2.3. Ömlesztő hegesztések

2.3.1. Lánghegesztés

Minden ömlesztő hegesztési eljárásban koncentrált hőhatással kell dolgozni, hogy a hegesztendő felületek rövid idő alatt, vékony rétegben olvadjanak meg. Ilyen koncentrált hőhatást lehet elérni, ha valamilyen éghető gázt oxigénnel keverve égetnek el erre alkalmas berendezéssel. Az égő gáz lehet hidrogén, acetilén, propán bután, világítógáz stb. Az égető berendezés a hegesztőpisztoly. Éghető gázként általában acetilént alkalmaznak. A hegesztést végezhetjük fejlesztőből nyert, vagy palackban tárolt acetilénnel.

2.27. ábra

1 gázfejlesztő, 2 nedves tisztító, 3 száraz tisztító, 4 gázgyűjtő, 5 vízzár, 6 oxigénpalack, 7 reduktor, 8 hegesztőpisztoly.

A gázfejlesztőből kapott acetilénnel való hegesztés vázlatát szemlélteti a 2.27. ábra. Eszerint a gázfejlesztőből az acetilén a nedves tisztítóba jut, ahol a vízen átbuborékolva lehűl, és a vízben oldódó szennyezőktől megtisztul. Innen a gáz a száraz tisztítóba áramlik, ahol a vízben nem oldódó szennyezőktől is megtisztul, így a gázgyűjtőbe már tiszta gázként kerül. Innen a gáz a vízzáron át a gázégőbe (hegesztőpisztolyba) áramlik, ahol az oxigénnel keveredve elég. Az oxigént a palackból nyomáscsökkentő szelepen (reduktoron) át vezetik az égőbe.

2.28. ábra

A palackozott gázzal végzett hegesztés vázlatát a 2.28. ábra szemlélteti. A palackozott acetilén gázt dissous-gáznak nevezik. Mind az éghető gázt, mind az oxigént nyomáscsökkentő szelepen át vezetik az égőbe.

Az éghető gáz levegővel keverve is elégethető, ilyenkor azonban a láng hőmérséklete sokkal kisebb, mintha ugyanezt a gázt oxigénnel keverve égetjük el. Így például az acetilén-levegő keverék elégetésekor a láng hőmérséklete kb. 2200 °C, az acetilén-oxigén keverék lángjának hőmérséklete pedig kb. 3200 °C. Ez a nagy különbség a levegőben lévő nitrogénnel magyarázható.

Az acetilén elégetésekor lejátszódó kémiai reakció egyenlete:

A tökéletes égéskor tehát 1 m3 acetilénhez 2,5 m3 oxigénre (vagy 12,5 m3 levegőre) van szükség. Az égőben (a hegesztőpisztolyban) azonban az acetilén csak körülbelül egyenlő mennyiségű oxigénnel keveredik, ezét a folyamat elején tökéletlen égéssel számolhatunk:

A tökéletlen égés akkor válik tökéletessé, amikor a levegő oxigéntartalma is részt vesz az égésben:

Ezek szerint tehát attól függően, hogy az éghető gázhoz mennyi oxigént vezetünk, az égés lehet tökéletes vagy tökéletlen. Tökéletlen égéskor a lángban még el nem égett gázokat találunk, amelyek a lángot körülvevő levegőből oxigént vonnak el. Az ilyen lángot redukáló lángnak nevezzük. Ha viszont a lángban a szükségesnél több az oxigén, akkor oxidáló lángról beszélünk. Az ilyen oxidáló láng csaknem minden anyag hegesztésekor káros, mert a hegesztés helyén az oxigénfelesleget átadja a heganyagnak. Ugyancsak káros vegyi hatást fejt ki a láng akkor is, ha felesleges éghető gáz van benne. Ha például a lángban acetilén felesleg van, akkor az acetilén szétbomlik karbonra és hidrogénre. A szabaddá váló karbon bediffundál a folyékony acélba, tehát az acetiléndús lángnak karbondúsító hatása van.

Semleges lángról akkor beszélünk, ha a heganyagra semmiféle vegyi hatást nem fejt ki. Ilyen lángot az égőgáz és az oxigén helyes keverési arányának beállításával lehet biztosítani. A semleges láng keverési aránya elméletileg 1:1, azaz 1 m3 gázhoz 1 m3 szükséges, mivel a tökéletes égéshez szükséges 2,5 m3 oxigén a hiányzó 1,5 m3-t a környező levegőből veszi fel. Ez az oxigén mennyiség kb. 7,2 m3 levegőnek felel meg, ezért a zárt helyen végzett hegesztéskor a megfelelő szellőzésről gondoskodni kell. A gyakorlatban az elméleti 1:1 arány helyett az acetilén-oxigén aránya 1:1,1.

