Sudarea cu flacara oxiacetilenica

Procedeul foloseste, ca sursa termica de sudare, reactia chimica controlata intre un gaz combustibil in amestec cu oxigenul.

Folosirea gazelor combustibile la sudare este conditionata de urmatorii parametrii de baza:

temperatura maxima a flacarii;

viteza de ardere in amestec cu oxigenul;

densitatea fluxului de caldura;

costul gazelor.

Acetilena, obtinuta din carbura de calciu si apa, este utilizata pe scara larga datorita caracteristicilor superioare.

Pentru sudarea cu flacara oxigaz sunt necesare urmatoarele:

􀂙 gaze combustibile;

􀂙 oxigenul;

􀂙 materiale de adaos;

􀂙 fluxuri sau fondanti de sudare.

1.Gazele combustibile.

Acetilena (C₂H₂)

􀂙 puterea calorica 54410 KJ/m³N;

􀂙 temperatura dezvoltata prin ardere in oxigen 3100-3200 ⁰C;

􀂙 prezinta pericolul de explozie.

Acetilena este in prezent gazul combustibil cel mai utilizat la obtinerea flacarii de gaze in procesele de sudare si procedee conexe. Eficienta extrem de ridicata a acetilenei poate fi explicata foarte simplu: temperatura ridicata a flacarii, energie enorma eliberata la arderea ei si viteza mare de propagare a flacarii, datorate structurii moleculare favorabile. Molecula de acetilena este constituita din doi atomi de carbon legati intre ei printr-o legatura tripla si doi atomi de hidrogen asezati simetric .

Acetilena se obtine prin reactia chimica dintre carbid si apa:

CaC₂ +2H₂O = C₂H₂ + Ca(OH)₂ + Q(caldura)

Carbidul se livreaza in butoaie de tabla inchise ermetic. Acestea se pastreaza in conditii optime de umiditate si temperatura .Carbidul cu granulatie mare se utilizeaza in generatoarele de acetilena,iar carbidul cu granulatie mica in statii de acetilena.In urma reactiei chimice dintre carbid si apa se dezvolta caldura.

Acetilena este solubila, in apa dizolvandu-se un volum de acetilena, in alcool dizolvandu-se cinci volume de acetilena, in acetona dizolvandu-se (2426) volume de acetilena (solubilitatea acetilenei creste cu presiunea si scade cu cresterea temperaturii).

Acetilena dizolvata se produce in statiile de acetilena si se livreaza in butelii. Ea prezinta urmatoarele avantaje:

􀂙 este mai pura;

prezinta mai multa siguranta in exploatare.

Temperatura flacarii joaca un rol important la obtinerea unui transfer de caldura rapid si concentrat pentru incalzirea sau preincalzirea pieselor metalice. Cu cat temperatura flacarii este mai mare cu atat transferul de caldura din flacara spre piesa este mai rapid. In figura de mai jos este prezentata distributia caldurii in axa flacarii oxiacetilenice.

Acetilena este gazul combustibil cu cea mai mare viteza de ardere. Eficienta termica este cu atat mai mare cu cat produselede ardere ating mai rapid suprafata piesei. Aceasta cerinta se impune in cazul materialelor metalice cu conductibilitate termica ridicata (otel, cupru, aluminiu).

Produsul dintre viteza de propagare si caldura eliberata in prima treapta de ardere in conul flacarii este definit ca randamentul specific al flacarii primare. Acestuia i se datoreaza capacitatea de incalzire a flacarii.

Proprietatile deosebite de combustie ale acetilenei o remarca pentru primul loc in tehnologia taierii oxi-gaz, aceasta si pentru ca puterea calorica a gazului combustibil nu este factorul decisiv.

La presiune atmosferica acetilena arde linistit cu o flacara luminoasa. Daca se afla la o anumita presiune, disocierea acetilenei care produce arderea, este exploziva cu degajare de caldura. Disocierea exploziva este precedata de polimerizare, respectiv de asocierea mai multor molecule intr-o molecula gigant nC₂H₂ C_2nH_2n, cu degajarea unei mari cantitati de caldura.

La flacarile oxi-acetilenice, densitatea fluxului caloric este diferit in functie de raportul de amestecare.

Din figura de mai jos reiese ce influenta exercita distanta dintre conul flacarii si metalul de baza, asupra fluxului caloric.

Densitatea fluxului termic al unei flacari pentru diferite amestecuri de acetilena si oxigen.

Gazul metan (C₂H₄)

􀂙 puterea calorica este 35830 KJ/m³N;

􀂙 prin ardere in oxigen dezvolta temperatura de 2000 ⁰C;

􀂙 se utilizeaza pentru sudarea aliajelor usor fuzibile si la taiere.

Hidrogenul (H₂)

􀂙 puterea calorica este 10710 KJ/m³N;

􀂙 prin ardere in oxigen se dezvolta temperatura de 2200 ⁰C;

􀂙 se utilizeaza pentru sudarea aliajelor usor fuzibile si a tablelor subtiri.

Propanul, butanul

􀂙 se utilizeaza la taiere si lipire;

􀂙 puterea calorica este 9000 KJ/m³N;

Vaporii de benzina

􀂙 prin ardere in oxigen se dezvolta temperatura de 2550 ⁰C;

􀂙 se utilizeaza pentru sudarea aliajelor usor fuzibile si la taiere.

Oxigenul(O₂)

Oxigenul se obtine prin distilarea aerului lichid.Este un gaz care intretine arderea.

2.Materiale de adaos.

Pentru formarea cordonului de sudura este necasara prezenta materialelor de adaos. 

Acestea trebuie sa prezinte aceeasi compozitie chimica cu cea a metalului de baza.

Materialul  de adaos se utilizeaza sub forma de sarme, vergele, colaci, fasii de tabla.

Sudarea otelurilor:

􀂙 S₁₀ 0,01% C;

􀂙 S₁₀X puritate deosebita.

Sudarea fontelor:

􀂙 VT-S₃₀ 3-3,5% Si;

􀂙 VT-S₃₆ 3,6-4,8% Si.

Sudarea aluminiului:

􀂙 vergele de aluminiu pentru conductoare,conducte;

􀂙 vergele de aluminiu-cupru pentru duraluminiu;

􀂙 vergele turnate din siluminiu.

Sudarea cuprului:

􀂙 sarma de cupru electrolitic CuE;

􀂙 vergele de cupru-argint.

Sudarea alamei:

􀂙 sarme si vergele din alama.

3.Fluxuri (Fondanti).

Se prezinta sub forma de praf, pasta sau lichide. Au rolul :

􀂙 evita formarea de oxizi in baia de metal topit;

􀂙 separa zgura din baia de metal topit;

􀂙 asigura o racire lenta cordonului de sudura.

Fluxurile au urmatoarele proprietati:

􀂙 sunt usor fuzibile;

􀂙 sunt vascoase in stare topita;

􀂙 dizolva pelicula de oxizi;

􀂙 greutatea specifica este mai mica decat a metalului de baza;

􀂙 nu formeaza produse gazoase.

Fluxurile utilizate sunt:

􀂙 borax 100%: borax 50%.bicarbonat de sodiu 47% si acid sulfuric 3% (pentru sudarea otelurilor);

􀂙 borax 70%,clorura de sodiu 20% si acid boric 10% (sudarea cuprului si a alamei).