо более высоких давлениях, чем ацетилен, иногда до 40 или 50 фунтов на квадратный дюйм в газовых резаках большого объема, которые могут резать сталь толщиной до 12 дюймов (300 мм).Другие сварочные газы, имеющие сравнимые температуры, требуют специальных процедур для безопасной транспортировки и обращения. MPS и MAPP рекомендуются, в частности, для резки, а не для сварки.

30 апреля 2008 г. завод Petromont Varennes закрыл установку для крекинга метилацетилена / пропадиена. Поскольку это был единственный завод в Северной Америке, производящий газ MAPP, многие заменители были введены компаниями, которые переупаковали продукты Dow and Varennes - большинство этих заменителей - пропилен, см. Ниже.

Пропилен и топливный газ [ править ]

Пропилен используется в производстве при сварке и резке. Режет аналогично пропану. При использовании пропилена чистка наконечника резака требуется редко. При использовании пропилена резка с помощью инжекторной горелки (см. Раздел о пропане ) часто дает существенное преимущество перед горелкой равного давления. Немало североамериканских поставщиков начали продавать пропилен под собственными торговыми марками, такими как FG2 и Fuel-Max.

Бутан, пропан и смеси бутан / пропан [ править ]

Бутан , как и пропан , является насыщенным углеводородом. Бутан и пропан не вступают в реакцию друг с другом и регулярно смешиваются. Бутан кипит при 0,6 ° C. Пропан более летуч, с температурой кипения -42 ° C. Испарение происходит быстро при температурах выше точки кипения. Теплотворная способность (теплотворная способность) у них почти одинакова. Таким образом, оба смешиваются для достижения давления пара, требуемого конечным пользователем и в зависимости от условий окружающей среды. Если температура окружающей среды очень низкая, предпочтительнее использовать пропан для достижения более высокого давления пара при данной температуре. ^{[ необходима цитата ]}

Пропан во внутреннем конусе горит не так горячо, как ацетилен, поэтому его редко используют для сварки. ^[12] Пропан, однако, имеет очень большое количество БТЕ на кубический фут во внешнем конусе, поэтому с помощью правильной горелки ( инжекторного типа ) можно резать быстрее и чище, чем у ацетилена, и он гораздо более полезен для нагрева и изгиб чем ацетилен.

Максимальная нейтральная температура пламени пропана в кислороде составляет 2822 ° C (5112 ° F). ^{[ необходима цитата ]}

Пропан дешевле ацетилена и его легче транспортировать. ^{[ необходима цитата ]}

Роль кислорода [ править ]

Кислород - это не топливо. Это то, что химически соединяется с топливом для получения тепла для сварки. Это называется «окислением», но более конкретным и часто используемым термином в этом контексте является «горение». В случае водорода продуктом сгорания является просто вода. Для других видов углеводородного топлива производится вода и диоксид углерода. Тепло выделяется потому, что молекулы продуктов сгорания имеют более низкое энергетическое состояние, чем молекулы топлива и кислорода. При газокислородной резке окисление разрезаемого металла (обычно железа) дает почти все тепло, необходимое для «прожигания» заготовки.

Кислород обычно производят в другом месте путем перегонки сжиженного воздуха и доставляют на место сварки в сосудах высокого давления (обычно называемых «цистернами» или «цилиндрами») под давлением около 21 000 кПа (3 000 фунтов силы / дюйм² = 200 атмосфер). Он также поставляется в виде жидкости в сосудах типа Дьюара (например, в большом термосе ) в места, где используется большое количество кислорода.

Также можно отделить кислород от воздуха, пропуская воздух под давлением через цеолитное сито, которое избирательно адсорбирует азот и пропускает кислород (и аргон ). Это дает чистоту кислорода около 93%. Этот метод хорошо подходит для пайки, но для получения чистого пропила без шлака при резке необходим кислород более высокой чистоты .

