Sudarea cu Flacăra de Gaze

Cap. I MEMORIU EXPLICATIV

1.1 Flacara de sudare

La procedeul de sudare cu flacără de gaze, sursa termică pentru încălzirea locală a pieselor de îmbinat o formează flacăra generată de un gaz combustibil, care, în amestec cu oxigenul, formează flacăra de sudare. In cazul metalelor şi aliajelor cu temperaturi joase de topire, în locul oxigenului poate fi folosit şi aerul. Gazul combustibil cel mai folosit este acetilena, datorită faptului că aceasta dezvoltă în amestec cu oxigenul pur o temperatură înaltă, de circa 3170°C. Pot fi, de asemenea, folosite si alte gaze (gazele naturale, vaporii de gaze lichefiate, hidrogenul etc.) sau vaporii de lichide, combustibile (benzina, petrolul etc.), care, în ames¬tec cu oxigenul, dau flăcării temperaturi mai joase, variind între 1900 şi 2500°C.

Pentru obţinerea flăcării de sudare se folosesc suflaiuri (arzătoare), în care se produce amestecul de gaz şi oxigen ce se aprinde la ieşirea din suflai. Pentru sudare, flacăra se reglează astfel încît proporţia de oxigen faţă de acetilena să fie în care caz amestecul este normal şi flacăra neutră. După reglarea flăcării se formează patru zone su¬prapuse, care se întrepătrund.

Prima zonă foarte redusă, abia vizibilă, la ieşirea din suflai, formată din amestec de acetilena şi oxigen, este înconjurată de o zonă de forma unui con, conţinînd carbon incandescent care luminează alb orbitor, numită conul luminos. Urmează o zonă suficient de mare, care nu este vizibilă; aici se produce arderea acetilenei cu oxigenul, în urma reacţiei formîndu-se hidrogen şi oxid de carbon.

Aceasta este zona reducătoare a flăcării, care degajează o mare cantitate de căldură.

Această zonă a flăcării, în care s-a format amestecul 2CO + H2, are temperatura cea mai înaltă, de 3100-3200°C, şi este întunecată.

Ea are o acţiune reducătoare asupra oxizilor de fier formaţi în baia de sudură, care sînt reduşi la fier, conform relaţiilor:

FeO+CO=Fe+CO2

FeO+H2=Fe+ H2O

Tot în această zonă se disociază parţial H2 în 2H, cu o acţiune şi mai energic reducătoare decît H2. În funcţie de mărimea flăcării, adică a suflaiului, zona reducătoare are o lungime pe direcţia axială de 2-8 mm. În această zonă se aşează piesele de sudat Ia o distanţă de 2-5 mm de la vîrful nucleului luminos. Această importantă zonă a flăcării este nu¬mită zonă primară a flăcării, deoarece în ea se degajă prima parte a căl¬durii flăcării. La acetilenă şi hidrogen, din puterea calorică totală a ga¬zului în această zonă se degajează peste 40%.

În ultima zonă, numită şi flacără secundară sau de împrăştiere, se produc arderile cu oxigenul din aer; are loc arderea completă a compuşi-lor (CO şi H2) formaţi în zona reducătoare, conform reacţiei:

2CO + H2 + 1,5O=2CO2+H2O

În această zonă, temperatura scade cu distanţa de la vîrful nucleu¬lui luminos. În figura 4.1,anexa 1 este reprezentată flacăra oxiacetilenică cu cele patru zone ale ei şi variaţia temperaturii de-a lungul axei flăcării. Căl¬dura totală a flăcării Qf se determină cu relaţia:

Qf = 3,5∙4,1868∙103VC2H2, [J]

în care:

VC2H2 este debitul de acetilenă, l/h.

În cazul cînd raportul de amestec este sub 1,1, nucleul luminos se măreşte, iar flacăra devine carburantă(fig.4.2,b,anexa1). Flacăra carburantă se foloseşte cînd este necesar să se obţină o topire foarte superfi¬cială a pieselor. Daca raportul depăşeşte valoarea de 1,2 nucleul luminos se oxidează şi flacăra devine oxidantă(fig.4.2,c,anexa 1). În acest caz, temperatura flăcării creşte. Flacăra oxidantă este folosită la sudarea ala¬mei, la tăiere etc.

În cazul flăcărilor formate din amestec de oxigen cu alte gaze, zonele flăcării nu mai sînt atît de clar conturate ca la flacăra oxiacetile-nică, deoarece celelalte gaze combustibile conţin cantităţi reduse de carbon sau nu conţin carbon, cum este de exemplu hidrogenul; în acest caz nu se mai produce incandescenţa particulelor de carbon care conturează nucleul luminos.