Газовая (газокислородная) сварка

Введение

Сваркой называют технологический процесс получения механически неразъемных соединений, характеризующихся непрерывностью структур – непрерывной структурной связью.

Это технологический процесс, с помощью которого изготавливаются все основные конструкции гидротехнических сооружений, паровых и атомных электростанций, автодорожные, городские и железнодорожные мосты, вагоны, наводные и подводные корабли, строительные металлоконструкции, всевозможные подъемные краны и многие другие изделия.

Если некоторое время тому назад конструкции изготавливались в основном из относительно просто сваривающихся материалов, то в настоящее время, наряду с традиционными, для сварных конструкций применяются материалы с весьма различными физическими характеристиками: коррозионно-стойкие и жаропрочные стали и сплавы, никелевые и медные сплавы с особыми свойствами, лёгкие сплавы на алюминиевой о магниевой основах, титановые сплавы, ниобий, тантал и другие металлы и сплавы.

Многообразие свариваемых конструкций и свойств материалов, используемых для изготовления, заставляют применять различные способы сварки, разнообразные сварочные источники теплоты.

Для сварочного нагрева и формирования сварного соединения используются: энергия, преобразованная в тепловую посредством дугового разряда, электронного луча, квантовых генераторов;

джоулево тепло, выделяемое протекающим током по твёрдому или жидкому проводнику; химическая энергия горения, механическая энергия, энергия ультразвука и других источников.

Все эти способы требуют разработки, производства и правильной эксплуатации разнообразного оборудования, в ряде случаев с применением аппаратуры, точно дозирующей энергию, со сложными схемами, иногда с использованием технической электроники и кибернетики.

Разнообразие способов сварки, отраслей промышленности, в которых её используют, свариваемых материалов, видов конструкций и огромные объёмы применения позволяют охарактеризовать технологический процесс сварки, как один из важнейших в металлообработке

Газовая (газокислородная) сварка

При газовой сварке кроме металла, подлежащие сварке, подлежащие сварке, нагреваются до расплавления теплом экзотермической реакции, протекающей в пламени газовой горелки между горючим газом (как правило, ацетиленом) и кислородом (рисунок прилагается). Ацетилен (C₂H₂) получают из карбида кальция при взаимодействии его с водой:

CaC₂ + 2H₂O = C₂H₂ + Ca (OH) ₂

Ацетилен сжигается в смеси с кислородом посредством специальной горелки.

Процесс подготовки ацителено-кислородной смеси к горению и самого горения можно разделить на три стадии:

1-ая стадия: подготовка горючего к сгоранию (распад углерода)

C₂H₂ 2C + H₂ +226 000 кДж/моль

2-ая стадия: образование CO и H₂ (окисление углерода)

C₂H₂ + O2 2C + H₂ + O₂ = 2CO + H₂ + 2472 200 кДж/моль.

3-я стадия: окончательное окисление оксида углерода и водорода:

2CO + O₂ CO₂ +571 000 кДж/моль;

H₂ + 0, 5O₂ H₂O + 142 000 кДж/моль.

Строение пламени при горении ацетилена в смеси с кислородом характеризуется наличием трёх зон: ядра (1), средней зоны (2) и факела (3). Наивысшая температура (2730-2230 ⁰С) имеет место в районе второй зоны. Поэтому при сварке горелку располагют так, чтобы ядро пламени касалось поверхности сварочной ванны.

Газовая горелка применяется как при изготовлении изделий из тонколистовой стали, так и при сварке чугуна (при ремонтных работах) и некоторых цветных металлов и сплавов на их основе.