Типы пламени [ править ]

Сварщик может настроить кислородно-ацетиленовое пламя на карбонизирующее (также называемое восстановительным), нейтральное или окислительное. Регулировка осуществляется добавлением большего или меньшего количества кислорода в пламя ацетилена. Нейтральное пламя - это пламя, наиболее часто используемое при сварке или резке. Сварщик использует нейтральное пламя в качестве отправной точки для всех других регулировок пламени, потому что его очень легко определить. Это пламя достигается, когда сварщики, медленно открывая кислородный клапан на корпусе горелки, сначала видят только две зоны пламени. В этот момент ацетилен полностью сгорает в сварочном кислороде и окружающем воздухе. ^[5]Пламя химически нейтральное. Две части этого пламени - голубой внутренний конус и внешний конус от темно-синего до бесцветного. Внутренний конус - это место соединения ацетилена и кислорода. Кончик этого внутреннего конуса - самая горячая часть пламени. Он составляет около 6000 ° F (3300 ° C) и обеспечивает достаточно тепла для легкого плавления стали. ^[5] Во внутреннем конусе ацетилен распадается и частично сгорает до водорода и окиси углерода , которые во внешнем конусе соединяются с большим количеством кислорода из окружающего воздуха и сгорают.

Избыток ацетилена создает пламя карбонизации. Это пламя характеризуется тремя зонами пламени; горячий внутренний конус, раскаленное добела «ацетиленовое перо» и синий внешний конус. Это тип пламени, наблюдаемый, когда кислород впервые добавляется к горящему ацетилену. Перо регулируется и становится все меньше за счет добавления в пламя все большего количества кислорода. Сварочное перо измеряется как 2X или 3X, где X - длина внутреннего конуса пламени. Несгоревший углерод изолирует пламя и снижает температуру примерно до 5 000 ° F (2800 ° C). Восстановительное пламя обычно используется для наплавки.операции или методы сварки труб с обратной стороны. Перо возникает из-за неполного сгорания ацетилена, вызывающего избыток углерода в пламени. Часть этого углерода растворяется в расплавленном металле для его карбонизации. Пламя карбонизации будет стремиться удалить кислород из оксидов железа, которые могут присутствовать, и этот факт стал причиной того, что пламя стало известно как «восстанавливающее пламя». ^[5]

Окислительное пламя является третьей возможной регулировкой пламени. Это происходит, когда отношение кислорода к ацетилену, необходимое для нейтрального пламени, было изменено, чтобы дать избыток кислорода. Этот тип пламени наблюдается, когда сварщики добавляют к нейтральному пламени больше кислорода. Это пламя горячее, чем два других пламени, потому что горючим газам не придется так далеко искать необходимое количество кислорода или нагревать столько термически инертного углерода. ^[5]Его называют окислительным пламенем из-за его воздействия на металл. Такая регулировка пламени обычно не является предпочтительной. Окислительное пламя создает нежелательные оксиды, которые разрушают структуру и механические свойства большинства металлов. В окислительном пламени внутренний конус приобретает пурпурный оттенок и сжимается и становится меньше на кончике, а звук пламени становится резким. Слегка окисляющее пламя используется при сварке пайкой и наплавке бронзы, в то время как более сильно окисляющее пламя используется при сварке плавлением некоторых латуни и бронзы ^[5]

Размер пламени можно отрегулировать до некоторой степени клапанами на горелке и настройками регулятора, но в основном это зависит от размера отверстия в наконечнике. Фактически, сначала следует выбрать наконечник в соответствии с выполняемой работой, а затем соответствующим образом настроить регуляторы.

Сварка [ править ]

Пламя прикладывается к основному металлу и удерживается, пока не образуется небольшая лужа расплавленного металла. Лужа перемещается по пути, где требуется сварной валик. Обычно в лужу добавляют больше металла по мере ее продвижения, погружая металл из сварочного стержня или присадочного прутка в лужу с расплавленным металлом. Металлическая лужа будет двигаться туда, где металл самый горячий. Это достигается за счет манипуляций сварщиком с горелкой.

Количество тепла, прикладываемого к металлу, зависит от размера сварочного наконечника, скорости перемещения и положения сварки. Размер пламени определяется размером сварочного наконечника. Правильный размер наконечника определяется толщиной металла и конструкцией соединения.

Давление сварочного газа при использовании ацетилено-кислородной смеси устанавливается в соответствии с рекомендациями производителя. Сварщик изменит скорость сварочного хода, чтобы сохранить равномерную ширину валика. Однородность - это атрибут качества, указывающий на хорошее качество изготовления. Подготовленных сварщиков учат поддерживать размер валика в начале шва того же размера, что и в конце. Если валик становится слишком широким, сварщик увеличивает скорость сварочного хода. Если валик становится слишком узким или сварочная ванна теряется, сварщик замедляет скорость движения. Сварка в вертикальном или верхнем положении обычно выполняется медленнее, чем сварка в плоском или горизонтальном положении.

