Hegesztési láng 3
A szerkezete és összetétele a hegesztési láng
A láng fémek, mint éghető gázokat elsősorban különböző szénhidrogének, és csak néhány esetben hidrogénatom.
A szerkezet a láng égése során keletkező szénhidrogén oxigénben vagy levegőben jellemzi három zóna:
Az alak, forma és relatív méretei e területek függ az oxigén aránya (VR) és az üzemanyag gáz (Vg) a keverékben, azaz. E. beállítása a láng, azzal jellemezve, hogy egy együttható B = Vc / Vr.
Az égési folyamat zajlik több lépcsőben.
Az első szakasz - előkészítése tüzelőanyag égési - jellemzi a felbomlása az szénhidrogén a végső formája a szén és hidrogén. Például, acetilén bomlási reakció a következő:
A reakciót meggyorsítja a esetében az oxigén jelenléte a keveréket egy szénhidrogénnel. bomlási reakciók lépnek fel benne a láng sejtmagban.
A második égési szakasz jellemzi kialakulását CO és H2. szén-fogása a szétesési oxidált elegyből oxigénnel
A fenti reakció termékeit, összetételének meghatározására a második lángzónában.
Az égési elemi szénrészecskéket izzik, lumineszcencia és megmutatja a határ a láng kernel. Ha az oxigén a éghető keverék elegendő a határ a szabad szén mag már nem.
Elégtelen mennyiségű éghető keverék keresztül tápláljuk be az égő (elsődleges) oxigén (B <1) часть углерода не окислится, и его частицы будут догорать в других частях пламени, уже за счет кислорода воздуха (вторичного кислорода). При взаимодействии пламени с металлом, растворяющим углерод, в этом случае будет происходить науглероживание металла.
Amennyiben felesleges oxigén (B> 1) a második láng égési zóna kezdődik a harmadik szakasz, amely, hogy a képződött CO-ot és H2-részlegesen oxidált CO2 és H2 O.
A második zóna található, közvetlenül mögötte a mag és az ék egy szürkés színű. Amennyiben felesleges oxigén, ez a zóna csökkentett méretű, és egy oxigén hiányt (acetilén feleslegét) látható a mag köré régió fehér színű, ahol a szén égési reakció következtében fellépő atmoszferikus oxigénnel.
Amikor B = 1, a folyamatok oxidációs CO és H2 a harmadik zónában hajtjuk végre rovására oxigén szerinti reakciók levegő:
2CO + 02 -> 2S02 + 136,4 kcal / g-mol;
A égéstermékek levegővel bejutott a lángja, amellyel egy narancssárga-lila árnyalatok B = 1, a sárga-narancssárga árnyalatú B <1 и фиолетовых при B> 1.
A szerkezet diagram és összetételének megváltoztatásával az oxigén-acetilén láng B = 1 ábrán mutatjuk be. 29 és a láng különböző értékei B - ábra. 30. Mindazonáltal, az összetétele a láng, továbbá befolyásolhatja előforduló magas hőmérsékleten, a disszociációs a gázmolekulák (ábra. 31). Például, után azonnal a mag, ahol a legmagasabb hőmérséklet, részleges bomlása molekuláris hidrogént a reakció:
H2 -> 2H - 103,8 kcal / g-mol.
Ezért, a második láng zónában általában más, mint a CO és H2 oxigén és atomos hidrogén. Egy példaszerű összetételét ennek égési zóna abban a pillanatban, amikor p = 1: 60% CO, 20% H2. 20% H, és egy kis mennyiségű (
10 -3 -10 -5%) a szabad oxigén. Kísérleti kiválasztása a gáz, továbbá, jelenlétét mutatja is néhány (körülbelül 8%) mennyiségben nitrogén levegőből.
A láng a feleslegben lévő oxigén (B> 1,3) a második területen, kivéve a CO, H2 és H jelentős mennyiségű C02 és H2 0, és egy nagyobb mennyiségű szabad oxigén. Ez a forró láng zóna (magasabb hőmérséklet, mint amikor B = 1-1,1), ami a további termikus hatása elégetése a CO és H2 a C02 H2 0, és egy nagyobb oxidáló képessége tekintetében a felmelegített és megolvasztott fém.
