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碳弧气刨基本知识目录一、碳弧气刨基本概念 (2)1.1 碳弧气刨的定义 (2)1.2 碳弧气刨的应用领域 (3)二、碳弧气刨设备与工具 (4)三、碳弧气刨工艺原理 (5)3.1 碳弧气刨的原理 (6)3.2 碳弧气刨的工艺流程 (7)四、碳弧气刨操作技巧 (8)4.1 碳弧气刨的准备工作 (9)4.2 碳弧气刨的操作步骤 (10)4.3 碳弧气刨的安全注意事项 (11)五、碳弧气刨在实际工作中的应用案例 (12)5.1 碳弧气刨在金属切割中的应用 (13)5.2 碳弧气刨在焊接修复中的应用 (14)5.3 碳弧气刨在其他领域的应用 (15)六、碳弧气刨的优缺点及发展趋势 (16)6.1 碳弧气刨的优点 (18)6.2 碳弧气刨的缺点 (19)6.3 碳弧气刨的发展趋势 (20)一、碳弧气刨基本概念碳弧气刨是一种利用碳极电弧产生的高温，使金属表面局部熔化，从而实现表面清理和焊接的一种高效工艺方法。
在碳弧气刨过程中，电弧产生的高温足以使金属熔化并蒸发，形成一定的气体保护效果。
由于电弧的吹力作用，可以将熔化的金属及其氧化物吹掉，实现表面的清理效果。
碳弧气刨具有操作简便、生产效率高、适用范围广等优点。
它可以在各种金属材料上使用，包括碳钢、不锈钢、合金钢等。
碳弧气刨还可以用于焊接前的表面清理和预处理工作，以及缺陷的检测和修复工作。
需要注意的是，碳弧气刨过程中会产生大量的烟尘和有害气体，对环境和人体健康造成一定的影响。
在使用碳弧气刨时，需要采取必要的防护措施，如佩戴防护眼镜、口罩和手套等。
1.1 碳弧气刨的定义碳弧气刨是一种利用碳极电弧产生的高温，使电极和基体金属熔化，同时用压缩空气的气流来吹除熔化金属，从而实现表面清理和局部加热加工的方法。
这种工艺在金属加工领域中被广泛应用，特别是在钢铁制造、化工设备制造等行业中，用于清除焊缝、毛刺、旧漆层以及进行局部热处理等。
在碳弧气刨过程中，一般将碳棒作为电极，通过调整电流和电压来控制电弧的温度和能量。
碳弧气刨原理
碳弧气刨是一种常用的金属切割工具，其原理是利用高温的碳
弧气体将金属材料进行切割。
碳弧气刨主要由电源系统、气体系统
和控制系统组成，下面我们将详细介绍碳弧气刨的工作原理。
首先，碳弧气刨的电源系统提供高压电源，将电能转换为电弧
能量。
当电源系统启动后，电流通过碳棒产生电弧，同时产生高温。
这种高温的电弧是碳弧气刨切割金属的关键。
其次，碳弧气刨的气体系统提供气体，通常是氧气或空气。
气
体在电弧下被分解成离子和自由基，形成等离子体。
等离子体的温
度非常高，可以达到数千摄氏度，这样的高温可以使金属材料瞬间
熔化并被吹除，从而实现切割的目的。
最后，控制系统对电源和气体系统进行精确控制，以确保碳弧
气刨的稳定工作。
控制系统能够调节电流大小、气体流量和喷嘴位置，以适应不同金属材料的切割需求。
通过控制系统的精确调节，
可以实现对金属材料的高效切割。
总的来说，碳弧气刨的工作原理是利用高温的碳弧和气体等离
子体对金属材料进行切割。
通过电源系统提供电能、气体系统提供
气体和控制系统的精确调节，碳弧气刨可以实现对金属材料的高效
切割。
除了切割外，碳弧气刨还可以用于焊接、热喷涂等工艺。
在工
业生产中，碳弧气刨已经成为一种重要的切割工具，其高效、精准
的切割能力受到了广泛的认可。
总之，碳弧气刨作为一种重要的金属切割工具，其原理简单清晰，通过电能和气体的协同作用，可以实现对金属材料的高效切割。