Сварщик должен добавить присадочный стержень в лужу расплава. Сварщик также должен держать присадочный металл в зоне горячего внешнего пламени, когда он не добавляется в лужу, чтобы защитить присадочный металл от окисления. Не позволяйте сварочному пламени обжечь присадочный металл. Металл не смачивается основным металлом и будет выглядеть как серия холодных точек на основном металле. В холодной сварке очень мало прочности. Когда присадочный металл правильно добавлен в расплавленную лужу, полученный сварной шов будет прочнее, чем исходный основной металл.

Сварочный свинец или « обжигание свинца » было гораздо более распространено в 19 веке для изготовления некоторых соединений труб и резервуаров. Требуются большие навыки, но им можно быстро научиться. ^[13] В настоящее время в строительстве некоторые свинцовые оплавы привариваются, но припаянные медные оклады гораздо более распространены в Америке. В автомобилестроении до 1980-х годов газовая сварка кислородно-ацетиленовым газом редко использовалась для сварки листового металла, поскольку коробление было побочным продуктом, помимо избыточного тепла. Методы ремонта кузова автомобилей в то время были грубыми и не соответствовали требованиям до момента сварки MIG.стал отраслевым стандартом. С 1970-х годов, когда высокопрочная сталь стала стандартом в автомобилестроении, электросварка стала предпочтительным методом. После 1980-х годов кислородно-ацетиленовая горелка перестала использоваться для сварки листового металла в промышленно развитых странах.

Резка [ править ]

Для резки установка немного отличается. Резак имеет головку под углом 60 или 90 градусов с отверстиями, расположенными вокруг центральной струи. Наружные форсунки предназначены для подогрева пламени кислорода и ацетилена. Центральная форсунка переносит только кислород для резки. Использование нескольких пламен для предварительного нагрева вместо одного пламени позволяет изменять направление резки по желанию без изменения положения сопла или угла, который резак делает с направлением резки, а также обеспечивает лучшее подогреть баланс. ^[5] Производители разработали специальные наконечники для газов Mapp, пропана и пропилена для оптимизации пламени от этих альтернативных топливных газов.

Пламя предназначено не для расплавления металла, а для доведения его до температуры воспламенения .

Спусковой механизм резака выдувает дополнительный кислород при более высоком давлении вниз по третьей трубке резака из центральной струи в заготовку, заставляя металл гореть и выдувать образовавшийся расплавленный оксид на другую сторону. Идеальный пропил - это узкий зазор с острыми краями по обе стороны от заготовки; перегрев заготовки и, таким образом, ее проплавление приводит к скруглению кромки.

Резка начинается с нагрева кромки или передней поверхности (как в формах резки, таких как круглый стержень) стали до температуры воспламенения (приблизительно ярко-вишнево-красный нагрев) с использованием только форсунок предварительного нагрева, а затем с использованием отдельного режущего кислородного клапана для выпустить кислород из центральной форсунки. ^[5] Кислород химически соединяется с железом, содержащимся в двухвалентном материале, чтобы быстро окислить железо до расплавленного оксида железа , образуя разрез. Начало резания в середине заготовки называется пробивкой.

Здесь стоит отметить несколько моментов:

• Скорость потока кислорода имеет решающее значение; слишком мало материала приведет к медленному рваному сечению, а слишком большое - к потере кислорода и получению широкого вогнутого среза. Кислородные пики и другие резаки, изготовленные на заказ, не имеют отдельного регулятора давления для кислорода для резки, поэтому давление кислорода для резки необходимо контролировать с помощью регулятора кислорода. Давление кислородной резки должно соответствовать кислородному отверстию режущего наконечника. Данные производителя наконечника по оборудованию должны быть проверены на предмет надлежащего давления кислорода при резке для конкретного наконечника. ^[5]
• Окисление железа этим методом очень экзотермично. Как только это началось, сталь можно резать с удивительной скоростью, намного быстрее, чем если бы ее просто проплавили. На данный момент форсунки предварительного нагрева используются исключительно для помощи. Повышение температуры будет очевидно по яркому свету выбрасываемого материала даже через защитные очки. Термическая фурма является инструментом , который также использует быстрое окисление железа до разреза через почти любой материал.
• Поскольку расплавленный металл вытекает из заготовки, на противоположной стороне заготовки должно быть место для выхода струи. По возможности, куски металла разрезаются на решетке, которая позволяет расплавленному металлу свободно падать на землю. То же самое оборудование можно использовать для кислородно-ацетиленовых паяльных и сварочных горелок, заменив часть горелки перед клапанами горелки.