Az acetilén és az oxigén helyes keverési arányára a hegesztés egész időtartama alatt ügyelni kell. A láng beállítását hegesztés közben állandóan figyelemmel kell kísérni, és szükség esetén újból be kell szabályozni.

A semleges lángot úgy lehet legbiztosabban beszabályozni, ha a lángot először acetiléndússá tesszük, majd az égő szelepeinek lassú állításával addig változtatjuk a keverési arányt, amíg a lángmag éles határvonalai elő nem tűnnek, és a pillangó el nem tűnik. A helyesen beszabályozott láng vázlatát szemlélteti a 2.29. ábra.

2.29. ábra

Semleges lánggal kell hegeszteni a következő anyagokat: acél, acélöntvény, rozsda- és hőálló acél, temperöntvény, vörösréz, bronz, nikkel, horgany, ólom, alumínium és alumíniumötvözetek.

Acetiléndús lángot kell használni öntöttvas gázhegesztésekor és minden olyan esetben, amikor nagy karbontartalmú kemény, feltöltőhegesztésre alkalmas acélpálcával hegesztenek. Nagy karbontartalmú acélok hegesztésekor is indokolt acetiléndús láng alkalmazása, mert az oxigénfelesleg a hegesztés helyén nemkívánatos dekarbonizációt, azaz az acél karbontartalmának elégését okozhatja.

Oxigéndús lánggal egyedül a sárgaréz hegeszthető. Ilyenkor az ömledéken horganyoxid hártya képződik, amely a továbbiakban megakadályozza a könnyen párolgó horgany elgőzölgését.

Mivel a semleges láng magjában még el nem égett acetilén és oxigén van jelen, ha a lángmagot belemártjuk az ömledékbe, ugyanazokkal a hátrányokkal találkozunk, mint amikor acetiléndús, illetve oxigéndús lánggal dolgozunk, Ezért az égőt mindig úgy kell tartani, hogy a lángmag széle a hegesztett felülettől egy meghatározott távolságra legyen. Ez a távolság a láng nagyságától függően 2...5 mm.

A helyes keverési arány beszabályozása mellett nagyon fontos a láng erősségének helyes beállítása, ami nagyon sok tényezőtől függ. Függ elsősorban az alapanyag vastagságától, kémiai összetételétől, olvadáspontjától, hővezető képességétől stb. Gyakorlatilag ez azt jelenti, hogy adott esetben a keverőszárat cserélni kell, mert egy bizonyos keverőszárral a lángerősséget csak szűk határok között lehet változtatni.

A láng erősségének a változtatásakor mindig figyelembe kell venni a keverék kiáramlási sebességét és a láng égési sebességét. Túlzottan nagy kiáramlási sebesség elfújja a lángot, ha viszont a kiáramlási sebesség sokkal kisebb, mint az égési sebesség, akkor a láng visszacsap, azaz az égés a keverőcső belseje felé indul meg. Megfelelően nagy kiáramlási sebességgel lehet biztosítani kemény lángot, kis sebesség mellett kapjuk a lágy lángot.

A hegesztés gazdaságossága megkívánja, hogy a lángerősséget addig a határig növeljük, amíg a kötés minősége még azt megengedi. Az erre vonatkozó hegesztési kísérletek alapján megállapítható, hogy ugyanannál az anyagnál azonos hegesztési technológiával végzett kötéshez szükséges lángerősség egyenesen arányos a lemezvastagsággal.

Ha ki akarjuk számítani adott varrathoz és anyagminőséghez szükséges acetilén mennyiségét, ismernünk kell az egységnyi lemezvastagsághoz egységnyi idő alatt szükséges gáz mennyiségét. Ezt a gázmennyiséget fajlagos lángerősségnek nevezzük (liter/óra·mm).

Számos kísérlet és tapasztalat alapján az optimális fajlagos lángerősség értékei a következők:

Acélhoz | 100...130 l/h · mm
Öntöttvashoz | 150 l/h · mm
Vörösrézhez | 200 l/h · mm
Sárgarézhez, bronzhoz | 100 l/h · mm
Alumíniumhoz | 100 l/h · mm
Nikkelhez | 120 l/h · mm

Az acélhoz megadott kisebb érték az úgynevezett balrahegesztésre, a nagyobb érték pedig a jobbrahegesztésre vonatkozik.

