焊工工艺学第三章气焊与气割

§3-1气体火焰§3-2气焊§3-3气割第三章气焊与气割§3-1气体火焰一、产生气体火焰的气体1.氧气在常温、常态下氧是气态，分子式为O2。氧气本身不能燃烧，但能帮助其他可燃物质燃烧，具有强烈的助燃作用。氧气的纯度对气焊与气割的质量、生产率和氧气本身的消耗量都有直接影响，气焊与气割对氧气的要求是纯度越高越好。2.乙炔乙炔是由电石（碳化钙）和水相互作用而得到的一种无色而带有特殊臭味的碳氢化合物，其分子式为C2H2。乙炔是可燃性气体，它与空气混合时所产生的火焰温度为2350℃，而与氧气混合燃烧时所产生的火焰温度为3000~3300℃。乙炔是一种具有爆炸性的危险气体，在一定压力和温度下很容易发生爆炸。3.液化石油气液化石油气的主要成分是丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）、丙烯（C3H6）等碳氢化合物。在常压下以气态存在，在0.8~1.5MPa压力下，就可变成液态，便于装入瓶中储存和运输，液化石油气由此而得名。液化石油气与乙炔一样，与空气或氧气形成的混合气体具有爆炸性。但它比乙炔安全得多。二、气体火焰的种类与性质1.氧乙炔焰氧乙炔焰的构造和形状ａ)中性焰ｂ)碳化焰ｃ)氧化焰１—焰心２—内焰３—外焰氧乙炔焰的分类2.氧—液化石油气火焰氧—液化石油气火焰的构造，同氧乙炔火焰基本一样，也分为氧化焰、碳化焰和中性焰三种。其焰心也有部分分解反应，不同的是焰心分解产物较少，内焰不像乙炔那样明亮，而有点发蓝，外焰则显得比氧乙炔焰清晰且较长，由于液化石油气的着火点较高，使得点火较乙炔困难，必须用明火才能点燃。§3-2气焊一、气焊的原理、特点及应用1.气焊的原理气焊过程示意图１—混合气管２—焊件３—焊缝４—焊丝５—气焊火焰６—焊嘴气焊原理及特点2.气焊的特点及应用气焊的优点是：设备简单、操作方便、成本低、适应性强，在无电力供应的地方可方便焊接。气焊的缺点是：火焰温度低、加热分散、热影响区宽、焊件变形大且过热严重，气焊接头质量不如焊条电弧焊容易保证；生产率低，不易焊接厚的金属；难以实现自动化。二、气焊焊接材料1.气焊丝2.气焊熔剂气焊材料气焊熔剂牌号用CJ+三位数字表示，其编制方法为：CJ×××。三、气焊设备及工具气焊设备的组成１—氧气胶管２—焊炬３—乙炔胶管４—乙炔瓶５—乙炔减压器６—氧气减压器７—氧气瓶1.氧气瓶氧气瓶ａ)外形ｂ)构造１—瓶底２—瓶体３—瓶箍４—氧气瓶阀５—瓶帽６—瓶头氧气瓶及氧气减压器2.乙炔瓶乙炔瓶ａ)外形ｂ)构造１—瓶口２—瓶帽３—瓶阀４—石棉５—瓶体６—多孔填料７—瓶底乙炔瓶及乙炔减压器、焊炬3.液化石油气瓶液化石油气瓶ａ)外形ｂ)构造１—护罩２—瓶阀３—瓶体４—底座4.减压器（1）减压器的作用及分类减压器的作用是将气瓶内的高压气体降为工作时所需的压力，并保持工作时压力稳定。减压器按用途不同可分为氧气减压器、乙炔减压器、液化石油气减压器等；按构造不同可分为单级式和双级式两类；按工作原理不同可分为正作用式和反作用式两类。（2）氧气减压器单级反作用式氧气减压器ａ)外形ｂ)非工作状态ｃ)工作状态1—高压表2—高压室3—低压室4—调压弹簧5—调压手柄6—薄膜7—通道8—活门9—活门弹簧10—低压表（3）乙炔减压器（4）液化石油气减压器液化石油气减压器的作用也是将气瓶内的压力降至工作压力并稳定输出压力，保证供气量均匀，一般民用的减压器稍加改制即可用于切割一般厚度的钢板。