Для базовой кислородно-ацетиленовой установки скорость резки легкого стального профиля обычно будет почти в два раза выше, чем у абразивно-шлифовальной машины с бензиновым двигателем. Преимущества резки больших секций очевидны: газокислородная горелка легкая, маленькая и тихая и требует очень мало усилий в использовании, тогда как отрезной шлифовальный станок тяжелый и шумный, требует значительных усилий оператора и может сильно вибрировать, что приводит к жесткие руки и возможная длительная вибрация белого пальца . Кислородно-ацетиленовые резаки могут легко резать черные металлы размером более 200 мм (8 дюймов). Кислородные фурмы используются в операциях по сдаче в лом и режут секции толщиной более 200 мм (8 дюймов). Отрезно-шлифовальные машины для такого применения бесполезны.

В роботизированных газокислородных резаках иногда используется высокоскоростное расходящееся сопло. При этом используется струя кислорода, которая слегка открывается по ходу пути. Это позволяет сжатому кислороду расширяться при выходе, образуя высокоскоростную струю, которая распространяется меньше, чем сопло с параллельным отверстием, что обеспечивает более чистый срез. Они не используются для ручной резки, поскольку требуют очень точного позиционирования над продуктом. Их способность производить практически любую форму из больших стальных листов дает им надежное будущее в судостроении и во многих других отраслях промышленности.

Кислородно-пропановые факелы, как правило , используется для резки лома , чтобы сэкономить деньги, так как сжиженный нефтяной газ гораздо дешевле джоуль для джоуля , чем ацетилен, пропан , хотя не производит ацетилен очень аккуратный профиль разреза. Пропан также находит применение в производстве для резки очень больших срезов.

Кислородно-ацетилен может резать только сталь с низким и средним содержанием углерода и кованое железо . Высокоуглеродистые стали трудно резать, потому что температура плавления шлака ближе к температуре плавления основного металла, так что шлак от резания не выбрасывается в виде искр, а смешивается с чистым расплавом около разреза. Это предотвращает попадание кислорода в чистый металл и его сжигание. В случае чугуна графит между зернами и форма самих зерен мешают режущему действию горелки. Нельзя резать и нержавеющую сталь, потому что материал плохо горит. ^[14]

Безопасность [ править ]

Кислородно-ацетиленовая сварка / резка несложна, но есть множество тонких моментов безопасности, которые следует усвоить, например:

• Не должно использоваться более 1/7 емкости баллона в час. Это заставляет ацетон внутри ацетиленового баллона выходить из баллона и загрязнять шланг и, возможно, горелку.
• Ацетилен опасен при давлении выше 1 атм (15 фунтов на кв. Дюйм). Он нестабилен и разлагается взрывно.
• Правильная вентиляция при сварке поможет избежать сильного химического воздействия.

Важность защиты глаз [ править ]

Необходимо постоянно носить надлежащую защиту, например сварочные очки , в том числе для защиты глаз от бликов и разлетающихся искр. Необходимо использовать специальные защитные очки - как для защиты сварщика, так и для обеспечения четкого обзора через желто-оранжевые блики, исходящие от раскаленного флюса. В 1940-х годах стекла для плавильных печей кобальта были заимствованы у сталелитейных заводов и оставались доступными до 1980-х годов. Однако отсутствие защиты от ударов, ультрафиолетового, инфракрасного и синего света вызывало сильное напряжение глаз и их повреждение. DidymiumОчки, разработанные для стеклодувов в 1960-х годах, также были заимствованы - до тех пор, пока многие не стали жаловаться на проблемы со зрением из-за чрезмерного инфракрасного, синего света и недостаточного затемнения. Сегодня можно найти очень хорошую защиту глаз, разработанную специально для газовой сварки алюминия, которая полностью устраняет натриево-оранжевый блики и обеспечивает необходимую защиту от ультрафиолетового, инфракрасного, синего света и ударов в соответствии со стандартами безопасности ANSI Z87-1989 для линз специального назначения. . ^[15]

Безопасность с баллонами [ править ]

Топливные и кислородные баллоны должны быть надежно и вертикально прикреплены к стене, столбу или переносной тележке. Кислородный баллон особенно опасен, потому что газ хранится под давлением 21 МПа (3000 фунт-сила / дюйм² = 200 атмосфер ) при заполнении. Если баллон упадет и повредит клапан, баллон может быть сброшен сжатым кислородом, выходящим из баллона с высокой скоростью. Танки в таком состоянии способны пробить кирпичную стену. ^[16] По этой причине никогда не перемещайте кислородный баллон, если крышка клапана не навинчена.