Balrahegesztésnek nevezzük azt a módszert, amikor a haladás irányát tekintve elől halad a hegesztőpálca, és ezt követi a hegesztőégő.

Jobbrahegesztéskor az égő halad elöl, és ezt követi a hegesztőpálca. Jobbrahegesztéskor a pálca és az alapanyag egybeolvasztása ugyan jóval biztosabb és könnyebb, de a varrat felülete durvább, mint balrahegesztéskor, és az alapanyagból a varratba való átmenet meredekebb.

A kétféle - mártogató és ívelő - balrahegesztés és a jobbrahegesztés vázlatát a 2.30. ábra szemlélteti.

2.30. ábra

A balrahegesztés vagy a jobbrahegesztés megválasztásakor a gazdasági mutatókat mindig figyelembe kell venni. Az elvégzett széleskörű vizsgálatok mind egyértelműbbé teszik, hogy már vékony lemezek hegesztésekor is gazdaságosabb lehet a jobbrahegesztés. A 4 mm-nél vastagabb acéllemezek hegesztésekor viszont minden esetben gazdaságosabb. Öntöttvas, vörösréz, sárgaréz, alumínium, horgany, ólom stb. lánghegesztésekor ellenben a lemezvastagságtól függetlenül mindig balrahegesztést kell alkalmazni.

A gazdaságosság megítélésekor elsősorban a munkaidőszükségletet, a hegesztőhuzal fogyasztást és a gázfogyasztást kell figyelembe venni. Jobbrahegesztéskor a töltőanyagmegtakarítás a balrahegesztéshez viszonyítva kb. 25-40%. Ez annak az eredménye, hogy balrahegesztéskor a tökéletes kötés elérése érdekében a lemezszéleket 45°-os szögben kell leélezni, mert a lemez felett mozgó hegesztőégő lángja csak így éri el az alsó lemezszéleket is. Balrahegesztéskor mindig számolni kell azzal a veszéllyel, hogy a hegesztő nem tudja szemmel követni a tökéletes átolvasztást, mert az égő lángja a legpontosabb lángbeszabályozás mellett is előre fújja a gyorsabban olvadó pálcaanyagot a még meg nem olvadt alapanyagra. Mivel balrahegesztéskor a varratban lévő esetleges kötéshibát nem lehet közvetlenül megállapítani, a biztonság fokozása érdekében célszerű a varratokat utánhegeszteni. Ez a művelet viszont igen nagy idő- és költségtöbbletet jelent.

Balrahegesztéskor a kötés biztonságát javítani lehet, ha a lemezeket nem vízszintes síkban, hanem a haladás irányában kb. 25°-os, de legfeljebb 45°-os szögben megemelve hegesztik. Ilyen helyzetben ugyanis az olvadó töltőanyag a lánggal szemben folyik, és így bizonyos mértékben csökkenti a láng fúvóhatását. A hegesztőégő és a hegesztőpálca ilyenkor is 60-70°-os szöget zár be az alapanyaggal.

Jobbrahegesztéskor a láng halad elől, így a leolvadó pálcaanyagot nem előre, hanem hátrafelé, az ömledékre fújja. Ezzel megszűnik három olyan hibaforrás, amellyel a balrahegesztéskor számolnunk kell. Az egyik hibaforrás a bizonytalan átolvasztás, a másik a leolvadó pálcaanyag és a még teljesen meg nem olvadt alapanyag közti rossz kötés lehetősége, és végül a balrahegesztés lángja mögött levő kész varrat túl gyors dermedése.

Jobbrahegesztéskor a lángot egyenes vonalban kell vezetni, és a varratmélység felső harmadában mozgó lángot úgy kell tartani, hogy tengelye az ömledék alsó tövére irányuljon. Ilyenkor a lángmag alatt az ömledék tövében egy körteszerű kibővülés keletkezik, amit alapnyílásnak nevezünk. Ez az alapnyílás jelzi a teljes átolvadást. A hegesztőnek tehát arra kell ügyelnie, hogy ez az alapnyílás mindig meglegyen, és a kibővülés valamivel nagyobb legyen, mint a lemezek között hagyott hézag. A helyesen hegesztett lemezen a varratdudor kb. 1...1,5 mm, az alsó dudor pedig 1...2 mm, tehát jobbrahegesztéskor a varrat vastagsága kb. 10...20%-kal nagyobb a lemez vastagságánál.