Amikor oxigénhiány (B <1) во второй зоне пламени не только появляется свободный углерод, но и уменьшается тепловой эффект горения. Так, например, при р = 0,8
Beállítása acetilén láng végezzük megjelenését.
Flame helyettesítő acetilén (különböző szénhidrogének, leggyakrabban propán-bután) alapvetően hasonló acetilén-oxigén és három zónával rendelkezik. Az arányokat az oxigénnek a mennyiségű fűtőgáz, amelyek segítségével a láng normális korrekciók összetételétől függ az éghető gázokat. Ily módon, amikor egy propán-bután keverékek B értéke megközelítőleg egyenlő 3,5.
Jellemzően a láng kiigazítás gáz helyettesítő végzett megjelenésű, sokkal bonyolultabb, mint acetilén, mint a láng zóna kevésbé egyértelmű. A legnehezebb, hogy a kiigazítások megjelenésű hidrogén-oxigén láng, amelynek nincs mag. Ezekben az esetekben a kiigazítást kell végrehajtani, hogy változó területen áramlásmérők.
Kémiai kölcsönhatás a láng, hogy a fém
Kölcsönhatás a fém láng meghatározva tulajdonságait a fém, hőmérséklet, nyomás és összetétele gázfázisú láng. A kompozíció a gáz fázis során megállapított hegesztés lánggal szabályozás. Elméleti szabályozási keret első fejlett A. N. Shashkovym.
Az egyik leggyakoribb folyamatok során fellépő A láng a fém, az oxidációs. Tipikus oxidációs reakció, amikor a hegesztés
2Me + O2 = 2MeO + Q
reakció irányának, t. e. oxidációja (balról jobbra) vagy feloldás-oxid (jobbra) függ a koncentrációja (parciális nyomása) az oxigén a gázfázisban érintkezik a fém, reakció-hőmérséklet és a tulajdonságait az oxid (affinitás fém oxigén szembeni ellenállását határozza meg az oxid, annak stabilitása bomlás ellen disszociációs). Bizonyos körülmények között, például reverzibilis reakciók elérje az egyensúlyt, vagyis. E. A reakció sebessége balról jobbra és jobbról balra egyenlő. A specifikus reakciók (például oxidáció - disszociációs bizonyos fém-oxidok) által meghatározott elérésének egyensúlyi hőmérséklet és összetétele a gázfázisban. Például, a mérleg különböző gázok keveréke, és a vas-oxidok ábrán mutatjuk be. 32. mélyedésbe. 32, és ebből következik, hogy a teljes nyomás 1 kgf / cm 2 vas oxidációs hőmérsékleten az hegfürdő (árnyékolt terület), ha együttműködik keverékével hidrogén és vízgőz nem fordul elő csak abban az esetben a hidrogén tartalom a keverék hatékonysága nagyobb, mint 45% (vol. E . vízgőz kevesebb, mint 55%). Az ilyen hidrogén-oxigén láng nyerhető B = Vc / V = 1/4 a reakcióban:
A láng elégetésével szénhidrogének több komponenseket, és ezért a parciális nyomás szükséges, hogy ne csak a H2 és H2 O, hanem a CO és CO2. Mint a fentiekből kiderül, az acetilén-oxigén lánggal B <1 имеется свободный углерод, в связи с чем может происходить науглероживание металла.
Ha B> 1 a második lángzónában jelenik CO2 és H2O, a megengedett számát, amely (ha nem képződik a hegesztés során a vas FeO), hogy meghatározzuk a maximális érték B.
Tehát, ha elhanyagoljuk a befolyása a parciális nyomások alkalmazásával ábra. 32, akkor lehet számítani, B, ahol a láng lesz az egyensúly FeO:
Figyelembe véve a hatását a parciális nyomások az oxigén és a levegő belépő a láng, a maximális érték a B nem lesz 1,435 és körülbelül 1,3. Így, a vas tekintetében láng B <1 является науглероживающим, а при р> 1.3 - oxidáló. Láng értékekkel V 1 - 1,3, hogy olvadt vas részben redukáló láng és az úgynevezett normál kiigazítás.
