Газокислородная сварка и резка - Oxy-fuel welding and cutting

Эта статья включает в себя список общих Рекомендации, но он остается в основном непроверенным, потому что ему не хватает соответствующих встроенные цитаты. Пожалуйста, помогите улучшать эта статья введение 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).

Кислородно-топливная сварка (обычно называют кислородно-ацетиленовая сварка, кислородная сварка, или же газовая сварка в США) и газокислородная резка это процессы, в которых используются топливные газы (или жидкое топливо, такое как бензин) и кислород для сваривать или резать металлы. Французские инженеры Эдмон Фуше и Шарль Пикар первыми разработали кислородныйацетилен Сварка в 1903 г.^[1] Чистый кислород вместо воздуха, используется для увеличения температура пламени чтобы обеспечить локальное плавление материала заготовки (например, стали) в помещении. Обычное пламя пропана / воздуха горит примерно при 2250 K (1980 ° C; 3590 ° F),^[2] пламя пропана / кислорода горит примерно при 2526 К (2253 ° C; 4087 ° F),^[3] ан кислородно-водород пламя горит при температуре 3073 К (2800 ° C; 5072 ° F), а пламя ацетилен / кислород горит при температуре около 3773 К (3500 ° C; 6332 ° F).^[4]

В начале 20-го века, до появления покрытых дуговая сварка В конце 1920-х годов, когда электродами были надежные сварные швы в стали, кислородно-ацетиленовая сварка была единственным процессом, позволяющим выполнять сварочные швы исключительно высокого качества практически для всех металлов, которые в то время использовались в коммерческих целях. К ним относятся не только углеродистая сталь, но и легированные стали, чугун, алюминий и магний. В последние десятилетия почти во всех отраслях промышленности он был вытеснен различными дуговая сварка методы, обеспечивающие большую скорость, а в случае газовая вольфрамовая дуговая сварка, 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 ручного пайка и пайка сварка, а также формовка, подготовка и локализованная термообработка металлов. Кроме того, газокислородная резка по-прежнему широко используется как в тяжелой, так и в легкой промышленности и при ремонте.

В кислородно-топливная сварка, сварочная горелка используется для сварки металлов. 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.

В газокислородная резка, горелка используется для нагрева металла до его температура растопки. Затем поток кислорода направляется на металл, превращая его в оксид металла, который вытекает из металла. пропил в качестве окалина.^[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 пайка и пайка но не для сварки.

Использует

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 в наплавка.
• 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).
  • в ремонте автомобилей, снятие изъятого болт.
  • раньше, чтобы нагреть комки негашеная известь получить яркий белый свет, называемый внимание, в театрах или оптических («волшебных») фонарях.
  • раньше в платина работает, так как платина плавится только в кислородном пламени^{[нужна цитата ]} и в электропечи.

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 корродированных гаек и болтов, и является повсеместным способом резки черных металлов.

Аппарат

Аппарат, используемый при газовой сварке, состоит в основном из источника кислорода и источника топливного газа (обычно содержащегося в цилиндры ), два давление регуляторы и два гибких шланга (по одному на каждый цилиндр) и горелку. Такой фонарь также можно использовать для пайка и пайка. Цилиндры часто перевозятся в специальных колесных тележка.

Были примеры кислородно-водород режущие наборы с малыми (акваланг -размерные) баллоны с газом, которые носят на спине пользователя в рюкзаке, для спасательных работ и т.п.

Существуют также примеры резаков на жидком топливе, работающем как без давления, так и под давлением, обычно использующих бензин (бензин). 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

Регулятор обеспечивает соответствие давления газа из баллонов требуемому давлению в шланге. Затем скорость потока регулируется оператором с помощью игольчатые клапаны на факеле. 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 первая 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

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 встретить на старом оборудовании), а ацетиленовый (топливный) шланг - красный.^[7] Если сжиженный газ (LPG) топливо, такое как пропан, топливный шланг должен быть оранжевого цвета, что означает, что он совместим с сжиженным газом. LPG повредит несовместимый шланг, включая большинство ацетиленовых шлангов.

Резьбовые соединители на шлангах сделаны руками, 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 гайках.

Газонепроницаемые соединения между гибкими шлангами и жесткими фитингами выполняются обжимными хомуты или же наконечники, часто называемые О-образными зажимами, над зазубринами. Использование хомутов с червячным приводом или Юбилейные клипы строго запрещено в Великобритании и других странах.^[8]

Обратный клапан

Ацетилен не просто воспламеняется; в определенных условиях это взрывной. Хотя он имеет верхний предел воспламеняемости в воздухе 81%,^[9] взрывное разложение ацетилена 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 блокиратор воспоминаний необходим. 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.

