Газопламенный нагрев используется при поверхностной закалке, правке и очищении металлов. При поверхностной закалке глубина закаленного слоя составляет 1,5…3 мм, что достаточно для повышения износостойкости и усталостной прочности детали. В зависимости от конфигурации и размеров детали, требований к свойствам поверхностного слоя используют прерывистый или непрерывный способ. Критерием восприимчивости материалов к этому виду термообработки является содержание углерода и легирующих элементов: для углеродистых сталей содержание углерода находится в пределах 0,35…0,75 %; для серого чугуна общее содержание углерода — 3,3 %, связанного — не менее 0,4 %; содержание кремния — не более 2 %; для легированного чугуна содержание никеля — 1…2 %, хрома, молибдена, ванадия — не более 0,75 %. Режим поверхностной закалки приведен в табл. 21.
Таблица 21. Параметры режима непрерывно-последовательной поверхностной закалки
| Вид термической
обработки |
На 1 см ширины закалки | Расстояние, мм, между | Скорость
закалки, мм/мин |
|||
| Мощность
пламени, л/ч |
Расход
воды, л/мин |
Расход
воздуха, м3/ч |
пламенем
и струей воздуха |
струей
воздуха и воды |
||
| Закалка на мартенсит | 500 | 0,4…0,8 | — | — | — | 70…150 |
| Закалка на троостит и сорбит * | 500 | 0,4 | 1,5 | 12…15 | 10…20 | 70…150 |
* Глубина закаливаемого слоя 2,4…4 мм, твердость — НВ 350…400.
Закалка выполняется только механизированным способом горелками типа ГЗ, форма наконечников мундштуков должна соответствовать конфигурации закаливаемой поверхности детали; ширина активной зоны должна быть в пределах 45…110 мм, сами горелки комплектуются сменными устройствами для получения закаленного слоя различной глубины и твердости.
Газопламенную обработку металла применяют для его правки после сварки путем локального концентрированного нагрева и быстрого его охлаждения, вследствие чего в изделии возникают усилия, достаточные для уменьшения или исправления дефекта. Нагрев ведут с выгнутой стороны деформированной поверхности с использованием универсальных или специализированных горелок (табл. 22). Сначала выбирают участки и определяют ширину зоны нагрева, составляющую 0,5…2 толщины листа, а в случае правки валов — 0,2…0,5 диаметра и нагревают до температуры 250…650 °С в зависимости от величины прогиба, однако во всех случаях температура не должна превышать этот показатель начала структурных превращений в металле.
Таблица 22. Технические характеристики и назначение специализированных горелок инжекторного типа для пайки, нагрева и поверхностной обработки
| Тип и назначение | Рабочие газы | Давление газа, МПа | Расход газа, л/ч | Номера наконечников в комплекте | Особенности и области применения |
| ГВП-5,
пайка, нагрев |
Пропан, бутан | Не менее 0,001 | 30…600 | 1, 2, 3 | Подача воздуха — принудительная от компрессора или магистрали. Наконечники с цилиндрической стабилизацией горения пламени с температурой до 1600 °С. Ручная пайка стальных деталей с толщиной стенки до 2 мм припоями с температурой плавления до 600 °С, а также деталей толщиной до 20 мм припоями с температурой плавления до 400 °С. Механизированная очистка деталей, нагрев пластмассовых изделий, сушка литейных форм |
| Природный газ | Не менее 0,001 | 75…1200 | |||
| Воздух | Не более
0,5 |
850…6000 | |||
| ГВ-1,
нагрев |
Пропан,
бутан |
Не менее
0,1…0,15 |
670…1700 | 1, 2, 3 | Подача воздуха из атмосферы путем подсоса.
Корпус — одновентильный, наконечники с цилиндрической стабилизацией пламени. Нагрев металлических и неметаллических материалов до 300 °С. Нагрев трубопроводов, тюбингов, других элементов при их покрытии битумом, рубероида при его приклеивании к бетонным поверхностям, нанесения гидроизоляции |
| ГАО-3,
пламенная очистка поверхности |
Ацетилен
Кислород |
Не менее
0,01…0,4 |
2000…2200 | 1 | Ствол горелки ГЗ-03, наконечник с линейным многосопловым мундштуком шириной 110 мм.