В кислородно-ацетиленовой системе горелки есть три типа клапанов : клапан баллона, регулирующий клапан и клапан горелки. Каждый газ в системе будет иметь каждый из этих трех клапанов. Регулятор преобразует газ под высоким давлением внутри резервуаров в поток низкого давления, пригодный для сварки. Баллоны с ацетиленом необходимо поддерживать в вертикальном положении, чтобы предотвратить разделение внутреннего ацетона и ацетилена в материале наполнителя. ^[17]

Химическое воздействие [ править ]

Менее очевидная опасность сварки - это воздействие вредных химикатов. Воздействие определенных металлов, оксидов металлов или оксида углерода часто может привести к тяжелым заболеваниям. Повреждающие химические вещества могут образовываться из топлива, из заготовки или из защитного покрытия на заготовке. За счет увеличения вентиляции вокруг сварочной среды сварщики будут меньше подвергаться воздействию вредных химикатов из любых источников.

Наиболее распространенным топливом, используемым при сварке, является ацетилен, который имеет двухступенчатую реакцию. Первичная химическая реакция включает диссоциацию ацетилена в присутствии кислорода с образованием тепла, окиси углерода и газообразного водорода: C ₂ H ₂ + O ₂ → 2CO + H ₂ . Вторичная реакция следует, когда окись углерода и водород соединяются с большим количеством кислорода, образуя двуокись углерода и водяной пар. Когда вторичная реакция не сжигает все реагенты первичной реакции, в процессе сварки может образовываться большое количество окиси углерода, что часто случается. Окись углерода также является побочным продуктом многих других неполных топливных реакций.

Почти каждый кусок металла представляет собой сплав того или иного типа. Медь , алюминий и другие недрагоценные металлы иногда легируют бериллием , который является высокотоксичным металлом. Когда такой металл сваривается или режется, выделяются высокие концентрации токсичных паров бериллия. Длительное воздействие бериллия может привести к одышке, хроническому кашлю и значительной потере веса, сопровождающимся усталостью и общей слабостью. Другие легирующие элементы, такие как мышьяк , марганец , серебро и алюминий, могут вызывать болезни у тех, кто подвергается воздействию.

Чаще встречаются антикоррозионные покрытия на многих металлических компонентах. Цинк , кадмий и фториды часто используются для защиты железа и стали от окисления . Оцинкованные металлы имеют очень тяжелое цинковое покрытие. Воздействие паров оксида цинка может привести к болезни, называемой « лихорадка от дыма металла ». Это состояние редко длится дольше 24 часов, но в тяжелых случаях может быть смертельный исход. ^[18] Подобно обычному гриппу , лихорадка, озноб, тошнота, кашель и усталость являются обычными последствиями высокого воздействия оксида цинка.

Flashback [ править ]

Воспроизведение пламени - это состояние распространения пламени по шлангам системы газокислородной сварки и резки. Для предотвращения такой ситуации воспоминания разрядник обычно используется. ^[19] Пламя горит обратно в шланг, вызывая треск или визг. Это может вызвать взрыв в шланге, что может привести к травмам или гибели оператора. Использование более низкого давления, чем рекомендовано, может вызвать воспоминания.

См. Также [ править ]

• Воздушно-дуговая резка
• Очистка пламенем
• Кислородно-водородное пламя
• Плазменная резка
• TIG
• Термопика
• Подводная сварка

Ссылки [ править ]

Примечания [ править ]

Библиография [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Альтхаус; Тернквист; Боудич (1970). Современная сварка . Гудхарт - Уиллкокс .
• Энциклопедия сварки (девятое изд.). Персонал сварщика. 1938 г.

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по газовой сварке и резке .

• «Сварка и резка кислородно-ацетиленом». Популярная механика , декабрь 1935 г., стр. 948–953
• Использование кислородно-топливной сварки на авиационном алюминиевом листе
• Подробнее об оксиацетилене
• история сварки на Welding.com
• Электронная книга о газовой резке и сварке
• Кислородно-топливная горелка на Everything2.com
• Информация о пайке горелкой
• Видео о том, как сварить свинцовый лист
• Работа с свинцовым листом