Az acetilén előállítása
Az acetilén kalciumkarbid és víz egymásra hatásából keletkezik:

A reakcióegyenlet alapján kiszámítható az elméletileg képződő acetilén mennyisége (64 kg karbidból 22 410 liter acetilén fejlődik, tehát 1 kg-ból 350 l). Az elméleti gázfejlesztéssel szemben a gyakorlatban csak 250-300 liter acetilént lehet 1 kg kalciumkarbidból előállítani, miközben 1,7 GJ hő fejlődik. Ezt a különbséget a karbid ingadozó minősége, a tökéletlen elgázosítás és a tömítetlenségi veszteségek okozzák.

A fejleszthető gáz mennyisége nagymértékben függ a karbid szemnagyságától. Nagyobb szemnagyságú karbid több gáz fejlesztésére alkalmas. A nagy szemcsék viszont lassabban reagálnak a vízzel, így a gázfejlesztés sebessége annál kisebb, minél nagyobbak a karbidszemcsék. Ezért az egyes gázfejlesztő típusokat meghatározott szemcsenagysághoz készítik, amelyeket csak ilyen szemcsemérettel szabad üzemeltetni. Általában a hegesztéshez használt gázfejlesztőben a 25...80 mm szemnagyságú kalciumkarbid használható fel.

Mivel az acetilénfejlesztés egyben hőfejlesztő folyamat is, ezért szállításkor és tároláskor gondosan ügyelni kell arra, hogy víz ne érhesse a karbidot, mert a túlmelegedés miatt tűzveszély is fennállhat.

Az acetiléngáz előállítására használt készülékeket a gáz nyomása szerint három csoportra oszthatjuk:

- kisnyomású (1...10 kPa),
- középnyomású (10...150 kPa),
- nagynyomású (150 kPa-tól).

Szerkezeti szempontból két alaptípusba soroljuk a berendezéseket:

- a karbidot adagolják a vízbe,
- a vizet adagolják a karbidhoz.

A karbidadagoló rendszerrel működő készülék elvi vázlatát a 2.31/a. ábra szemlélteti. A gázfejlesztő egy nagy tartály, amely bizonyos magasságig vízzel van megtöltve. A karbid adagolása az l jelű lapátkerékkel történik az a jelű tárolóból. A gáz elvezetése az e csövön át történik. A c rostélyon melléktermékként keletkező kalciumhidroxid a rostélyon áthullik, a tartály alján összegyűlik, ahonnan a d csapolónyíláson keresztül időről időre eltávolítható.

a) | b)

2.31. ábra

A vízadagolású gázfejlesztő vázlatát a b) ábra mutatja. A D tartályban elhelyezett karbidra a C csövön át lehet az A tartályból vizet ereszteni. A fejlődő gáz az E csövön jut a gázharangba, ahonnan a G csövön keresztül halad a tisztító berendezésbe. Ha fogyasztás nincs, és a gáz tovább fejlődik, akkor az F gázharang a fejlődött gáz térfogatának megfelelően emelkedni fog. A túlzott gázképződés megakadályozására a H kar a J ellensúly segítségével elzárja a B vízcsapot, tehát megszünteti a további gázképződést. A túl gyors gázképződés elkerülésére a D tartályt rekeszekkel több részre osztják, így a víz csak a karbid egy részével reagálhat.

Palackgázok
A hegesztéshez szükséges oxigént többnyire palackozott formában használják fel. Ugyancsak palackozva használják az acetilént is dissous-gáz formájában.

Az acetilén közvetlenül nem palackozható, mivel 2 bar nyomáson felül robbanásszerűen elbomlik. Az acetilént néhány folyadék nagyon jól elnyeli, különösen az aceton alkalmas erre a célra. Az aceton 1 bar nyomáson és 15 °C-on literenként kb. 24 liter acetilént képes elnyelni. Gázoldó képessége a nyomással közel egyenes arányban növekszik. Az acetonban elnyeletett acetilént rendszerint 15 bar nyomással sajtolják be a palackba, tehát 1 liter acetonban kereken 360 liter acetilént lehet elnyeletni. Kb. 10 bar nyomásnál azonban az acetonban oldott acetilén is robbanásra hajlamos, ha diónagyságnál nagyobb üregben gyűlik össze. A dissous-gáz befogadására szolgáló palackok belsejét ezért valamilyen porózus masszával töltik ki, amely magába szívja a gázzal telített acetont. A porózus anyag általában kovaföld, azbeszt, cement és faszén keverékéből áll. Egy dissous-gázpalack vázlatos szerkezetét mutatja a 2.32. ábra.