Предохранитель воспоминаний предотвращает ударные волны от выхода по потоку, возвращающегося обратно в шланги и попадания в цилиндр, что может привести к его разрыву, поскольку внутри частей оборудования (в частности, в смесителе и паяльной трубе / сопле) имеется некоторое количество топливно-кислородных смесей, которые могут взорваться в случае неправильного отключения оборудования , а ацетилен разлагается при избыточном давлении или температуре. В случае, если волна давления создала утечку после пламегасителя, он останется выключенным, пока кто-нибудь не сбросит его.

Обратный клапан

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

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.

Верхняя горелка - это сварочная горелка, а нижняя - резак.

Сварочная горелка

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

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 бутон розы

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 в конце выглядит как бутон розы. Сварочную горелку можно также использовать для нагрева небольших участков, например заржавевших гаек и болтов.

Инжекторная горелка

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, которое увлекает за собой топливный газ, используя Эффект Вентури.

Топлива

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

Ацетилен

Генератор ацетилена, используемый на Бали в результате реакции карбид кальция с водой. Используется там, где нет ацетиленовых баллонов. Термин «Las Karbit» на индонезийском означает сварку ацетиленом (карбидом).

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 набиты пористыми материалами (например, капок волокно, диатомовая земля, или (ранее) асбест ), затем заполните примерно на 50% ацетон, так как ацетилен растворим в ацетоне. Этот метод необходим, потому что выше 207 кПа (30 фунт-сила / дюйм² ) (абсолютное давление) ацетилен неустойчивый и может взорваться.

Насчитывается около 1700 кПа (250 фунтов на кв. Дюйм) давление в заполненном баке. Ацетилен в сочетании с кислород горит на 3200 ° C до 3500 ° C (от 5800 ° F до 6300 ° F ), самый высокий 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.

Баллоны со сжатым газом, содержащие кислород и газ MAPP.

Бензин

Oxy-бензин Горелки, также известные как кислородно-бензиновые, работают очень хорошо, особенно там, где газовое топливо в баллонах недоступно или его трудно транспортировать на место 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 кислорода под давлением. 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

Водород имеет чистое пламя и подходит для алюминий. 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 высокая, около 2000 ° C для газообразного водорода в воздухе при атмосферном давлении.^[11] и до 2800 ° C при предварительном смешивании с чистым кислородом (оксигидрогеном) в соотношении 2: 1. Водород не используется для сварки сталей и других черных металлов, потому что он вызывает хрупкость водорода.

Для некоторых кислородно-водородных горелок кислород и водород производятся электролиз воды в аппарате, подключенном 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 водяной горелкой, которая иногда используется в небольших горелках, используемых при изготовлении ювелирные украшения и электроника.
• Смешанный кислород и водород забираются из электролизной ячейки и направляются в специальную горелку, предназначенную для предотвращения обратного возгорания. См. Кислородно-водород.

Газ MPS и MAPP

Метилацетилен-пропадиен (MAPP) газ и LPG газ являются 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, которые имеют сравнимую температуру, требуют специальных процедур для безопасной транспортировки и обращения. MPS и MAPP рекомендуются, в частности, для резки, а не для сварки.

31 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

Пропилен используется в производстве при сварке и резке. Режет аналогично пропану. При использовании пропилена чистка наконечника резака требуется редко. Резка с помощью инжекторной горелки часто дает существенное преимущество (см. пропан секции), а не горелку равного давления при использовании пропилена. Многие североамериканские поставщики начали продавать пропилен под собственными торговыми марками, такими как FG2 и Fuel-Max.

Бутан, пропан и смеси бутан / пропан

Бутан, подобно пропан, представляет собой насыщенный углеводород. 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.^{[нужна 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, и, следовательно, с правой горелкой (инжекторный стиль ) может делать резку быстрее и чище, чем ацетилен, и гораздо более полезен для нагрева и гибки, чем ацетилен.

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

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

Роль кислорода

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 кислородно-топливной резке окисление разрезаемого металла (обычно железа) производит почти все тепло, необходимое для «прожигания» заготовки.

Кислород обычно производится в другом месте дистилляция сжиженного воздуха и доставляется к месту сварки в сосудах высокого давления (обычно называемых «резервуарами» или «цилиндрами») под давлением около 21 000 кПа (3 000 фунтов силы / дюйм² = 200 атмосфер). Он также поставляется в виде жидкости в Дьюар типа судов (как и большой Термос jar) в места, где используется большое количество кислорода.

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

Виды пламени

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 монооксид углерода, которые во внешнем конусе соединяются с большим количеством кислорода из окружающего воздуха и горят.

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). Редукционное пламя обычно используется для твердое покрытие 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 более горячее, чем два других пламени, потому что горючие газы не должны будут 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, тогда как более сильно окисляющее пламя используется при сварке плавлением некоторых латуни и бронзы.^[5]

Размер пламени может быть отрегулирован 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

Пламя прикладывается к основному металлу и удерживается до тех пор, пока не образуется небольшая лужа расплавленного металла. Лужа перемещается по пути, где требуется сварной валик. Обычно в лужу добавляют больше металла, когда она перемещается, погружая металл из сварочного стержня или присадочного стержня в лужу расплавленного металла. 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.