在未来的工业生产中，碳弧气刨有望发挥更大的作用，为金属加工
领域带来更多的便利和效益。
碳弧气刨和切割碳弧气刨和切割一、碳弧气刨与切割原理碳弧气刨及切割是利用碳棒与工件之间产生的电弧，将金属局部加热到熔融状态，同时用压缩空气的气流把熔融金属吹掉，从而达到对金属进行刨削或切割的一种工艺方法，如图3-5所示。
在碳弧气刨中，压缩空气的要紧作用是把碳极电弧高温加热而熔化的母材金属吹掉，同时还能够对碳棒起冷却作用，减少碳棒的损耗。
但压缩空气的流量过大时，将会使被熔化的金属温度降低，而不利于“刨削”或阻碍电弧的稳固燃烧。
二、应用范畴目前，碳弧气刨这种方法已广泛应用在造船、机械制造、锅炉、压力容器等金属结构制造部门。
(1)要紧用于双面焊时，清理背面焊根。
(2)清除焊缝中的缺陷。
(3)自动碳弧气刨用来为较长的焊缝和环焊缝加工坡口；手工碳弧气刨用来为单件、不规则的焊缝加工坡口。
(4)清除铸件的毛边，清除浇冒口和铸件中的缺陷。
(5)切割高合金钢、铝、铜及其合金等。
碳弧气刨比风铲的噪声小，能减轻劳动强度。
但碳弧有烟雾、粉尘污染及弧光辐射，因此要注意通风，以免对人身健康有不利阻碍。
三、手工碳弧气刨操作规程1．预备工作(1)检查气刨枪的导气管是否畅通，导气管不得有漏气现象。
(2)检查气刨枪的导电嘴、碳棒夹。
对漏电及损坏部件进行修理更换。
(3)检查电源极性，调整电流，碳棒伸出长度以80～100mm为宜。
(4)检查压缩空气的压力，当压力＜0．4MPa时不得进行操作。
(5)清理工作场地，去除易燃、易爆物品。
(6)穿好防护鞋、防护服，戴好防护罩，做好其他安全爱护措施。
2．安全技术(1)在雨雪天和大风天不得进行露天气刨和切割。
(2)露天作业时，应尽可能顺风向操作，防止被吹散的铁水及熔渣烧伤。
并注意场地的防火。
(3)在容器或舱室内部作业时，内部尺寸不能过于狭小，而且必须加强通风，以便排除烟尘，而且要求两人以上。
(4)气刨时使用的电流较大，应注意防止电源过载或长时刻连续使用而发热。
(5)操作地点的防火距离要大于一样电焊、气割作业的防火距离。
碳弧气刨原理
碳弧气刨是一种常用的金属切削工具，它利用高温电弧和气流的作用来完成对
工件的切削加工。
碳弧气刨原理主要包括电弧发生原理、气流作用原理和切削原理三个方面。
首先，让我们来了解一下碳弧气刨的电弧发生原理。
碳弧气刨通过电源将电能
转化为电弧能量，电流经过碳棒产生高温电弧，电弧的温度高达3000-6000摄氏度，能够使工件表面瞬间熔化并蒸发，从而实现切削加工。
电弧发生时，还会产生强烈的光和热，因此在使用碳弧气刨时需要注意保护眼睛和皮肤，以免受到伤害。
其次，气流作用原理也是碳弧气刨实现切削加工的重要原理之一。
碳弧气刨通
过喷嘴向切削区域喷射高压空气，气流的作用可以将熔化的金属颗粒吹散，同时也可以冷却切削区域，防止工件过热变形。
气流的加速和喷射方向对切削效果有着重要的影响，合理的气流设计可以提高碳弧气刨的切削效率和精度。
最后，我们来谈谈碳弧气刨的切削原理。
碳弧气刨利用高温电弧和气流的协同
作用，可以对各种金属材料进行切削加工，包括钢铁、铝合金、铜等。
在切削过程中，电弧瞬间加热工件表面，使其熔化并蒸发，而气流则将熔化的金属颗粒吹散，从而实现对工件的切削。
由于电弧和气流的高能量作用，碳弧气刨在切削速度和效率上都具有明显的优势。
综上所述，碳弧气刨是一种高效、精密的金属切削工具，其原理包括电弧发生
原理、气流作用原理和切削原理。