2.32. ábra

A tartály belsejét az ábrától eltérően természetesen egyenletesen elosztva tölti ki a töltőanyag, a szemléletesség kedvéért azonban a töltőanyagot összetömörítve a tartály aljára rajzoltuk. Mivel a porózus töltőanyagnak kereken 80%-a likacstérfogat, a tömörnek tekinthető töltőanyag 20%. A töltőanyag likacsait sem lehet azonban teljesen acetonnal kitölteni, mert az aceton térfogata az acetilén felvételekor megnő. Mialatt egy liter aceton 15 bar nyomáson 360 liter acetilént elnyel, térfogata 80%-kal megnő. A palackban lévő aceton térfogatát ezért csak a tartálytérfogat 40%-ának veszik. Ez a térfogat az acetilén elnyelésekor 80%-kal, vagyis a tartálytérfogat 32%-ával megnő. A szilárd töltőanyag (20%), az aceton (40%) és az acetilén elnyelésekor előálló térfogatnövekedés (32%) összege tehát a tartálytérfogat 92%-a. A fennmaradó 8%-os térre azért van szükség, hogy a hőmérséklet emelkedésekor a gáznyomás a még biztonságos érték alatt maradjon.

A dissous-gáz előnye a gázfejlesztőkkel szemben az, hogy kezelése sokkal kényelmesebb, a palackok könnyen szállíthatók. Hátránya viszont, hogy drágább. Egy dissous-gázpalackból, amelyben kb. 5700 liter acetilén tárolható, óránként 1000...1200 liter gázt lehet kivenni. Ennél nagyobb gázkivétel nem ajánlatos, mert a gyors gázfelszabadulás következtében az acetilén acetont is magával ragadhat. Nagyobb gázkivételkor célszerű több palackot egymással összekötni, arra azonban ügyeljünk, hogy az összekötő vezeték ne rézből készüljön, mert az acetilén a rézzel igen robbanékony rézacetilén vegyületet képez.

Üzem közben nem szabad a palackot a töltési hőmérsékletnél lényegesen nagyobb hőmérsékleten használni. Ha például a palackot nyári napfényen vagy kemence mellett tartjuk, hőmérséklete könnyen elérheti a 40 °C-ot. Ebben az esetben a frissen töltött oxigén palackgáz nyomása az eredeti 150 bar-ról mintegy 160 bar-ra emelkedik. A meg nem engedett mértékű nyomásemelkedés elkerülése érdekében a gázpalackokat szigorúan tilos a szokásos üzemi hőmérsékletnél lényegesen nagyobb hőmérsékleten tárolni vagy felhasználni.

Hegesztőégők
A tartályokból, illetve a gázfejlesztőkből vezetékeken áramló gázok a hegesztőégőbe, azaz hegesztőpisztolyba kerülnek. A hegesztőégőnek biztosítania kell a gázok jó keveredését, továbbá egy pontra irányuló koncentrált lángképet kell adnia.

A hegesztőpisztolyok elvileg két csoportba oszthatók aszerint, hogy az égőgáz kisnyomású vagy nagynyomású.

A kisnyomású hegesztőpisztolyba az égőgázt az oxigén szívóhatásával kell bejuttatni, mert a gáznyomás nem elég ahhoz, hogy a pisztolyba elegendő gáz jusson. Az égőfej nyílásánál a gázáramlás sebességének nagyobbnak kell lennie az égési sebességnél, mert másként az égés visszafelé terjed a hegesztőpisztolyba. Ennek elkerülésére injektoros hegesztőpisztolyokat használnak (2.33, ábra). Az oxigén az A vezetékből az F jelű fúvókán keresztül áramlik a G keverőszárba és nagy sebességgel az L térbe, és a G térben keveredik az oxigénnel. A gázmennyiség változtatását az égőfejek cseréjével lehet biztosítani.

