а - нормальне; б - окисне; в - науглероживается: 1 - ядро; 2 - зварювальний (робоча) зона; 3 - факел; t ° - температура; l - довжина полум'я
При газовому зварюванні матеріали заготовок 1 і присадних прутків або дроту 2 (рис. 5.14) розплавляють високотемпературним полум'ям, для створення якого найбільш часто використовується інжекторна зварювальний пальник, що працює в такий спосіб. Знаходяться під тиском в двох окремих балонах кисень і ацетилен надходять всередину пальника через регулювальні вентилі 3 і 4. Кисень по трубці 5 подається до інжектора 6 і, виходячи з великою швидкістю з його вузького конічного каналу, створює в загальній вихідний зоні 7 значне розрідження, що сприяє засмоктуванню ацетилену, що надходить по каналу 8. у результаті в камері змішання 9 утворюється горюча суміш, яка надходить по наконечнику 10 до мундштука 11. на виході з якого після запалювання утворюється зварювальне полум'я, структура, колір і хімічний склад якого в значній мірі залежать від співвідношення поданих кисню і ацетилену.
Нормальне зварювальне полум'я утворюється при співвідношенні подачі кисню і ацетилену О2 / С2 Н2 »1,1 і складається з трьох зон (рис. 5.15-а). Зона 1. звана ядром полум'я, оточена тонкою сліпуче світиться оболонкою і має довжину, що коливається в межах 5 ... 20 мм. Усередині цієї зони відбувається займання газової суміші і початок високотемпературного розкладання ацетилену в атмосфері кисню, в результаті якого в зоні 2 утворюються продукти неповного згоряння - чадний газ СО і водень Н2. Зона 2 називається зварювальної або робочою зоною, оскільки вона має найвищу температуру (3200 ° С на відстані 2 ... 3 мм від кінця ядра 1) і має відновлювальні властивості, в зв'язку з чим зварювання виробляють саме цією зоною, яку називають також відновної. У віддаленому від ядра приблизно на 25 мм кінці зони 2 температура падає до 2500 ° С. Зона 3 являє собою факел жовто-червоного кольору, в якому протікає друга стадія горіння продуктів неповного згоряння за рахунок кисню навколишнього повітря, в результаті чого виділяються вуглекислий газ СО2 і вода Н2 О, які при високих температурах окислюють метал, в зв'язку з чим дану зону називають окислювальному. Нормальним полум'ям зварюють більшість сталей.
Окислювальне зварювальне полум'я утворюється при співвідношенні подачі кисню і ацетилену О2 / С2 Н2> 1,1. В результаті збільшення подачі кисню полум'я набуває блакитний відтінок, його ядро стає загостреним і зменшується в розмірах одночасно з факелом (рис. 5.15-б). Через окислювальних властивостей таке полум'я може бути використано тільки при зварюванні латуні, оскільки утворює з вмісту в ній цинком тугоплавкі окисні плівки, що перешкоджають подальшому випаровуванню цинку.
Науглероживается зварювальне полум'я утворюється при співвідношенні подачі кисню і ацетилену О2 / С2 Н2 <1,1. В результате увеличения подачи ацетилена пламя становится коптящим и приобретает красноватый оттенок. Ядро 1 и факел 3 сильно удлиняются (рис. 5.15-в ), а восстановительная зона 2 исчезает, и вместо неё появляется дополнительная зона, насыщенная раскалёнными частицами сажи. Из-за науглероживающих свойств такое пламя применяют при сварке чугуна, компенсируя выгорание его углерода, и цветных металлов, восстанавливая их окислы.
Зварювальні пальники мають змінні наконечники з різними діаметрами вихідних отворів приєднаних до них мундштука і інжектора, що дозволяє регулювати потужність ацетилено-кисневого полум'я в залежності від виду і товщини зварюваного матеріалу.
При газовому зварюванні кольорових металів і деяких сплавів використовують флюси, які наносять у вигляді порошків або паст. Роль флюсу полягає в розчиненні оксидів і освіті шлаків, легко спливаючих на поверхню зварювальної ванни, а також легування наплавленого металу.
При газовому зварюванні матеріал нагрівається більш плавно, ніж при дугового. Тому газове зварювання застосовується для з'єднання металів малої товщини (0,2 ... 3 мм), легкоплавких кольорових металів і сплавів, матеріалів, що вимагають поступового нагрівання і охолоджування (наприклад, інструментальних сталей, чавуну, латуні), для заварки дефектів в чавунних і бронзових виливках , для пайки і наплавочних робіт. При збільшенні товщини металу продуктивність газового зварювання різко знижується, а зварюються вироби значно деформуються. Це обмежує застосування газового зварювання.
В порядку порівняння різних способів зварювання плавленням можна вказати, що лазерний промінь володіє найбільшою питомою потужністю, на порядок перевищує потужність електронного променя, після якої в порядку убування ідуть питомі потужності електричної дуги, газового полум'я та електрошлакового нагрівання.