通过合理的电弧和气流设计，碳弧气刨可以实现对各种金属材料的高效切削加工，广泛应用于机械加工、航空航天等领域。
在使用碳弧气刨时，需要注意保护措施，确保安全高效地完成切削任务。
碳弧气刨安全技术一、碳弧气刨原理利用石墨棒或碳极与工件间产生的电弧将金属熔化，并用压缩空气将其吹掉，实现在金属表面上加上沟槽的方法叫碳弧气刨。
碳弧气刨可以用来挑焊根、开坡口、返修焊缝缺陷及切割铸铁和不锈钢等。
与其他表面加工和切割方法比较，碳弧气刨具有如下优点：⑴与风铲相比，在开坡口及挑焊根时，可以提高工效4倍以上，尤其是在开U形坡口时，效果更加显著。
⑵与风铲相比，能减轻劳动强度，减少噪声，提高劳动条件。
⑶与风铲相比，在刨除焊缝缺陷时，操作者可直接用肉眼观察是否被刨净，焊补后的合格率很高。
⑷与氧气切割相比，能切割氧气切割难以切割的材料，如不锈钢、铸铁、铜和铝等。
⑸工具设备简单，操作方便，最适合于金属缺陷的清除工作。
碳弧气刨的缺点是气刨过程中会产生烟尘，对环境造成污染，对操作者健康有一定影响，并且需要采用功率较大的直流电源，费用较高。
二、碳弧气刨的设备和材料1.电源碳弧气刨应采用具有下降特性的直流弧焊电源，由于气刨时碳棒不熔化，负载持续率较大,而使用的电流又较大，所以就选用功率较大的电源，常用的有ZX5-630、ZX-500型整流弧焊机和AXl-500型弧焊发电机等。
2.气刨枪气刨枪的作用是夹持碳棒、传导电流和输送压缩空气，常用的有焊钳式气刨枪、扁碳棒气刨枪和圆周送风式气刨枪。
类型有焊钳式气刨枪惇；圆周送风式气刨枪；扁碳棒式气刨枪3.空气压缩机和空气导管碳弧气刨所需的压缩空气的压力范围0.4~0.8MPa,由空气压缩机或集中式供气管道供气，然后由空气导管输送至气刨枪，较新式的是气电合一的碳弧气刨软管，类型有弹簧管；附加钢丝；夹线胶管；多股导线4.碳棒碳棒在碳弧气刨时作为电极，用作传导电流和引燃电弧。
对碳棒的要求是耐高温、导电性良好和不易开裂。
常用的是镀铜实芯碳棒，镀铜的目的是更好地传导电流。
外形有圆碳棒和扁碳棒两种，圆碳棒主要用于在焊缝反面挑焊根、清焊根;扁碳棒刨槽较宽，可以用于来坡口、刨焊瘤或切割大量金属的场合。
第四章碳弧气刨教学目标：掌握碳弧气刨工作原理、工艺特点及应用范围，正确选择工艺参数；能够对低碳钢、低合金结构钢、不锈钢进行正确的刨削操作，并对铸铁及有色金属进行碳弧切割。
教学重、难点：碳弧气刨工作原理、工艺特点及应用范围，正确选择工艺参数，对低碳钢、低合金结构钢、不锈钢进行正确的刨削操作，并对铸铁及有色金属进行碳弧切割。
课时：7课时第一课时教学过程：一、组织教学二、导入新课（一）碳弧气刨的基本原理（1）碳弧气刨是利用碳棒与金属工件之间产生的电弧高温，将金属工件局部熔化，并利用压缩空气流将熔化金属吹掉，从而在工件上加工出刨槽的一种工艺方法，如图所示。
图碳弧气刨原理示意图1—碳棒2—碳弧气刨钳3—压缩空气4—电弧5—工件（2）碳弧气刨是利用碳极和金属之间产生的高温电流，把金属局部加热到熔化状态，同时利用压缩空气的高速气流把这些熔化金属吹掉，从而实现对金属母材进行刨削和切割的一种加工工艺方法，如下图：图1 碳弧气刨示意图（二）碳弧气刨与其他切割方法的比较(引导学生复习归纳) 1、机械切割砂轮切割2、氧乙炔气割(二)应用范围1.焊缝挑焊根工作中。
2.利用碳弧气刨开坡口，尤其是U型坡口。
3.返修焊件时，可使用碳弧气刨消除焊接缺陷（挖出）。
4.清除铸件表面的毛边、飞刺、冒口和铸件中的缺陷。
