Газосварочное ацетилено-кислородное пламя, его структура и свойства. Основные стадии горения газа. Способы газотермической обработки и области их применения.

Газосварочное пламя образуется в результате сгорания ацетилена, смешивающегося в определенных пропорциях с кислородом в сварочных горелках. Газосварочное пламя как ацетилено-кислородное, - является технологически гибким источником тепла, позволяющим регулировать в широких пределах как тепловую мощность, так и химическое воздействие пламени на свариваемый металл. Газосварочное пламя, в частности ацетилено-кислородное, легко может обеспечить прогрев металла без его расплавления, путем регулирования не только мощности, но и расстояния от горелки до нагреваемого металла.

Тепловая мощность газосварочного пламени регулируется количеством горючего, сжигаемого в единицу времени. Это производится сменными наконечниками с различными проходными сечениями каналов для ацетилена, кислорода и их смеси. Наиболее распространенными являются горелки с семью - десятью сменными наконечниками, позволяющими регулировать мощность ацетилено-кислородного пламени от 30 до 3000 л ацетилена в час.

При нагреве металла газосварочным пламенем горячие газы контактируют с поверхностью по некоторой площади - пятну нагрева. Интенсивность ввода тепла в различных участках этой площади различна. Применяемое в сварочных процессах газосварочное пламя получается при сжигании смесей горючих газов с кислородом.

При газовой сварке плавлением газосварочное пламя в значительной степени изолирует области расплавленного при сварке металла от его взаимодействия с воздухом.

Преимущество армирования с нагревом газосварочным пламенем - наличие в пламени зоны восстановительных газов (окислов углерода, водорода), благодаря чему при оснащении жидкая сталь в сварочной ванне и твердый сплав при нагреве защищены от окислительного действия окружающей атмосферы. Недостаток газосварочного нагрева - подача газов под давлением поэтому порошковые сплавы следует применять в специальной оболочке во избежание их выдувания.

Ацетилено - кислородное пламя состоит из трех зон (рис): ядра пламени 1, средней зоны 2 (сварочной) и факела пламени 3. В ядре пламени происходит постепенный нагрев до температуры воспламенения газовой смеси; в сварочной зоне – первая стадия сгорания ацетилена за счет кислорода, поступающего из баллона; в факеле пламени протекает вторая стадия горения ацетилена за счет атмосферного кислорода. Газосварочное пламя называют нормальным, когда соотношение газов О₂/С₂Н₂ равно единице. Таким пламенем сваривается большинство сталей.

Рис. Строение газосварочного пламени

При увеличении содержания кислорода (О₂/С₂Н₂ > 1) пламя приобретает голубоватый оттенок. Это пламя обладает окислительными свойствами и используется только при сварке латуни. При увеличении содержания ацетилена (О₂/С₂Н₂ < 1) пламя становится коптящим и имеет красноватый оттенок. Такое пламя называется науглероживающим и применяют для сварки чугуна и цветных металлов.

Способы газотермической обработки и области их применения.

Газотермическая обработка — это процесс нагрева и переноса конденсированных частиц распыляемого материала газовым или плазменным потоком для формирования на подложке слоя нужного материала. Под общим названием газотермической обработки объединяют следующие методы: газопламенное напыление, высокоскоростное газопламенное напыление, детонационное напыление, плазменное напыление, напыление с оплавлением.

По своей сути газотермическое напыление очень похоже на сварку, отличие заключается в функциональном назначении переносимого материала. Цель сварки — соединение конструкционных элементов сооружений, цель газотермического напыления — защита поверхности от корррозии, износа и т. д.

Следует отметить высокую эффективность применения газотермических покрытий для защиты от коррозии в различных средах (индустриальной, морской, кислотно-щелочной и т.д.), в том числе, от коррозии различных строительных конструкций и резервуаров. Также в комбинации с различными красками и мастиками.

Свойства газотермических покрытий (механические, электрические, теплофизические, оптические и другие) в силу строения и их образования принципиально отличаются, например, от литой структуры металла. Свойства покрытий определяются условиями их формирования. Частицы напыляемого материала размером 5 – 200 мкм, при большинстве способов напыления находясь в расплавленном состоянии, с высокой скоростью 50 – 1000 м/сек ударяются о напыляемую поверхность (подложку) практически холодную. Происходит расплющивание этих частиц и иногда частичное разбрызгивание. При этом они резко охлаждаются со всеми возможными последствиями для формирования кристаллической или аморфной структуры расплющенной частицы. Эти расплющенные частицы наслаиваются друг на друга, образуя чешуйчатую структуру покрытия. Частицы отделены друг от друга окисной плёнкой, которая в ряде случаев образует керамический каркас покрытия. Именно эти особенности формирования и строения газотермических покрытий и определяют их уникальные свойства.

Основное назначение газотермических покрытий для машиностроения можно проиллюстрировать следующими примерами: 1 - Твёрдые подшипники скольжения:

Опоры валков, вал рабочего колеса, ось якоря, износостойкие втулки, лопаточное колесо насоса топлива

2 - Мягкие подшипники скольжения: Бронзовый подшипник, направляющие поршня, опорный сегмент в подшипнике, втулки гидропресса

3 - Поверхности скольжения: Станина токарного станка, кольца и пластины износа

4 - Посадочные места: Прессовая или стяжная посадка, посадкаподшипника, редукторы, высокотемпературные применения, например, в ракетной технике

5 – Кавитация: Кольца износа для гидротурбин, цилиндровые втулки для дизелей, корпуса центробежных насосов