2.33. ábra

A nagynyomású, injektor nélküli égőkben az oxigén és az éghető gáz fokozott nyomás mellett a keverőkamrába jut. A beömlő gázok mennyiségét adagoló csapokkal lehet szabályozni. Az injektor nélküli égők tartósabb keverék-összetételt biztosítanak, mint az injektorosok, működésükhöz azonban 1...1,5 bar nyomású égőgáz szükséges, amit nyomáscsökkentővel lehet biztosítani. Ez a körülmény néha korlátozza az ilyen égők használatát, mivel nem mindig áll rendelkezésre nagynyomású acetilén. Az injektor nélküli égő vázlatát a 2.34. ábra mutatja.

2.34. ábra

Nyomáscsökkentő (reduktor)
A nyomáscsökkentő feladata hármas: először a palackban uralkodó nagy nyomást lecsökkenti a hegesztéshez szükséges nyomásra (az oxigén üzemi nyomása hegesztéskor 1...2,5 bar túlnyomás, lángvágáskor 1,5...10 bar túlnyomás, a dissous-gázé 0,1...0, 5 bar túlnyomás), ezután a csökkentett nyomást állandó értéken tartja, végül a dissous-gázpalackot megvédi az esetleges lángvisszavágástól, illetve a megengedettnél nagyobb nyomásvisszahatástól.

Az oxigénreduktor jobbmenetes hollandi-anyával, a dissous-reduktor kengyellel csatlakozik a palack szelepéhez. A nyomáscsökkentés elve: a nagynyomású gázt egy szabályozható nyíláson engedik át, a gáz nagyobb térfogatú helyre érve kiterjed, és ennek megfelelően nyomása lecsökken.

A nyomáscsökkentők egy- vagy kétfokozatúak. Nálunk az egyfokozatúak terjedtek el, amelynek elvi vázlatát a 2.35. ábra szemlélteti.

2.35. ábra

1 beömlő nyílás, 2 szűrő, 3 beeresztő cső, 4 nagynyomású manométer, 5 nagynyomású tér, 6 szeleptányér, 7 rugó, 8 szelepemelő, 9 szelepülés, 10 kisnyomású tér, 11 membrán, 12 membrántányér, 13 szabályozó rúgó, 14 szabályozó csavar, 15 ház, 16 kisnyomású manométer, 17 kieresztő szelep, 18 gázvezeték a hegesztőpisztolyhoz, 19 biztosítószelep.

A kieresztő szelep megnyitásakor a gáz a fogyasztó felé áramlik. A membrán feletti kisnyomású térben a gáz nyomása csökken, ennek következtében a membrán megemeli a szeleptányért, így megkezdődik a gáz beáramlása a kisnyomású térbe. Ha a gázelvétel növekszik, a membrán feletti térben csökken a nyomás, a szabályozó rugó a membránt megemeli, a szelepemelő a szelepet jobban nyitja. A gázelvétel csökkenésével a membrán feletti tér nyomása növekszik, a membrán a szabályozó rugót összenyomja, a szelep nyílása kisebb lesz. A membránra ható rugóerő és a gáznyomás egyensúlya tehát szabályozza és közel állandó értéken tartja a kimenő gáz nyomását.

A kimenő nyomás értéke csak bizonyos határok között tekinthető állandónak. Ha a palackban csökken a gáz mennyisége és nyomása, akkor a kimenő gáz nyomása növekszik. Ha ugyanis csökken a nagynyomású térben a gáz nyomása, akkor a szabályozó rugó jobban nyitja a szelepet, tehát több gáz áramlik a kisnyomású térbe, így abban növekszik a kimenő gáz nyomása. Ezt a hátrányt kétfokozatú nyomáscsökkentővel ki lehet küszöbölni. A kétfokozatú nyomáscsökkentő elvileg két egymásután kapcsolt egyfokozatú reduktornak tekinthető.

Hegesztőpálcák
Az illesztési hézag kitöltéséhez, vastagításához és a lemezek összekötésekor bekövetkező anyagveszteség kiegyenlítéséhez, valamint a feltöltőhegesztéshez rúd vagy pálca alakú töltőanyagra, az úgynevezett hegesztőpálcára van szükség.

Jó és megbízható hegvarratot csak az alapanyag összetételének megfelelően kiválasztott hegesztőpálcával lehet biztosítani. A legmegfelelőbb hegesztőpálca kiválasztásának főbb szempontjai: az alapanyag összetétele, az alkalmazott égőgáz, a lángbeállítás, az égő- és pálcavezetés, a varratok utólagos kezelése stb.

