Sudarea cu flacara de gaze face parte din categoria procedeelor de sudare ce utilizeaza energia termo-chimica. Sursa de energie termica folosita pentru a incalzi local piesele la temperatura de topire o formeaza flacara de gaze.
Cu flacara de gaze se pot suda oteluri nealiate si aliate, fonta cenusie, metalele neferoase si aliajele lor (Al, Cu, Zn, Ni, Mg, Am, Bz etc.) precum si metalele pretioase.
Flacara de sudare oxiacetilenica se formeaza prin aprinderea amestecului gazos compus din gazul combustibil ¬- acetilena - si oxigenul, la iesirea dintr-un arzator.
In conditiile arderii normale o flacara oxiacetilenica prezinta trei zone distincte, figura 2.1 : - nucleul luminos 1 corespunde disocierii acetilenei si inceputului arderii carbonului :
C2H2 + O2 → 2 C + H2 + O2
2 C + H2 + O2 → 2 CO + H2 + 450 000 kJ/kmol
Nucleul are o forma cilindrica si este inconjurat la exterior de un strat de carbon liber incandescent care-i confera luminozitatea caractristica :
- flacara primara 2 este sediul reactiei de ardere primara cu formarea oxidului de carbon si degajarea unei cantitati mari de caldura . Are caracter reducator datorita CO si H2 continute , este conica ca forma imbracand nucleul luminos , se evidentiaza datorita transparentei sale ;
- flacara secundara 3 corespunde arderii complete :
2 CO + H2 + O2 → 2 CO2 + H2O + 850 000 kJ/kmol
cu oxigen din aerul inconjurator. Gazele de ardere completa - CO2 si vaporii de apa ii confera luminozitate , are temperatura mai scazuta decat flacara primara datorita efectului de racire al mediului inconjurator.
Din punct de vedere practic flacara oxiacetilenica este caracterizata de structura si forma sa ; compozitia si proprietatile chimice ; temperatura.
Structura si forma flacarii depinde de raportul volumetric al componentelor amestecului gazos : k = DO2/DC2H2 care in conditiile unei arderi complete trebuie sa fie unitar. Practic in conditiile enuntate, k = 1,1 - 1,2 corespunzator unei presiuni pC2H2 = max. 1,5 daN/cm2 si respectiv pO2 = 5 daN/cm2 .
Daca k = 1,1 - 1,5 flacara este oxidanta, in zonele 1 si 2 predomina oxigenul. Flacara este redusa ca dimensiuni, figura 2.2, a , arde zgomotos, este violeta pe fond albastru, ca nuanta. Este utilizata doar pentru sudarea alamelor.
Daca k = 1,1 - 1,2 flacara este normala, neutra, figura 2.2, b, zonele flacarii sunt perfect delimitate, structura si nuanta flacarii sunt constante. Este flacara cea mai utilizata la sudarea metalelor feroase si neferoase (Ol, Cu, Zn, Ni, etc.) datorita caracterului reducator al flacarii primare si temperaturii inalte.
Daca k = 0,7 - 1,0 flacara este carburanta, figura 2.2 , c, zonele flacarii se intrepatrund, flacara este deformata, lunga, de culoare rosiatica. In zona primara exista carbon , flacara se utilizeaza doar pentru sudarea aluminiului, fontelor si la incarcarea prin sudare.
Temperatura flacarii este una din caracteristicile importante, depinde de compozitia amestecului gazos fiind maxima pentru k = 1,1 - 1,3. Ea variaza in lungul si transversal flacarii in diverse zone, figura 2.3 .
Temperatura maxima apare in flacara primara la cca. 5 - 20 mm de extremitatea nucleului, in functie de debitul de amestec combustibil, variind intre 3100 - 3200 grade C, in functie de puritatea gazelor. Cu toate acestea randamentul tehnic al flacarii este foarte redus ( n = 0,80 - 0,11) datorita dispersiei pronuntate al caldurii flacarii.
La obtinerea flacarii oxiacetilenice se folosesc ca materii prime oxigenul si acetilena.
Oxigenul
Oxigenul este un gaz incolor, transparent, inodor si insipid. Este mai greu decat aerul, 1 m3 de oxigen la 15oC si presiunea atmosferica cantareste 1,38 kg. In conditii de presiune atmosferica obisnuita este gazos. Prin racire la - 180oC se lichefiaza, proprietate folosita la fabricarea sa industriala. Oxigenul lichid este transparent, cu nuanta albastruie.
Oxigenul se fabrica la puritati de 97 % (tip 97), 98 % (tip 98), 99 % (tip 99). Industrial, sunt trei metode de fabricatie :
- metoda chimica, prin descompunerea sarurilor oxizilor ;
- metoda electrochimica, prin electroliza apei ;
- metoda prin distilarea fractionata a aerului lichid, metoda cea mai rapspandita la scara industriala. Metoda se bazeaza pe diferenta de temperaturi de vaporizare intre principalele componente ale aerului lichid (O2 - 183oC ; N2 - 195oC).
Oxigenul se livreaza in stare gazoasa, in butelii si respectiv in stare lichida, in cisterne.
Butelia de oxigen, figura 2.4, contine oxigen comprimat la 147 daN/cm2 si 15oC, capacitatile uzuale fiind de 40 si 50 dcm3. Sunt vopsite in albastru conform STAS 2031-71, cu inscriptia "OXIGEN". Butelia este confectionata din otel carbon de mare rezistenta, iar robinetul ventil din alama conform STAS 2499-71. In scopul simplificarii manipularii buteliilor la un consum mare de gaz se folosesc baterii de butelii, figura 2.5, buteliile fiind montate in cadre triunghiulare.
Oxigenul lichid transportat in cisterne are avantajul deosebit al unui pret de cost scazut al transportului si in greutate mai mica a recipientului pentru transport, proportia fiind de 1 : 10 fata de oxigenul gazos.
Evaporarea oxigenului la locul de intrebuintare se face cu evaporatoare sau gazeificatoare, care pot sa fie calde (medie presiune), sau reci (presiune inalta), figura 2.6.