Очистка ржавчины, окалины, старой краски с поверхности металлоконструкций |
Конкретные типичные примеры термической правки часто встречающихся деформационных дефектов металлоконструкций приведены в табл. 23.
Таблица 23. Примеры термической правки различных деталей
| Выпрямляемые элементы | Эскиз
_______________________________ |
Характер выполняемых работ |
| Листы, имеющие общий прогиб по всей длине |  |
Правка листов, деформированных при транспортировке, механической обработке, газовой резке и при изготовлении конструкций |
| Листы, имеющие местные деформации в средней части |  |
Устранение местных прогибов, вмятин, выпуклостей, образовавшихся от механических воздействий или местного нагрева |
| Листы, имеющие местные деформации |  |
Правка местных вмятин, выпуклостей, волнистости кромок листов, образовавшихся от механического воздействия, резки, местного нагрева |
| Плоские днища и круглые задвижки из листа различной толщины |  |
Правка заготовок плоских днищ и различных заготовок круглой и овальной форм, вырезанных из листов, от деформаций, возникших при кислородной резке, нагреве, механических воздействиях |
| Фланцы, вырезанные из листа |  |
Устранение деформаций фланцев и заготовок под фланцы, возникших при кислородной резке, штамповке или механической обработке |
| Двутавровые балки и швеллеры, изогнутые в горизонтальной плоскости |  |
Правка местных прогибов в двутавровых балках и швеллерах, возникших в результате механических воздействий, нагрева, сварки |
| Двутавровые балки и швеллеры, изогнутые в вертикальной плоскости |  |
Устранение местных прогибов в двутавровых балках и швеллерах, возникших в результате механического воздействия, нагрева, сварки |
| Сварные двутавровые балки |  |
Устранение прогибов верхних и нижних горизонтальных листов в сварных балках, образовавшихся в процессе сварки |
| Угольники разных размеров |  |
Устранение местных прогибов в угольниках |
| Шатун эксцентрикового пресса |  |
Устранение поводки сварного шатуна эксцентрикового пресса |
| Коленчатый вал |  |
Устранение поводки вала путем нагрева части щеки |
При газопламенной очистке вследствие быстрого нагрева поверхностного слоя окалина отслаивается, ржавчина обезвоживается, а краска сгорает без особого перегрева основного металла. Процесс ведут горелками особого типа ГАО (табл. 22) с использованием жесткого окислительного пламени, угол наклона горелки к поверхности — 40…60°, скорость перемещения — 0,5…1 м/мин, которое выполняется «на себя». Мундштук горелки располагается под углом 30° в направлении движения для перекрытия каждого предыдущего слоя последующим на 15…20 мм. Производительность труда составляет 20 м2/час при расходе ацетилена от 0,1 до 0,4 м3 на 1 м2 обрабатываемой поверхности.
При газопламенной пайке в соответствии с ГОСТ 17325-79 при высокотемпературной пайке применяют припой с температурой пайки выше 550 оС, а при низкотемпературной — ниже 550 оС. Для низкотемпературной пайки и лужения жести и стали используют припой ПОСС 4-6 с флюсами, в состав которых входят 25…30 % хлористого цинка, 5…20 % хлористого аммония, 50…70 % воды или насыщенный раствор хлористого цинка в соляной кислоте: 85 % хлористого цинка, 10 % хлористого аммония, 5 % хлористого натрия. Высокотемпературную пайку сталей и цветных металлов осуществляют с использованием припоев и флюсов (табл. 24 и 25). При пайке в основном применяют соединения внахлестку. Прочность паяных швов зависит от площади спая и величины зазора между деталями, который выбирается минимальным.
