Сварочные газовые горелки

Сварочные горелки

Сварочная горелка служит основным инструментом при ручной газовой сварке. В горелке смешивают в нужных количествах кислород и ацетилен. Образующаяся горючая смесь вытекает из канала мундштука горелки с заданной скоростью и, сгорая, дает устойчивое сварочное пламя, ко­торым расплавляют основной а присадочный металл в месте сварки. Горелка служит также для регулирования тепловой мощности пламени путем изменения расхода горю­чего газа и кислорода.

По способу подачи горючего газа применяют два типа конструкций горелок: инжекторные и безинжекторные (рис 38).

Pис. 38. Устройство узла смешении газов в го­релках: л— инжекторной, б — безинжекторной

Инжекторные горелки работают на ацетилене низкого и среднего давлений. Подача ацетилена а смеси­тельную часть (узел смешения) инжекторной горелки осу­ществляется за счет подсоса его струей кислорода, выте­кающего с большой скоростью из отверстия сопла, назы­ваемого инжектором. Процесс подсоса газа более низкого давления струен газа, подводимого под более высоким дав­лением, называется инжекцией,

Схема узла смешения инжекторной горелки показана на рис. 38, а. Кислород под давлением поступает по каналу 1 в сопло инжектора 3. При истечении кислорода с большой скоростью из сопла создается разрежение в канале 2, по ко­торому подсасывается ацетилен. Кислород и ацетилен далее поступают в смесительную камеру 4, имеющую конически расширяющийся канал (диффузор), где смешиваются и образуют горючую смесь, которая по трубке 5 идет в мундштук, образуя на выходе из него при сгорании сварочное пламя.

Схема узла смешения безинжекторной горелки показа­на на рис. 38, 6. В этой горелке кислород по каналу 1 и го­рючий газ (ацетилен) по каналу 2 поступают под одинако­вым давлением в цилиндрический канал смесителя 3, обра­зуют в нем горючую смесь и по трубке 4 направляются в мундштук горелки, по выходе из которого сгорают, образуя сварочное пламя.

Рис 39 Устройство горелок с наконечниками.

Для нормальной работы инжекторной горелки давление поступающего в нее кислорода должно быть 3—4 кгс/см2, ацетилена—от 0,01 до 0,2 кгс/см2 (от 100 до 2000 мм вод. ст.).

В СССР выпускаются универсальные инжекторные сва­рочные горелки «Москва» со сменными наконечниками от N 1 до N 7. Технические данные горелок приведены в табл. 12, а разрезы на рис. 39.

Для сварки металла .малой толщины (0,2—4 мм) приме­няют облегченные горелки ГСМ-53 (горелка сварочная ма­лая) и _Малютка_ с комплектом из наконечников № 0, 1; 2 и 3. Малые горелки имеют вес 360—400 г и рассчитаны на шланги с внутренним диаметром 6 мм.

Таблица 12. Техническая характеристика наконечников сварочных горелок  ГСМ-53 и Москва

К рукоятке (стволу) универсальных горелок можно при­соединять специальные наконечники: многопламенные, для подогрева, для паяния и др. В необходимых случаях приме­няются специальные мощные многопламенные горелки с расходом ацетилена до 12 000 дм3/ч.

 
При свирке металла больших толщин с подогревом (на­пример, чугуна), когда наконечник может сильно нагре­ваться, применяют наконечники HAT с расходом ацетилена от 700 до 4500 дм3/час. Трубка и мундштук этил наконечни­ков покрыты асбестовой оплеткой, заключенной в кожух, что предохраняет их от нагревания теплом свариваемой детали.

При нагревании мундштука инжекторной горелки ин­жектирующее действие струн кислорода, вытекающей из сопла инжектора, ухудшается и количество поступающего в горелку ацетилена уменьшается. Вследствие этого состав горючей смеси изменяется и в ней появляется избыток кисло­рода. Приходится прерывать сварку и охлаждать мундштук. Это свойство инжекторных горелок является их крупным и существенным недостатком, что делает целесообразным замену их безинжекторными горелками.

Безинжекторные горелки, в которых оба газа— кислород и ацетилен — поступают под одинаковым давлени­ем — 0,5—1,0 кгс/см3, обеспечивают постоянный состав горючей смеси даже в самых тяжелых условиях работы, при сильном нагревании наконечника. Поэтому горелки большой мощности и многопламенные горелки, работающие в тяже­лых условиях II при высокой температуре мундштука, пред­почитают делать без инжекторными и снабжают устрой­ствами для водяного охлаждения мундштука.

ВНИИАвтогенмащем разработан комплект аппаратуры равного давления (рис. 40), состоящий из регулятора ДКР, автоматически поддерживающего равные давления кисло­рода и ацетилена, а также безинжекторной горелки ГАР равного давления, имеющей семь наконечников на расходы ацетилена от 50 до 2800 дм3/ч. Наконечник имеет смеси­тельную камеру с двумя калиброванны­ми отверстиями: боковым для ацетиле­на и центральным для кислорода. Кис­лород и ацетилен поступают из регуля­тора в горелку под одинаковыми дав­лениями. Регулирующим газом являет­ся ацетилен, при изменении давления которого регулятор соответственно из­меняет давление кислорода так, что оно всегда остается равным давлению аце­тилена, поступающего в горелку. По­этому состав горючей смеси в горелке остается постоянным, каким он был ус­тановлен при начальной регулировке пламени.