另外，液化石油气减压器也可以直接使用丙烷减压器。5.焊炬（1）焊炬的作用及分类焊炬的作用是将可燃气体和氧气按一定比例混合，并以一定的速度喷出燃烧，从而生成具有一定能量、成分和形状稳定的火焰。焊炬按可燃气体与氧气混合的方式不同，可分为射吸式焊炬（也称低压焊炬）和等压式焊炬两类。（2）射吸式焊炬的构造及原理射吸式焊炬ａ)外形ｂ)构造１—乙炔阀２—乙炔导管３—氧气导管４—氧气阀５—喷嘴３—射吸管７—混合气管８—焊嘴对（3）焊炬型号的表示方法焊炬型号是由汉语拼音字母H+表示结构形式和操作方式的序号及规格组成。6.输气胶管氧气瓶和乙炔瓶中的气体须用橡皮管输送到焊炬或割炬中，根据国家标准《气体焊接设备焊接、切割和类似作业用橡胶软管》规定，氧气管为蓝色，乙炔管为红色，连接于焊炬的胶管长度不能短于5m，但太长了会增加气体流动的阻力，一般在10~15m为宜。焊炬用橡皮管禁止油污、漏气，并严禁互换使用。7.其他辅助工具（1）护目镜（2）点火枪使用手枪式点火枪点火最为安全方便。此外，焊工具还包括清理工具，如钢丝刷、手锤、锉刀；连接和启闭气体通路的工具，如钢丝钳、铁丝、皮管夹头、扳手等，以及清理焊嘴的通针。四、气焊工艺1.接头形式气焊的接头形式ａ)卷边接头ｂ)对接接头ｃ)角接接头2.气焊参数（1）焊丝型号、牌号、直径（2）气焊熔剂气焊熔剂的选择要根据焊件的成分及其性质而定，一般碳素结构钢气焊时不需要气焊熔剂；而不锈钢、耐热钢、铸铁、铜及铜合金、铝及铝合金气焊时，则必须采用气焊熔剂。（3）火焰的性质及能率1）火焰的性质2）火焰能率（4）焊嘴尺寸及焊炬的倾斜角度焊嘴是氧乙炔混合气体的喷口，每把焊炬备有一套口径不同的焊嘴，焊接较厚的焊件时应选用较大的焊嘴。焊炬倾斜角与焊件厚度的关系焊丝与焊炬、焊件的位置（5）焊接方向右向焊法和左向焊法ａ)右向焊法ｂ)左向焊法右向焊法左向焊法（6）焊接速度气焊参数对焊接质量和焊缝成形的影响§3-3气割一、气割的原理、特点及应用1.气割的原理气割是利用气体火焰的热能，将工件切割处预热到燃烧温度后，喷出高速切割氧流，使其燃烧并放出热量，从而实现切割的方法。气割过程1—割缝2—割嘴3—氧气流4—工件5—氧化物6—预热火焰2.气割的特点及应用（1）气割的优点1）切割效率高，切割钢的速度比其他机械切割方法快。2）机械方法难以切割的截面形状和厚度，采用氧乙炔焰切割比较经济。3）气割设备的投资比机械切割设备的投资低，气割设备轻便，可用于野外作业。4）切割小圆弧时，能迅速改变切割方向。5）可进行手工和机械切割。（2）气割的缺点1）切割的尺寸精度低，切割后的尺寸公差劣于机械方法获得的尺寸公差。2）预热火焰和排出的赤热熔渣存在发生火灾、烧坏设备、烧伤操作工等危险。3）切割时，燃气的燃烧和金属的氧化需要采用合适的烟尘控制装置和通风装置。4）切割材料受到限制。（3）气割的应用气割的效率高，成本低，设备简单，并能在各种位置进行切割和在钢板上切割各种外形复杂的零件，因此，广泛应用于钢板下料、开焊接坡口和铸件浇冒口的切割，切割厚度可达300mm以上。二、气割的条件及金属的气割性1.气割的条件（1）金属在氧气中的燃点应低于熔点，这是氧气切割过程能正常进行的最基本条件。