Таблица 24. Припои для высокотемпературной пайки
| Марка или состав | Область применения | Примечание |
| Серебряные припои | ||
| ПСр-10 | Пайка деталей, подвергающихся последующему нагреву до 800 °С | — |
| ПСр-12 | Пайка меди и латуни с содержанием 58 % меди | — |
| ПСр-25 | Пайка мелких деталей | Для деталей, требующих чистоты места спая и высоких пластических свойств |
| ПСр-45 | Пайка ответственных медных и бронзовых деталей | Для деталей, требующих сохранения высокой электропроводности и пластичности спая |
| ПСр-65 | Пайка ленточных пил | — |
| ПСр-70 | Пайка токоведущих частей | — |
| Медно-цинковые припои | ||
| ПМц-36 | Пайка латуни Л59 и ЛС58-1; легированных латуней | — |
| ПМц-48 | Пайка латуни Л62 | — |
| ПМц-54, Л62 | Пайка меди, бронзы, стали | — |
| ЛОК62-06-04 | Пайка деталей из стали и чугуна | — |
| Л63, Л68 | Пайка углеродистых сталей и меди | — |
| МЦН 48-10, ЛК62-50, ЛОК59-1-03 | Пайка серого чугуна | — |
| Медно-фосфористые припои | ||
| ПМФОПр6-4-0,03 | Пайка меди и ее сплавов | Заменитель припоев на основе серебра типа ПСр-40 и др. |
| Кремнемедноалюминиевые припои | ||
| Кремний 6 %
Медь 28 % Алюминий 66 % №34 |
Для пайки алюминия и его сплавов | Паяные швы обладают удовлетворительной стойкостью против коррозии |
Таблица 25. Флюсы для высокотемпературной пайки
| Состав или марка | Область применения | Примечание |
| 100 % буры (кристаллической или плавленой) | Пайка меди, латуни, бронзы, стали, чугуна | Припои медноцинковые и серебряные |
| №7 | То же | То же |
| №209 | Пайка конструкционных нержавеющих и жаропрочных сталей | — |
| №284 | Пайка стали, никелевых и медных сплавов | Припои серебряные |
| 40 % буры, 40 % борной кислоты, 20 % соды | Пайка латуни и меди | — |
| 50…60 % борной кислоты, 20…25 % углекислого лития, 20…25 % углекислого натрия | Пайка чугуна | Припои латунные |
| 45…55 % калия фтористо-водородного, 55…45 % борной кислоты | Пайка сверхтвердых сплавов и высокоуглеродистой инструментальной стали | — |
| 60…80 % борной кислоты, 5…25 % буры, 4…10 % фтористого калия, 2…8 % фторбората калия, 1…5 % фтористый литий | Пайка меди с нержавеющей сталью | Флюс в виде пасты при нагревании и растворении солей в воде в отношении 4:1 |
| 15…20 % буры, 5…15 % хлористоого олова, 10…50 % фтористого кальция, 5…50 % жидкого стекла, 10 % борной кислоты, 525 мл воды | Пайка меди и ее сплавов | Флюс в виде пасты при смешении смеси с порошком припоя |
| 50 % буры плавленой, 50 % борной кислоты | Пайка нержавеющей стали | Флюс в виде пасты на растворе хлористого цинка |
| №34 | Пайка алюминия | — |
| 8…10 % фтористого натрия, 10…15 % хлористого бария, 15…20 % хлористого натрия, 30…40 % хлористого цинка, хлористый кальций — остальное | Пайка алюминиевого литья | Для заделывании трещин |
Так, при использовании серебряного припоя ширина зазора остается 0,03…0,12 мм, медно-цинкового — 0,12 мм, оловянно-свинцового — 0,05… 0,12 мм. Процесс высокотемпературной пайки выполняется нормальным пламенем с помощью горелок (см. табл. 22). Мощность пламени по ацетилену составляет не более 70 л/ч на 1 мм нержавеющей стали. Детали нагревают факелом пламени, при пайке разнородных или разнотолщинных металлов факел направляют на деталь с большей толщиной или теплопроводностью. Диаметр или толщину припоя выбирают из расчета, чтобы толщина припоя была не более чем в 3 раза толще самой тонкой из соединяемых деталей.