Рис. 40. Схема аппаратуры равного давления. 

Горелки для сварки газа­ми-заменителями ацетилена. Для сварки на газах-заменителях промышленностью выпускались серий­ные горелки с наконечниками НЗП, у которых диаметры каналов мундштука, инжектора и смесительной камеры по­добраны из расчета, чтобы наконечник данного номера обеспечивал такую же тепловую мощность пламени, как н при работе на ацетилене. Однако практика показала целесообразность предвари­тельного подогрева горючей смеси с целью повышения температуры ял име­ни газа-заменителя (предложение Р. Сабирова). Этот принцип использован в ряде конструкций наконечников горелок, нашедших практическое применение.

Горелки "ГЗУ-2-62 и ГЗМ-2-62 конструкции В НИ И Авто­ген мат (рис, 41J выпускают на базе серийных горелок «Москва» и «Малютка» Московского завода кислородного машиностроения. Поступающая по трубке 5 в мундштук 1 горючая смесь пропан-бутан-кислород проходит подогрева­тель 3 и направляется в подогревающую камеру 2, Часть (5—10%) смеси идет в каналы подогревательных сопел 4, образуя дополнительные факелы б, нагревающие смесь в камере 2 до 300—360DC, Подогретая в камере 2 смесь сгорает па выходе из мундштука / ц образует острое, резко очерчен­ное ядро и факел пламени. Температура пламени при этом повышается на 300—330° по сравнению с горелками без подогрева. Подогревающие камеры изготовляют из нержавеющей стали 1Х18Н9Т, таи как латунные быстро выходят из строя вследствие выгорания цинка. Горелками ГЗУ-2-62 можно сваривать пропан-бутано-киелородным пламенем сталь толщиной до 5 мм при всех положениях шва в пространстве а также производить сварку и подогрев чугуна. Вместо пропан-бутана в них можно использовать и другие газы — заменители: метан, природный и городской газы.

Рис. 41. Наконеч­ник горелки ГЗУ-2-62 с подогревающей камерой

При необходимости оснастить подогревателями горелки, выпушенные для ацетилено-кислородиой смеси, следует брать наконечник на два номера больше, чем при сварке на ацетилене металла той же толщины, и ввертывать в него: на один номер больший мундштук и на одни номер меньший инжектор.

Диаметры каналов подогревателя н подогревающей ка­меры берут по данным табл. 13.
Таблица 13 Размеры (мм) каналов подогревателя н подогревающей камеры

П. И. Гаврнлов, на основании своих опытов, рекоменду­ет применять при использовании природного газа (метана) для сварки чугуна наконечники следующей характеристики (табл. 14).

Таблица 14. Характеристика наконечников, применяемых при работе на метане.

П. И. Ковалевым разработаны н испытаны два типа .мундштуков к горелке «Москва» для сварки стали природным газом (рис. 43). Техническая характеристики на­конечника первого типа, снабжен­ного односопловым мундштуком с подогревом газовой смеси (рис. 43), приведена п табл. 15.

К трубке наконечника горелки «Москва» припаивают переходной ниппель {рис. 43, б), в который ввертывается односипловой мунд­штук. В торце ниппеля просверле­ны три канала для подогреватель-нога пламени, греющего снаружи мундштук, ввертываемый в ниппель. 

Наконечник второго типа, снаб­женный многосопловым мундшту­ком для наружного подогрева сварочным пламенем (рис. 43, в), имеет шесть дополнительных ка­налов, расположенных концентрично вокруг центрального (основного) канала. Техническая характеристика та кого нако­нечника приведена ниже.

Puc. 42. Мундштук н наконечникам для сварки чугуна при­родным газом 

Рис. 43. Мундштуки конструкции П. В. Ковалева к наконечни­кам для сварки стали природным газон:

Таблица 15 Техническая характеристика наконечника первого типа конструкции П. И. Ковалева

Сварку стали природным газом производят проволокой-Св-08Г2С и Сл-08ГСт содержащей повышенное количество марганца и кремния в качестве раскислителей. Скорость сварки стали толщиной 3 мм проволокой диаметром 3 мм равна 140—170 мм/мин.

При работе с пропан-бутя но вой смесью в условиях низ­кой окружающей температуры (минус 15—30°С) упругость паров пропапо - бутановой смеси уменьшается и давление газа в баллоне резко падает. Тогда целесообразно приме­нять подогрев баллонов с пропан-бута ном. И. И. Шустровым, Н. И. Калининым, Б. С. Коротких и В. И. Солодовниковым описана конструкции передвижного агрегата, состоя­щего из электрокалорнфера и камеры подогрева (рис. 44). Разность в 20—25° между наружной температурой и тем­пературой в камере подогрева достигается через 20 мин после включения тока.

Рис. 44 Подогреватель для баллонов с пропан-бутаном