Зварювальні пальники

Зварювальний пальник є робочим інструментом газозварника і дає газозварювальне полум'я, нагріває і расплавляющее метал. Сучасна зварювальний пальник повинна відповідати багатьом суворим вимогам: давати сталий зварювальне полум'я необхідної форми, мати точне регулювання, стійко підтримувати встановлений режим полум'я, мати достатню міцність, не вимагати частого ремонту, бути простою, зручною і безпечною в експлуатації, мати мінімально можливий вагу і т. д. Цим вимогам достатньою мірою можуть задовольняти лише добре сконструйовані пальника, ретельно і точно виготовлені з якісних матеріалів.
Основним матеріалом для виготовлення пальників служить латунь, мундштук виготовляють з червоної міді, іноді для зменшення ваги пальників застосовуються легкі алюмінієві сплави. Зварювальні пальники можуть бути виготовлені для різних горючих газів, спалюваних в суміші з киснем або повітрям. Надалі будуть розглянуті переважно ацетилено-кисневі пальники, що переважають у зварювальній техніці. Пальники мають різну потужність, що дозволяє зварювати сталь товщиною 0,2-30 мм; однак спеціальні типи пальників можуть мати і велику потужність; існують пальника і для особливо тонкого металу.

З найважливішого конструктивного ознакою зварювальні пальники можуть бути розділені на два основних типи: інжекторні пальники, або низького тиску, і безынжекторные, або високого тиску Приналежність пальника до того або іншого типу визначається наявністю або відсутністю в ній інжектора для підсосу пального газу.
Необхідність застосування інжектора обумовлюється тиском газу. Якщо горючий газ має досить високий тиск, не менше 0,5 ати, то він може вступати в пальник самопливом, і пальник може не мати інжектора. Безынжекторная пальник може працювати лише при достатньо високому тиску горючого газу, тому вона називається пальником високого тиску. Якщо ж тиск пального газу незначно (менше 0,5 атм), необхідна, крім того, примусова подача або підсмоктування пального газу, що здійснюється спеціальним інжектором,
Кисень вбудовуваним в пальник. Тому інжекторні пальники називаються пальниками низького тиску. Така пальник може працювати вже при тиску горючого газу 0,005 атм. Пальник низького тиску може працювати і при високому тиску горючого газу (понад 0,5 атм), але в цьому випадку застосовні і пальника високого тиску. При тисках менше 0,5 атм інжекторна пальник стає незамінною, єдино придатною.

