Типы сварочных пламеней: нейтральное, карборизирующее и окисляющее

Что такое сварочное пламя?

Сварочное пламя нагревает металл или термопласты, плавя их для соединения при остывании. Большинство газосварочных процессов используют кислород-топливную сварку — один из старейших методов (1903 г.). Нужен жидкий топливный газ (ацетилен), смешанный с кислородом для повышения температуры.

Баллоны подключены к горелке шлангами. Открывают клапаны, поджигают газ, регулируют подачу, меняя соотношение газов.

У пламени несколько зон (конусов). Внутренний конус — самый горячий, там смешиваются ацетилен и кислород. Внешний конус холоднее, обогащается кислородом из воздуха, называется внешней оболочкой.

Три типа сварочных пламеней

• Нейтральное пламя — синхронизированная смесь топлива и кислорода по объему.
• Карборизирующее пламя — избыток топлива.
• Окисляющее пламя — избыток кислорода.

1. Нейтральное пламя

Равные объемы кислорода и топлива. Полное сгорание, без химического влияния на металл. Основное для сварки мягкой стали, нержавейки, чугуна. Мало дыма.

Две зоны: внутренняя белая (~3100°C), внешняя синяя (~1275°C).

2. Карборизирующее пламя

Избыток топливного газа. Химически реагирует с металлом, образуя карбиды. Не для металлов, поглощающих углерод. Дымное, тихое пламя. Три зоны: внутренняя белая, промежуточная красная, внешняя синяя. Температура внутреннего конуса ~2900°C. Для среднеуглеродистой стали, никеля.

3. Окисляющее пламя

При уменьшении ацетилена или увеличении кислорода внутренний конус сужается, исчезает перышко. Горячее нейтрального, две четкие зоны. Внутренняя ярко-белая ~3300°C, внешняя синяя. Для кислородосвободных медных сплавов (латунь, бронза).

Какой газ выбрать для идеального пламени?

Ацетилен — самый популярный, но не единственный. Альтернативы: MAPP и водород. У ацетилена «тройная связь» углерода — при разрыве выделяется энергия, давая высокую температуру. Другие газы поглощают энергию при разрыве связей. Ацетилен меньше окисляющий, но легко воспламеняется.

MAPP — безопаснее: сжиженный нефтяной газ (пропан + ацетилен). Меньшие баллоны, выше температура воспламенения, работает под высоким давлением. Минус — ниже температура пламени. Не для большинства сталей, подходит для алюминия. Водород тоже хорошо паяет алюминий, но низкие температуры и высокие давления.

Если не паяете алюминий — оставайтесь на ацетилене. Низкие температуры MAPP и водорода не сплавляют твердые металлы. Зато MAPP и водород популярны для газорезки (чистый разрез под высоким давлением) и для нагрева, гибки, пайки.

Типичные соотношения для оксиацетиленовых пламеней

Нейтральное — равная смесь. Карборизирующее — меньше кислорода, окисляющее — больше. Начинать всегда с нейтрального. Карборизирующее и окисляющее создаются увеличением ацетилена или кислорода после получения нейтрального.

Отношение O₂/C₂H₂ (примерные):

• Карборизирующее: 0.8–1.0
• Нейтральное: 1.0 (равные)
• Окисляющее: 1.0–2.5

Увеличивая ацетилен, растягивают перышко до 2–3 длин внутреннего конуса. Неполное сгорание снижает температуру. Для окисляющего — увеличивают кислород: внутренний конус уменьшается до ~1/4, слышен свист.

Как получить нейтральное пламя для газосварки

Нейтральное — отправная точка. Регуляторы на баллонах (два манометра: остаточное и рабочее давление). Винт регулятора меняет рабочее давление.

Перед розжигом отойдите от регуляторов, медленно откройте кислород, потом ацетилен. Настройте давление.

С давлением на регуляторах: откройте клапан ацетилена на 1/4 оборота, поджгите. Медленно откройте кислород до появления трех зон: внутренний конус, перышко ацетилена, внешняя оболочка. Продолжайте открывать кислород до исчезновения перышка в конусе — нейтральное пламя готово.

Для карборизирующего: медленно откройте ацетилен до перышка 2–3 длины конуса. Для окисляющего: увеличьте кислород до конуса ~1/4 исходного, появится свист.