A hegesztőpálcák legtöbbször körkeresztmetszetűek, de kivételesen használnak négy- és háromszög keresztmetszetű pálcákat is. A pálcákat kovácsolással, hengerléssel, húzással, vagy (a képlékenyen nem alakítható anyagok esetén) öntéssel állítják elő. A pálcák hossza általában 400...1000 mm, átmérőjük 1...10 mm között változik. Néha karikába csévélve szállítják a hegesztőhuzalokat. Természetesen ilyenkor a hegesztőnek kell a tekercset a kívánt hosszra feldarabolni.

A hegesztőpálcával szemben támasztott követelmények közé tartozik, hogy hegesztés közben nyugodtan olvadjon, gáznemű terméket ne fejlesszen, mert ez a fürdő mozgását eredményezheti, ami zárványok képződéséhez vezethet.

A gázhegesztéshez leggyakrabban használt pálcák összetételét az alábbi táblázat tartalmazza.

Megnevezés | Összetétel %-ban
C | Mn | Si | S | P
A37 | legf. 0,10 | 0,35-0,60 | legf. 0,03 | legf. 0,034 | legf. 0,03
A42 | 0,10-0,15 | 0,35-0,75 | legf. 0,03 | legf. 0,034 | legf. 0,03

A szabvány a pálcák szakítószilárdságát is előírja. Ez az érték A37-es anyag esetén R m = 340...400 N/mm2, az A42-es anyagra R m = 400 ... 450 N/mm2. Bizonyos esetekben, főleg ötvözött acélok hegesztéséhez, a fentiekben ismertetett anyagoktól eltérő huzalokat is használnak.

2.3.2. Lángvágás, lánggyalulás

Egyes acélfajták a lángvágással csaknem tetszőleges alakra darabolhatók. A lángvágás elvi alapja a következő: a vas a fehérizzás hőmérsékletén oxigénsugárban igen gyorsan oxidálódik, közben jelentős hőmennyiség szabadul fel. A vasoxidok (FeO és Fe3O4) olvadáspontja a tiszta vas olvadáspontjánál kisebb. A lángvágáskor jelentkező salak tehát gyorsabban olvad meg, mint maga a tiszta vas. Lángvágáskor a vágandó vonal kezdőpontját elő kell melegíteni. Ezután az előmelegített helyre irányított oxigénsugárral a vasat elsalakosítják. A képződött hígfolyós salakot az oxigénsugár nyomása a hézagból kiszorítja.

2.36. ábra

A vágóégő legegyszerűbb szerkezeti megoldását mutatja a 2.36. ábra. Az 1 jelű vágófejet a 2 jelű kerekeken gördülő kocsira szerelik. A vágóoxigén a 3 csapon keresztül jut a vágóégőhöz. A 4 csap az előmelegítő láng szabályozására szolgál. Az előmelegítő láng valamilyen éghető gáz és oxigén keveréke (pl. acetilén + oxigén).

A vágóégő fúvókái különféle rendszerűek lehetnek. A 2.37/a. ábra olyan égőt mutat, amelynél az előmelegítő lángot adó fúvóka központosan körülveszi a vágóoxigén fúvókáját. Nagy előnye az ilyen rendszerű égőnek, hogy a vágóoxigén mindig előmelegített részre jut, mivel az előmelegítő láng körülveszi az oxigénsugarat. A központos égővel minden irányban lehet vágni. Az osztott fúvókájú vágóégőkkel (2.37/b. ábra), csak az ábrán nyíllal jelzett irányban lehet vágni, mert az előmelegített helynek mindig a vágóoxigénsugár előtt kell lennie.

2.37. ábra

A vágás munkamenete a következő: az előmelegítő lánggal a fehérizzás hőmérsékletéig melegítjük a munkadarabot azon a helyen, ahol a vágást meg akarjuk kezdeni, majd a vágóoxigén szelepét kinyitjuk. Az oxigénsugár az előmelegített anyagot elégeti, a keletkező kis olvadáspontú salakot az oxigén nyomása távolítja el. Az oxigén áramlási sebessége nagyobb a hang sebességénél. A vas oxidációjakor igen nagy hőmennyiség szabadul fel, amely a vágandó anyag hővezető képességétől függően előmelegíti a vágási helyet. A vas anyagok vágásakor tehát, ahol az oxidáció folyamata exoterm, a fejlődő melegmennyiség egy részének hatása összeadódik az előmelegítő láng hatásával. Más fémeknél, ahol az oxidáció nem annyira exoterm hatású, mint a vasnál, az előmelegítő lángot nagyobbra kell venni, mert az alapanyag elégéséből származó melegmennyiségnek nincs különösebb jelentősége.