（2）氧气切割过程产生的金属氧化物的熔点必须低于该金属本身的熔点，同时流动性要好，这样的氧化物能以液体状态从割缝处被吹除。（3）金属在切割氧射流中燃烧应该是放热反应。因为放热反应的结果是上层金属燃烧产生很大的热量，对下层金属起着预热作用。（4）金属的导热性不应太高，否则预热火焰及气割过程中氧化所析出的热量会被传导散失，使气割不能开始或中途停止。2.常用金属的气割性（1）低碳钢和低合金钢能满足要求，所以能很顺利地进行气割。（2）铸铁不能用氧气切割。（3）高铬钢和铬镍钢会产生高熔点的氧化铬和氧化镍（约1990℃），使气割发生困难。（4）铜、铝及其合金燃点比熔点高，导热性好，使气割发生困难。三、气割设备及工具1.割炬（1）割炬的作用及分类割炬的作用是将可燃气体与氧气以一定的比例和方式混合后，形成具有一定能量和形状的预热火焰，并在预热火焰的中心喷射切割氧气进行气割。割炬按可燃气体与氧气混合的方式不同可分为射吸式割炬和等压式割炬两种；按可燃气体种类不同可分为乙炔割炬、液化石油气割炬等。气割及其工具（2）射吸式割炬的构造及原理1）射吸式割炬的构造射吸式割炬ａ)外形ｂ)构造1-割嘴2-混合气管3-射吸管4-喷嘴5-预热氧调节阀6-乙炔调节阀7-乙炔接头8-氧气接头9-切割氧气调节阀10-切割氧气管割嘴与焊嘴ａ)焊嘴ｂ)环形割嘴ｃ)梅花形割嘴2）射吸式割炬的工作原理气割时，先开启预热氧调节阀和乙炔调节阀，点火产生预热火焰对割件进行预热，待割件预热至燃点时，即开启切割氧调节阀，此时高速切割氧气流经切割氧气管，由割嘴的中心孔喷出，进行气割。（3）割炬型号的表示方法割炬型号是由汉语拼音字母G+表示结构形式和操作方式的序号及规格组成。（4）液化石油气割炬对于液化石油气割炬，由于液化石油气与乙炔的燃烧特性不同，因此不能直接使用乙炔用的射吸式割炬，需要进行改造，或配用液化石油气专用割嘴。液化石油气割炬除可以自行改制外，也可购买液化石油气专用割炬。（5）等压式割炬等压式割炬ａ)外形ｂ)构造1-割嘴2-割嘴接头3-切割氧气管4-乙炔气管5-切割氧气调节阀6-主体7-氧气接头8-乙炔接头9-预热氧气调节阀10-预热氧气气管2.气割机气割机是代替手工割炬进行气割的机械化设备。（1）半自动气割机（2）仿形气割机（3）数控气割机数控气割机１—导轨２—门架３—小车４—控制机构３—割炬四、气割工艺1.气割参数气割过程气割基本操作（2）气割速度后拖量ａ)速度正常ｂ)速度过大（3）预热火焰性质及能率预热火焰的作用是把金属割件加热，并始终保持能在氧气流中燃烧的温度，同时使钢材表面上的氧化皮剥落和熔化，便于氧气流与铁化合。预热火焰能率是以每小时可燃气体消耗量来表示的，应根据割件厚度来选择，一般割件越厚，预热火焰能率应越大。（4）割嘴与割件的倾斜角度割嘴与割件的倾斜角（5）割嘴离割件表面的距离割嘴离割件表面的距离应根据预热火焰长度和割件厚度来确定，一般为3~5mm。因为这样的加热条件好，切割面渗碳的可能性最小。当割件厚度小于20mm时，火焰可长些，距离可适当加大；当割件厚度大于或等于20mm时，由于气割速度放慢，火焰应短些，距离应适当减小。2.气割（气焊）的回火（1）输送气体的软管太长、太细，或者曲折太多。（2）气割（气焊）时间过长或者割（焊）嘴离工件太近。（3）割（焊）嘴端面黏附了过多飞溅出来的熔化金属微粒。（4）输送气体的软管内壁或割（焊）炬内部的气体通道上黏附了固体碳质微粒或其他物质。