5.切割不锈钢中、薄板6.在板材工件上打孔。
7.刨削焊缝表面的余高。
三、巩固小结四、布置作业1.碳弧气刨原理2.碳弧气刨的特点第二课时教学过程：一、组织教学二、复习旧知识1.碳弧气刨原理2.碳弧气刨的特点3.碳弧气刨应用范围。
三、导入新课1.碳弧气刨的工艺参数（主要）a)碳棒规格及适用电流（表1）电流对刨槽的尺寸影响很大，电流增加时，刨槽的宽度增加，深度增加更多，采取大电流可以提高刨削速度，并获得较光滑的刨槽。
但电流过大时，碳棒头易发红，镀铜层易脱落。
正常电流下，碳棒发红长度为25mm，电流小则容易产生夹碳现象。
实际生产中可参考表1选用电流。
表1 碳棒规格及适用电流新型侧面送风碳弧气刨钳如图所示。
图新型碳弧气刨钳示意图1—碳棒2—风孔3—角度可调钳口(导电嘴) 4—空气开关5—卡紧手柄6—电缆紧固螺钉7—电缆接口8—压缩空气接头电风合一软管新式的电风合一的软管如图所示。
1—弹簧管2—外附加钢丝3—夹线胶管4—多股导线图电风合一软管b)刨削速度刨削速度对刨槽尺寸、表面质量都有一定影响。
速度太快会造成碳棒与金属相碰，会使碳粘于刨槽顶端，形成“夹碳”的缺陷。
相反，速度过慢又易出现“粘渣”问题。
通常刨削速度为0.5—1.2m/min较合适。
c)电弧长度气刨时，电弧长会引起电弧不稳定，甚至造成息弧。
操作一般宜用短弧，以提高生产效率和碳棒利用率。
一般电弧长度以1—2mm为宜。
d)碳棒伸出长度碳棒从钳口到电弧端的长度为伸出长度（如图1所示）伸出长度越长，钳口离电弧越远，压缩空气吹到熔池的吹力就不足，不能将熔化的金属顺利吹掉；另一方面伸出长度越长，碳棒的电阻越大，烧损也越快。
操作时，碳棒合适的伸出长度为80—100 mm，当烧损到20—30 mm后就要进行调整。
碳棒伸出长度示意图5.碳棒倾角碳棒与工件沿刨槽方向的夹角称为碳棒倾角，刨槽的深度与倾角有关。
倾角增大，刨槽深度增加；反之，倾角减小，则刨槽深减小。
碳棒的倾角一般为25°-- 45°碳棒倾角6.碳棒直径与板厚的关系见表碳棒直径一般比所要求的刨槽宽度小2～4mm为佳。
7.压缩空气压力一般要求压缩空气的压力为0.4～0.6MPa。
8.电弧长度操作时要尽量采用短弧，一般弧长约l～2mm。
9.刨削速度一般刨削速度为0.5～1.2m／min较合适。
三、巩固小结四、布置作业碳弧气刨的工艺参数有哪些？第三课时教学过程：一、组织教学二、复习旧知识碳弧气刨的工艺参数三、导入新课碳弧气刨基本操作a)准备工件刨削前应先检查电源的极性是否正确（一般刨枪接正极、工件接负极）。
检查电缆及气管是否接好。
并根据工件厚度、槽的宽度选择碳棒直径和调节好电流。
调节碳棒伸出长度为80—100mm。
检查压缩空气管路和调节压力，调正风口并使其对准刨槽。
b)引弧引弧时，应先缓慢打开气阀，随后引燃电弧，否则易产生“夹碳”和碳棒烧红。
电弧引燃瞬间，不宜拉的过长，以免熄灭。
c)刨削i.因为开始刨削时钢板温度低，不能很快熔化，当电弧引燃后，此时刨削速度应慢一点；否则易产生夹碳。
当钢板熔化且被压缩空气吹去时，可适当加快刨削速度。
ii.刨削过程中，碳棒不应横向摆动和前后往复移动，只能沿刨削方向作直线运动。
iii.碳棒倾角按槽深要求而定，倾角可为25°-- 45。
iv.刨削时，手的动作要稳，对好准线，碳棒中心线应与刨槽中心线重合。
否则，易造成刨槽形状不对称。
v.在垂直位置气刨时，应由上向下移动，以便焊渣流出。
vi.要保持均匀的刨削速度。
刨削时，均匀清脆的“嘶、嘶”声表示电弧稳定，能得到光滑均匀的刨槽。