Сварка вести или же 'свинец горящий 'было гораздо более распространено в 19 веке для изготовления труб и резервуаров. Требуются большие навыки, но им можно быстро научиться.^[13] В строительстве сегодня свинец мигающий сварной, но припаянный медный фартук гораздо более распространен 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 приводили к несоответствиям до тех пор, пока Сварка 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

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, чтобы оптимизировать пламя от этих альтернативных топливных газов.

Пламя предназначено не для расплавления металла, а для его Температура возгорания.

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.

Пламя горелки с обогащенным кислородом бутаном

Пламя горелки с обогащенным топливом бутаном

Обрезка рельса непосредственно перед заменой рельсов и балласта.

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, для быстрого окисления железа в расплав. оксид железа, производя разрез. Начало резания в середине заготовки называется пробивкой.

Здесь стоит отметить несколько моментов:

• Расход 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. А термическое копье Это инструмент, который также использует быстрое окисление железа для резки практически любого материала.
• Поскольку расплавленный металл вытекает из заготовки, на противоположной стороне заготовки должно быть место для выхода струи. По возможности, куски металла нарезаются 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 почти в два раза выше, чем у станка. бензин -отрезно-шлифовальный станок с приводом. Преимущества резки больших секций очевидны: газокислородная горелка легкая, маленькая, тихая и требует очень небольших усилий в использовании, тогда как газовая горелка отрезной шлифовальный станок тяжелый и шумный, требует значительных усилий оператора и может сильно вибрировать, что приводит к окоченению рук и, возможно, к длительному вибрация белый палец. 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 изготавливать практически любую форму из больших стальных листов дает им надежное будущее в судостроение и во многих других отраслях.

Пропановые горелки обычно используются для резки лома с целью экономии денег, так как СУГ намного дешевле джоуль на джоуль, чем на ацетилен, хотя пропан не дает очень четкого профиля среза ацетилена. Пропан также находит применение в производстве для резки очень больших срезов.

Кислородно-ацетилен может резать только низкие и средниеуглеродистые стали 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 чугун, графит между зернами и форма самих зерен мешают режущему действию резака. Нельзя резать и нержавеющую сталь, потому что материал плохо горит.^[14]

Безопасность

Станция кислородной сварки (держите баллоны и шланги подальше от пламени)

Очки для газовой сварки / резки и защитная каска

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 выше 1 банкомат (15 фунтов на кв. Дюйм) давление. Он нестабилен и разлагается взрывно.
• Правильная вентиляция при сварке поможет избежать сильного химического воздействия.

Важность защиты глаз

Надлежащая защита, такая как сварочные очки следует носить постоянно, 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 на сталелитейных заводах и оставались доступными до 1980-х годов. Однако отсутствие защиты от ударов, ультрафиолетового, инфракрасного и синего света вызывало сильное напряжение глаз и их повреждение. Didymium Очки, разработанные для стеклодувов в 1960-е годы, также были заимствованы, 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

Топливные и кислородные баллоны должны быть надежно и вертикально прикреплены к стене, столбу или переносной тележке. Кислородный баллон особенно опасен, поскольку газ хранится под давлением 21 МПа (3000 фунт-сила / дюйм² = 200 атмосферы ) при полном. 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 системе кислородно-ацетиленовой горелки есть три типа клапаны: клапан бака, 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

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: C₂ЧАС₂ + O₂ → 2СО + Н₂. Вторичная реакция следует, когда монооксид углерода и водород объединяются с большим количеством кислорода, чтобы произвести углекислый газ 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 бериллий, что очень токсичный металл. 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, а алюминий может вызвать болезнь у тех, кто подвергается воздействию.

Чаще встречаются антикоррозионные покрытия на многих металлических компонентах. Цинк, кадмий, и фториды часто используются для защиты утюги и стали из окисляющий. Оцинкованный металлы имеют очень тяжелое цинковое покрытие. Воздействие на оксид цинка пары могут вызвать болезнь под названием "металлическая лихорадка ". Это состояние редко длится дольше 24 часов, но в тяжелых случаях может быть смертельный исход.^[18] Не в отличие от обычных грипп, лихорадка, озноб, тошнота, кашель и утомляемость - частые последствия высокого воздействия оксида цинка.

Воспоминания

Воспоминания это состояние распространения пламени по шлангам системы газокислородной сварки и резки. Чтобы предотвратить такую ​​ситуацию, блокиратор воспоминаний 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.

Смотрите также

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

Рекомендации

Примечания

Библиография

дальнейшее чтение

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

внешняя ссылка

• «Сварка и резка 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 по 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