A láng> 1.3 csak akkor használható melegítésére szilárd vas vagy acél, kis mennyiségben egyéb elemeket, (például felületi edzés).
Gyorsan oxidálja, amikor FeO kialakulását reakció megy végbe elemeket, amelynek nagyobb az affinitása az oxigén, mint a vas (pl. Al, Si, Mn, Cr, és így tovább.). Ezek könnyen oxidálódnak nemcsak tiszta formában, de mivel a szennyeződések formájában vagy ötvözőelemek vas ötvözetek, és a nagyobb az ötvözet, így nem lesz intenzívebb oxidációt. Ezért, amikor hegesztés ötvözet, különösen közepes és magas ötvözött acélok, bizonyos esetekben, alkalmazható más láng beállítási értékek B, mint amikor hegesztés ötvözetlen acélok. Oxidációja néhány elem, például Al, Ti, Si, stb Általában nem lehetséges, hogy megszüntesse alatt láng kiigazítás. Ezért, például alumínium, magnézium és ezek ötvözetei kell hegeszteni gáz hegesztéssel további védelmet a hegfürdő oxidok alkalmazásával folyósítószerek.
Egyes elemek (Ni, Cu és így tovább.) Kevesebb oxidálódnak, mint a vas és kevésbé oxidált míg acélok, mint dópoló anyag.
Azonban, amikor a hegesztés egy fém egyensúlyi feltételek és a gázfázisban nem kapunk, és ennek eredményeként a kölcsönhatás a láng képezhető a fém-oxidok, amelyek nem egyensúlyi körülmények között képződő.
Mivel oldhatósága megolvadt elemek ezek oxidjai (például, NiO a nikkel) kialakított egy olyan időszakban oxid feloldódik a fürdő nem reagál a redukáló gázok, ami végső soron az oxidációs a varrat medence. A mértékét az oxidáció a kisebb, a kisebb B. Ugyanakkor csökkenő B, a fentiek szerint, a láng jelenik megnövekedett mennyiségű szabad hidrogén, amely hátrányosan érintheti a hegesztés bizonyos fémek.
Ezért, amikor a gáz hegesztési különböző fémek és ötvözetek úgy választjuk aránya az oxigén és az éghető gáz, amely lehetővé teszi, hogy megkapjuk a legkedvezőbb karakter láng kölcsönhatás a nemesfémből.
Hőmérséklet az acetilén-oxigén láng és a láng fűtés a fém
A hőmérséklet az egyik legfontosabb jellemzője a lángot. A magasabb lánghőmérséklet, annál hatékonyabb a folyamatok felmelegíteni és megolvasztani a fém.
Kísérleti vizsgálatok NN Klebanova definíció hőmérsékleten oxigén-acetilén lángot beállításával szokásos kapacitása 500 l / óra során a következő értékeket:
Hasonlóképpen, de egy eltérő karakter eltérés (gradiens), hőmérséklet-változások és a láng a keresztmetszete, csökken láng tengelye a perifériára.
Fűtés a fém okozta sugárzó láng (5-10%), és főként konvektív hőcsere a gázok áramlását és égő őket érintkezve a fémfelületen.
A teljes összeg a hő q (kcal / cm 2 mp) láng adagolhatjuk egységnyi időben keresztül egységnyi területen a fűtött felület egy fém egyenlő
és ahol - hőátadási tényező összegével egyenlő a konvektív együtthatók (ak) és a sugárzási (al) hőt kcal / cm2 · sec · ° C;
Tr - gázáramlás hőmérséklet ° C;
Tm - hőmérsékletét a fém felület ° C
Elméleti számítások a hőeloszlás melegítésekor a fém gázláng kifejlesztett Acad. Tudományos Akadémia a Szovjetunió N. N. Rykalinym és kísérleti tanulmányok M. X. Shorshorovym és AK Nienburg.
Érintkezik a fém felületén láng gázáram, ezáltal egy merőleges az áramlás irányában szimmetrikus a központ fűtési helyszínen (ábra. 34 a).
