Jak se provádí svařování plynem?
Při svařování plynem se tavení okrajů svařovaného produktu a přídavného drátu provádí teplem generovaným spalováním hořlavého plynu smíchaného s kyslíkem. Plynové svařování se používá při výrobě svařovaných výrobků z tenkého ocelového plechu, mědi a slitin hliníku, montáži trubek malých a středních průměrů, při opravách vad litinových a bronzových odlitků a také při různých opravárenských pracích. Plynovým svařováním lze spojit téměř všechny kovy a slitiny, které se v současnosti v průmyslu používají.
Kyslík používaný pro svářečské práce se získává ze vzduchu metodou hlubokého chlazení a dodává se na místo spotřeby v modrých ocelových lahvích s černým nápisem „Kyslík“. Vodní kapacita válce je 40 litrů a při tlaku 15 MPa pojme 6 m 3 plynného kyslíku.
Jako hořlavé plyny lze použít acetylen, vodík, zemní a ropný plyn, benzín a petrolejové páry. Acetylen je nejrozšířenější, protože poskytuje nejvyšší teplotu plamene při spalování v technicky čistém kyslíku, dosahující 3150 o C.
Acetylen (C2Н2) je bezbarvý plyn charakteristického zápachu, vznítí se při 420 o C, stává se výbušným při stlačení nad 0,18 MPa, dále při delším kontaktu s mědí a stříbrem. Acetylen se vyrábí v generátorech acetylenu reakcí karbidu vápníku s vodou:
Acetylen je na místo svařování dodáván v ocelových lahvích o objemu 40 litrů, které obsahují cca 1,9 m 5,5 plynu o maximálním tlaku 3 MPa. Pro zajištění bezpečného skladování a přepravy acetylenu je láhev naplněna porézním aktivním uhlím, které je impregnováno acetonem. 23 objemů acetylenu se rozpustí v jednom objemu acetonu. Válec je natřen bílou barvou a má červený nápis „Acetylén“.
Schéma čerpací stanice poháněné lahvemi je na Obr. 6.1.
K ventilům lahve jsou připevněny plynové reduktory, které jsou navrženy tak, aby snižovaly tlak plynu přicházejícího z lahve do hořáku a udržovaly během provozu konstantní nastavený tlak. Plynové reduktory mají obvykle dva manometry, z nichž jeden měří tlak plynu na vstupu do reduktoru, druhý na výstupu. Reduktory pro různé plyny se liší pouze provedením připojovací části, která odpovídá konstrukci ventilu příslušné láhve a eliminuje chybnou instalaci např. acetylenového reduktoru na kyslíkovou láhev. Skříň převodovky je natřena určitou barvou, například modrou pro kyslík, bílou pro acetylen. Kyslík a acetylen jsou do svařovacího hořáku přiváděny z převodovek speciálními pryžovými hadicemi.
Rýže. 6.1. Schéma plynové svařovací stanice poháněné lahvemi:
1 – svařovací hořák; 2 – ohebná hadice; 3 – převodovka;
4 – válec s acetylenem; 5 – kyslíková láhev
Plynové svařovací hořáky slouží k promíchání kyslíku a acetylenu v požadovaných poměrech, dodání hořlavé směsi na místo svařování a vytvoření koncentrovaného plamene potřebného výkonu. Podle principu činnosti se hořáky dělí na vstřikovací a nevstřikovací (obr. 6.2).
Ve vstřikovacích hořácích dochází k proudění hořlavého plynu (acetylenu) jeho nasáváním proudem kyslíku, který proudící vysokou rychlostí z trysky vstřikovače vytváří podtlak v kanálech, kterými vstupuje acetylen. V tomto případě by měl být tlak kyslíku roven 0,2. 0,4 MPa a tlak acetylenu na vstupu do hořáku může být 0,001. 0,002 MPa. Hořáky tohoto typu mají vyměnitelné hroty s různými průměry výstupních otvorů vstřikovače a náustku, což umožňuje nastavit výkon kyslíko-acetylenového plamene v širokém rozsahu při zachování dostatečně vysoké rychlosti proudění plynu z hořáku. Nejběžnější vstřikovací hořáky „Zvezda“ a GS-3 mají sedm výměnných koncovek (tabulka 6.1).
Vysoce výkonné a víceplamenové hořáky pracující v obtížných podmínkách a při vysokých teplotách jsou obvykle vyráběny bez vstřikování, ve kterých jsou oba plyny – kyslík i acetylen – přiváděny pod stejným tlakem v rozmezí 0,01. 0,15 MPa.
Rýže. 6.2. Schémata acetylenových hořáků:
a – injekce; b – neinjekční;
1 – hlaveň hořáku; 2 – ořech; 3 – hrot; 4 – náustek;
5 – směšovací komora; 6 – vstřikovač;
7 – ventil; 8 – spojovací armatura
Technické vlastnosti vstřikovacích hořáků „Zvezda“ a GS-3
V plameni hořáku se rozlišují tři zóny (obr. 6.3.): jasně zářící kužel (jádro 1), vnitřní redukční zóna 2 a vnější zóna – plamenný hořák 3. V jádru plamene je mnoho nezreagovaného kyslíku; ve vnitřní zóně je acetylen oxidován přiváděným kyslíkem, v hořáku – hoření acetylenu díky kyslíku ve vzduchu. Kov se zahřívá ve vnitřní zóně ve vzdálenosti 2–3 mm od jádra: v tomto místě je teplota plamene maximální.
V závislosti na poměru objemů acetylenu a kyslíku přiváděného do hořáku se mění složení plamene. Pokud je na 1 objem acetylenu přivedeno přibližně 1. 1,2 objemu kyslíku, pak veškerý acetylen zcela shoří a takový plamen se nazývá normální.
Normální plamen se používá pro svařování nízkouhlíkových, nízkolegovaných a vysoce legovaných ocelí, dále mědi, slitin hořčíku, hliníku, zinku, olova atd.
Rýže. 6.3. Struktura svařovacího acetylen-kyslíkového plamene:
1 – jádro; 2 – zóna obnovy; 3 – plamenný hořák
Se zvýšením obsahu kyslíku (O2/S2Н2>1,2) plamen získává namodralý odstín a má špičatý tvar jádra. Tento plamen se nazývá oxidační plamen a lze jej použít pouze při svařování mosazi. V tomto případě přebytek kyslíku tvoří se zinkem obsaženým v mosazi žáruvzdorné oxidy, jejichž film zabraňuje dalšímu odpařování zinku.