углерода СО2 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 фиг. 136 схематически показано так называемое нормальное пламя, характеризующееся ярким, резко очерченным ядром цилиндрической формы белого цвета, в котором отношение О2: С2Н2 = = 1,1-1,2. При увеличении этого отношения, т. е. относительном увеличении содержания кислорода или уменьшейии 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 заострённую форму.

С уменьшением отношения О2: 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 чёткость.

При значительном избытке ацетилена частицы углерода появляются и в наружной зоне, пламя становится коптящим, удлиняется и приобретает красноватую окраску.

На фиг. 137 схематически показаны изменения очертания ядра пламени при изменениях состава газовой смеси. Изменения размеров, формы и цвета ядра хорошо заметны и могут служить чувствительным индикатором для определения состава газовой смеси. При некотором навыке по виду ядра пламени можно достаточно точно устанавливать нормальный состав газовой смеси, не пользуясь никакими измерительными приборами для расхода газов.

Сварочная зона нор.мального пламени состоит преимущественно из смеси СО и Нг, 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

Фиг. 137. Изменения формы ядра пламени в зав1!симости от состава смеси: 1 - избыток кислорода; 5 - нормальное пламя; 3 - избыток ацетилена.

или обезуглероживающим. Пламя с избытком ацетилена будет повышать содержание углерода в наплавленном металле и называется науглероживающим или ацетиленистым.

Температура пламени различна в различных его точках и зависит от состава газовой смеси и степени чистоты применяемых газов. Наивысшая температура наблюдается по оси пламени, причём 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.

Фиг. 138. Распределение температуры по оси пламени.

Ог 35 i6 55 65 75 S5 Сг 2 65 55 5 35 25 /5 ОгХгИг a.S4 ааг r,2Z 1,86 3 5,67

Фиг. 139. Зависимость максимальной температуры пламени от состава газовой смеси.

Максимальная температура ацетилено-кислородного пламени определялась многими исследователями как теоретически - путём расчётов, так и экспериментально - непосредственным измерением. Оба метода дают удовлетворительное совпадение результатов. Экспериментальные измерения температуры ацетилено-кислородного пламени спектральным методом производил Н. Н. Клебанов.

На фиг. 138 показано изменение температуры по оси нормального пламени, а на фиг. 139 показана зависимость максимальной температуры пламени от состава газовой смеси. Максимальная температура сосредоточена на небольшом участке пламени, который в процессе сварки должен находиться у поверхности металла. Из фиг. 139 видно, что наивысшая температура пламени, а следовательно, и производительность сварки наблюдается при некотором избытке кислорода в смеси по сравнению с нормальным пламене.м. Максимальную температуру нормального пламени для достаточно чистых кислорода и ацетилена можно принять равной 3100-3200 .

13 Зак. 383

52. ПРОЦЕСС ГАЗОВОЙ СВАРКИ

Газовая, или газоплавильная, сварка относится к группе способов сварки плавлением и занимает важнейшее место в этой группе, уступая по практическому значению лишь дуговой электросварке. Для осуществления процесса газовой сварки возможно применение разных горючих, соответственно чему можно различать сварку во-дородно-кислородную, бензино-кислородную и т. д. Преобладающее значение имеет ацетилено-кислородная сварка; другие виды горючих имеют ограниченное применение. Технологически газовая сварка во многих отношениях сходна с дуговой электросваркой, имеются и промежуточные переходные способы между этими двумя основными видами, например атомно-водородная сварка. Существенным технологическим отличием газовой сварки от дуговой электросварки является более плавный и медленный нагрев металла. Это основное отличие сварочного газового пламени от сварочной дуги является в одних случаях недостатком, в других - преимуществом газового пламени и определяет следующие основные области его применения: I) малые толщины сталей 0,2-

5 мм; 2) легкоплавкие металлы, например цветные металлы и их сплавы; 3) металлы, требующие при сварке постепенного мягкого нагрева и замедленного охлаждения, например многие инструментальные стали; 4) металлы, требующие подогрева при сварке, например чугун и некоторые сорта специальных сталей; 5) твёрдая пайка; 6) некоторые виды наплавочных работ.

Благодаря универсальности и сравнительной простоте и портативности необходимого оборудования газовая сварка весьма целесообразна для многих видов ремонтных работ. Сравнительно медленный нагрев металла газовым пламенем быстро снижает производительность газовой сварки с увеличением толщины металла, и при толщинах стали выше 8-10 мм газовая сварка обычно экономически невыгодна, хотя технически ещё возможна сварка стали толщиной 30-40 мм. Замедленный нагрев создаёт разогревание значительного объёма основного металла, прилегающего к сварочной ванне, что, в свою очередь, вызывает значительные деформации (коробление) свариваемых изделий. Это важное обстоятельство делает газовую сварку технически нецелесообразной, не говоря

06 экономической невыгодности для сварки таких, например, объектов, как строительные металлоконструкции, мосты, вагоны, корпуса судов, станины крупных машин и т. п.

Значительные деформации металла, возникающие при газовой сварке, налагают ограничения на рациональные формы сварных соединений. Из многообразных форм сварных соединений, выполняемых дуговой электросваркой, при газовой сварке пользуются, как правило, лишь простейшим стыковым соединением. Угловые швы и соединения - нахлёсточное и тавровое, образуемые этими швами, при газовой сварке используются лишь в случаях необходимости, из-за затруднений, создаваемых значительными деформациями металла, свойственными газовой сварке. Применяются стыко-