Eloszlási mintázatát a specifikus hőáram a fűtési hely van ellátva alsó részének vázlata látható. 34 a és fejezhető közelítőleg matematikai képlet:
ahol qr - hőáram bármely ponton A hőpörsenés R távköznyire a központtól cal / cm 2 • sec;
Qmax - maximális fajlagos hőt a láng tengelye fluxus cal / cm 2 mp;
e - a bázis a természetes logaritmus;
R - koncentrációs koefficiens 1 / cm 2.
Abban az esetben, ha a láng tengelye a felületére merőleges a cikk szögben 90 ° - p fűtési helyszínen van húzva a tengely irányában, és elkeskenyedik oldalirányban (34. ábra, b.). A fűtés a láng előtt kernel növekszik, majd egy - csökkenő.
Hőáram-eloszlás a helyszínen fűtési égő a különféle fúvókákkal a lángba merőlegesen ábrán látható. 35.
Ha mozog a láng képest a fém felületén érintkezik a forró gázoknak hideg fémet, és így növeli a hőbevitel egységnyi idő alatt. Az effektív teljesítmény láng növekvő gáz áramlási sebessége is nőtt, de kisebb mértékben, mint az üzemanyag-fogyasztás. Ennek köszönhetően a hatékony. N. D. Ηu növekvő láng lámpa teljesítménye csökken. Ηu érték határozza meg a képlet:
ahol QEF - hőmennyiséget kapott a fém, cal / s;
qn - teljes hőteljesítménye a láng megfelelő LHV üzemanyag (acetilén 12.600 cal / liter).
ahol Va acetilén - áram l / h.
Az eredmények a kísérleti kutatások és QEF ηu hegesztési égők különböző tippeket ábrán mutatjuk be. 36.
A tényleges hatalom a láng a leginkább érintett az üzemanyag-fogyasztást. Azonban, szerepet játszanak, és más paraméterek fűtés üzemmód: a dőlésszög a láng a fémfelülethez, a mozgási sebessége a láng, a kipufogógáz sebessége, az együttható B, a vastagsága a fém, a hő-és egyéb fizikai tulajdonságai.
Mivel a kisebb koncentrációjú hő hatására a fém láng képest az ív természete a hőmérséklet eloszlása a fém a fűtési láng ez sokkal simább, kevésbé gradiens, és a relatív aránya a felhasznált hő hegesztő fém-penetráció csökken.
Teljes penetráció tényező lehet meghatározni a következő képlet
ahol υ - átlagos sebessége az égő cm / sec;
FNP - keresztmetszeti területe a hegesztési varrat a cm 2;
y - tömegszázalékában a fém g / cm3;
Va - acetilén áram l / h.
Változó befejezéséhez. N. D., vastagságától függően a fém különféle égő gázok és éghető gáz kézi hegesztés ábrán látható. 37.
Amint az a rajzból, hogy teljes. N. D. a hegesztési gázok kicsi, és a maradék hőt a elégetett tüzelőanyag magas veszteségeket. Például, amikor oxyacetylene Acélhegesztés vastagságú 3 mm hőveszteség a fűtés a hegesztési varrat zóna körül az elhasználható (fürdő varrat) körülbelül 45%. Növelésével a vastagsága a hegesztési varrat vagy hővezetés komponens folyási fűtési zóna feláldozható növekszik.
Alapvető behatolási fém és ellenőrzik a hegesztési pocsolya van mechanikai hatás a láng elérte a maximális értéket a láng körül. Amikor a hegesztés nagy kapacitású égőkkel egyedi nyomású gáz láng eléri 0,1 kg / cm2.
Gázhegesztő, mivel kisebb a kapacitás és a termikus hatásfok, mint az elektromos ív segítségével főleg acél hegesztés kis vastagságú, öntöttvas és néhány fémekhez. Abban a nagy vastagságú, gáz hegesztés acélt használnak csak azokban az esetekben, amikor valamilyen okból nehéz használni hegesztés.
A fő módja teljesítményének javítása gáz hegesztés egy ésszerű hasznosítását a hőteljesítmény a láng, különösen a kiválasztási és a teljesítmény beállítása, amely lehetővé teszi, hogy szerezzen egy jó hegesztési minőséget növeljük sebességét, valamint a használat bizonyos esetekben a hő kipufogógázok.