A vágás megkezdése után az égő egyenletes sebességgel mozgatható a vágás irányában. A vágást elvégezhetjük szabadkézzel, vagy vonalzó melletti vezetéssel. A vágóégő a függőleges síkhoz képest elforgatható, így ferde felület is vágható.

Lángvágással nemcsak egyenes vonalú vágás végezhető el, hanem tetszőleges alakú darabok is kivághatók. Kivágáskor arra mindig ügyelni kell, hogy a vágás kezdőpontja a kiinduló anyag szélére essék. Olyan munkadarabokon, amelyeken belső anyagrészeket kell eltávolítani, a kivágandó rész valamelyik pontján furatot kell készíteni, s a vágást ebből a furatból kiindulva kell elvégezni.

Mindezek a vágási feladatok megoldhatók egyrészt előrajzolás után szabadkézi vezetéssel, másrészt vágógépekkel. A legtöbb vágógép egy olyan asztalra szerelt szerkezet, amely lehetővé teszi a vágóégő keresztirányú és hosszirányú mozgatását. A vágandó mintát vagy előrajzolják, és a gép mutatóját a rajznak megfelelően vezetik, vagy a munkadarabnak megfelelő fémmintát készítenek, amit a készülék tapogatója körbejár, és vezérli a kocsi útját.

A lángvágáshoz égőgázként acetilént, hidrogént vagy világítógázt használnak. Történtek már kísérletek a földgáz alkalmazására is, de az említett gázok közül változatlanul az acetilén a legelterjedtebb. Az egyes gázok között az a különbség, hogy az előmelegítés egyiknél lassúbb, a másiknál gyorsabb. Ennek különösebb jelentősége a vas vágásánál nincs, mivel az előmelegítéshez szükséges melegmennyiség legnagyobb részét az oxidációból keletkező melegmennyiség biztosítja.

Az előmelegítő gáznál fontosabb a vágóoxigén nyomása és tisztasága. Minél nagyobb a vágandó lemez vastagsága, annál nagyobb legyen az oxigén nyomása és a fúvóka furata. Az oxigén nyomását azonban csak a gyakorlati tapasztalati adatok alapján megállapított optimális értékig célszerű növelni. Előnyösen befolyásolja a vágási teljesítményt az oxigén tisztasága. Tapasztalati adatok szerint 97,5%-os oxigénnel a vágási idő 30%-kal, az oxigénfogyasztás pedig 70%-kal nagyobb, mint 99,5%-os oxigén használatakor. Természetesen a nagyobb tisztaságú oxigén előállítása költségesebb, a költségtöbblet azonban megtérül.

A lángvágás legelőnyösebben a kis karbontartalmú acélokhoz használható. Gazdasági előnyt jelent, ha a vágandó anyagot előmelegítik. Ha például a hengerművekben 700...900 °C hőmérsékletű hengerelt terméket vágunk, a vágási sebesség kb. háromszor akkora lehet, mint a hideg anyagok vágásakor. Az oxigén előmelegítésének nincs különösebb hatása.

A lángvágás elvét felületi megmunkálásra is használják. Ezt a célt szolgálja az oxigéngyalu, amely lényegében egy megnagyobbított vágóberendezés azzal a különbséggel, hogy az oxigéngyalun a hangsebességnél kisebb az oxigén kiáramlási sebessége. Az oxigéngyalu működési elvét szemlélteti a 2.64. ábra. A gyalulás kezdetén az égőt kb. 45°-os szögben tartják a horony vagy vájat kezdőpontján. Az anyag kellő előmelegítése után nyitják az oxigéncsapot. Az oxigénsugár hatására ugyanaz a folyamat játszódik le, mint vágáskor, csak az oxigénsugár a keletkező salakot nem fújja ki a vájatból, hanem maga előtt tolja. A salak a gyalulásra kerülő anyagot előmelegíti, tehát az előmelegítő láng és az oxigénsugár már előmelegített helyre érkezik.

A lánggyalulás ilyen formájában nagyon jó eredménnyel használható öntött acéltuskók, hengerelt bugák és szabadon alakított kovácsdarabok felületi hibáinak eltávolítására.

      A jegyzet elejére     Az oldal elejére     A következő oldalra