Зважаючи на те, що в пальнику високого тиску (безынжекторной) відсутній інжектор, вона простіша по конструкції пальника низького тиску . Кисень поступає в пальник по гумовому шлангу і через приймальний ніпель і регулювальний вентиль 1 проходить в змішувач 3, де потік кисню розбивається на тонкі цівки для кращого змішування з горючим газом, після чого проходить в сопло змішання 4. Абсолютно аналогічний шлях проходить горючий газ, що поступає в пальник через регулювальний вентиль 2. З змішувача 3 суміш горючого газу з киснем і надходить у камеру змішування 5, де внаслідок збільшення перерізу газового потоку швидкість його зменшується і закінчується змішування кисню з горючим газом, що дає на виході з камери змішування однорідну по всьому об'єму горючу суміш. З камери змішування 5 готову суміш проходить по трубці наконечника 6 і через калібрований канал мундштука 7 виходить назовні, де і згорає, утворюючи зварювальне полум'я.
Для утворення нормального зварювального полум'я горюча газова суміш повинна витікати з каналу мундштука пальника з певною швидкістю, що відповідає швидкості горіння суміші. При збільшенні швидкості витікання газової суміші понад норми полум'я відривається від мундштука, все більш віддаляється від його зрізу із збільшенням швидкості і, нарешті, згасає. При зменшенні швидкості витікання газової суміші з мундштука полум'я проскакує через канал мундштука всередину пальника, відбувається займання та вибуху горючої суміші всередині пальника.
Таким чином, зварювальний пальник може нормально працювати лише при певній постійній швидкості витікання газової суміші з мундштука, може змінюватися лише в невеликих межах. Ця нормальна швидкість витікання залежить від складу газової суміші, діаметра вихідного каналу і конструкції мундштука. Для ацетилено-кисневої суміші ця швидкість для різних розмірів пальників лежить в межах 70-160 м/сек. Для створення такої швидкості на виході з мундштука і подолання внутрішніх опорів пальника потрібно, як показує досвід, тиск газу на вході в пальник близько 0,5-0,7 атм. Потрібний тиск приблизно однаково як для кисню, так і для ацетилену.
Безынжекторные пальники можуть бути побудовані як для ацетилену, так і для інших горючих газів – водню, метану. Вони порівняно прості по пристрою, добре підтримують сталість складу газової суміші, дають стійке зварювальне полум'я. Незважаючи на ці позитивні якості, пальники високого тиску в нашій промисловості застосовуються рідше, тому що вони можуть працювати лише на ацетилені достатнього тиску, а промисловість широко користується ацетиленом низького тиску.
Промислове застосування знаходять частіше інжекторні пальники. Кисень під тиском 3-4 атм поступає в пальник через ніпель і регулювальний вентиль 1, проходить в конус інжектора 3, йде по вузькому каналу інжекторного конуса і виходить з великою швидкістю у розширюється камеру змішування 5. Вириваючись з великою швидкістю з вузького каналу інжекторного конуса 3, кисень створює значне розрідження в камері інжектора 4 і тим самим примусово засмоктує або інжектується горючий газ (зазвичай ацетилен), що надходить через ніпель і вентиль 2 в камеру інжектора, з якою він надходить в камеру змішування 5; звідти горючий газ в суміші з киснем з належною швидкістю рухається по трубці наконечника 6 і виходить з пальника по каналу мундштука 7. Під дією инжек-тирующей струменя кисню тиск в камері інжектора падає нижче атмосферного. В нормальних випускаються нашою промисловістю зварювальних пальниках розрідження в камері інжектора становить 1000-3500 мм вод. ст. для наконечників різних розмірів, а тиск кисню, що поступає в пальник для нормальної роботи інжектора, повинно бути близько 3-3,5 атм.
Витрата кисню в інжекторної пальника залишається практично постійним і мало залежить від таких факторів, як нагрівання мундштука пальника, зміна опору закінченню газів з каналу мундштука і т. д. Навпаки, витрата ацетилену легко змінюється від впливу різних факторів і може значно і швидко змінюватися, порушуючи нормальний склад газової суміші, що виходить з пальника і надходить у зварювальне полум'я. Сильний вплив на витрата ацетилену в інжекторної пальника і надходження його в зварювальне полум'я надають нагрівання мундштука і наконечника пальника, збільшення опору виходу газів з мундштука, зміна тиску газів, що надходять в пальник.
Нагрівання наконечника пальника послаблює инжектирующее дія кисню і знижує розрідження в камері інжектора, що зменшує надходження ацетилену в пальник. Оскільки надходження кисню в пальник при цьому залишається практично постійним, то зміст ацетилену в газовій суміші зменшується проти норми і посилюється окисне дію зварювального полум'я.
Для відновлення нормального складу суміші і характеру зварювального полум'я зварник повинен періодично, по мірі зростання нагріву наконечника пальника, збільшувати надходження ацетилену в пальник, відкриваючи ацетиленовий вентиль пальника. Опір закінченню суміші з мундштука може зростати, наприклад, внаслідок засмічення каналу мундштука бризками металу і, що особливо важливо, внаслідок наближення пальника до виробу, чого зменшується відстань від зрізу мундштука до поверхні виробу. Зі збільшенням опору закінчення газової суміші збільшується тиск у трубці наконечника і аналогічно впливу підвищення температури наконечника зменшується вміст ацетилену в суміші і посилюється окисне дію полум'я. З підвищенням тиску кисню на вході в пальник збільшується вміст кисню в суміші, зі зниженням – зменшується. При підвищенні тиску ацетилену на вході в пальник суміш збагачується ацетиленом, при зниженні тиску зменшується вміст ацетилену в суміші.
Таким чином, інжекторна пальник не забезпечує сталості складу газової суміші, так як склад змінюється в процесі зварювання; зварювальник повинен безперервно стежити за характером полум'я і коригувати склад суміші ацетиленовим вентилем пальника.
Непостійність складу суміші є істотним недоліком інжекторної пальника. Основна її перевага в тому, що можна працювати на будь-якому низькому тиску ацетилену, починаючи з 50 мм вод. ст. Ця перевага є вирішальним, і в даний час наша промисловість користується майже виключно інжекторними пальниками, оскільки виробництво ацетилену середнього тиску, достатнього для живлення безынжекторных пальників, поки ще незначна. Однак інжекторна пальник може працювати на ацетилені не тільки низького, але і високого тиску. Чим вище тиск ацетилену, тим краще працює інжекторна пальник.
Зміни складу газової суміші під впливом нагріву пальника і збільшення опору закінчення суміші з мундштука особливо помітні при низькому тиску ацетилену. Зі збільшенням тиску зміни складу суміші зменшуються, і при роботі на ацетилені середнього тиску інжекторна пальник працює майже так само стійко, як і безынжекторная. Інжекторна зварювальний пальник дає зварювальне полум'я певних розмірів, зміна яких можливо лише в незначних межах, так як значне збільшення витрати газів викликає відрив полум'я від мундштука і його потухание, зменшення витрати газів викликає проскакивание полум'я усередину пальника і зворотний удар. У зв'язку з цим необхідно припинити роботу пальника, повністю закрити ацетиленовий вентиль на пальнику, потім знову його відкрити, повторно запалити і відрегулювати зварювальне полум'я. Для изменения размеров сварочного пламени, например при переходе к сварке металла другой толщины, необходимо применять горелку другого размера.
Для здешевлення і спрощення інструментарію зварювальники зазвичай користуються універсальними пальниками з кількома змінними наконечниками. Подібна пальник складається з постійної частини стовбура та змінної частини – наконечника, які з'єднуються накидною гайкою. Ствол складається з рукоятки, регулювальних вентилів, приєднувальних ніпелів і трубок для газів; наконечник – з інжектора, змішувальної камери, трубки наконечника і мундштука. Кожен розмір наконечника позначається номером.