每段刨槽衔接时，应在弧坑上引弧，防止碰触刨槽或产生严重凹痕。
vii.刨削结束时，应先切断电弧，过几秒后再关闭气阀，使碳棒冷却。
viii.刨槽后应清除刨槽及其边缘的铁渣、毛刺和氧化皮，用钢丝刷清除刨槽内碳灰和“铜斑”。
并按刨槽要求检查焊缝根部是否完全刨透，缺陷是否完全清除。
四、巩固小结五、布置作业1.碳弧气刨如何引弧？2.碳弧气刨时如何刨削？第四课时教学过程：一、组织教学二、复习旧知识1.碳弧气刨如何引弧？2.碳弧气刨时如何刨削？三、导入新课a)焊缝返修时刨削缺陷焊缝经探伤后，发现有超标准的缺陷，可用碳弧气刨进行刨除。
根据检验人员在焊逢上做出的缺陷位置的标记来进行刨削，刨削过程中要注意一层一层地刨，每层不要太厚。
当发现缺陷后，要轻轻地再往下刨一二层，直到将缺陷彻底刨掉为止。
如图2所示图2刨除焊缝后的槽形b)碳弧气刨工艺规范1. 主题内容与适用范围本规范规定了手工和自动碳弧气刨工艺及操作应遵守的规则。
本规范适用于低碳钢和低合金钢的碳弧气刨，用于清根、开U型坡口、清除焊接接头缺陷等。
2.碳弧气刨的电极材料(1)应选用碳弧气刨专用的碳棒，且符合有关要求。
(2)碳棒断面一般为圆形。
(3)当用于自动碳弧气刨时，应选用可连接（螺纹或锥体连接）的碳棒。
当第一根碳棒被消耗时，另一根可以迅速而方便地接上，保证操作连续而不中断。
(4)碳棒在保管时应保持干燥。
使用前如发现碳棒受潮，应经烘干后使用，烘干温度为120℃左右，保温2小时。
3.碳弧气刨枪应选用侧向送风的碳弧气刨枪，以保证金属熔渣的清除。
4.电源碳弧气刨必须采用直流电源，手工碳弧气刨应采用陡降外特性的直流电源。
自动碳弧气刨，根据控制模式，可采用陡降外特性或平特性的直流电源。
碳弧气刨一般所需电流较大，连续工作时间长，故应选用功率较大的直流焊机。
若选用硅整流焊机作电源时，尤应防止超载，以确保金属熔渣的清除。
(5)碳弧气刨电源极性的选用根据材质而定，一般碳钢、合金钢选用直流反接。
5.压缩空气(1)碳弧气刨用的压缩空气必须清洁干燥，必要时应采取过滤装置。
(2)碳弧气刨用的压缩空气应有足够的压力和流量。
常用的压力为0.4~0 .6MPa，流量为0.85~1.7m3/min。
四、巩固小结五、布置作业1.碳弧气刨焊缝返修时如何刨削缺陷？2.碳弧气刨的电极材料有哪些要求？3. 碳弧气刨对压缩空气有哪些要求？第五课时教学过程：一、组织教学二、复习旧知识1.碳弧气刨焊缝返修时如何刨削缺陷？2.碳弧气刨的电极材料有哪些要求？3. 碳弧气刨对压缩空气有哪些要求？三、导入新课碳弧气刨前的准备1.清理工作场地，在10m范围内应无易燃、易爆物品。
2.碳弧气刨前应作如下检查：(1)电源线及接地（焊件）线连接应牢固。
自动碳弧气刨时，信号（电弧电压）线应可靠地接在焊件上。
(2)气路连接应可靠、畅通、无泄漏现象。
仪表完好。
(3)采用自动碳弧气刨时，小车导轨与焊件气刨线应平行。
(4)当气刨环缝时，液轮架运转应可靠，且不跑偏。
(5) 碳弧气刨的电源极性、碳棒直径、气刨电流、行走速度、压缩空气的压力及碳棒的伸出长度等应符合工艺要求。
3.对于需要预热的材料，在气刨前应按相应的焊接工艺要求进行预热。
4. 碳弧气刨操作要求(1 )自动碳弧气刨按操作说明书进行，当一切准备就绪，在按下启动按钮后，除连接碳棒需手动外，一切均自动进行，直至气刨结束时按下停止按钮。
(2) 手工碳弧气刨按下列要求进行操作。
1)将碳棒夹持在碳弧气刨枪上，碳棒伸出长度一般为80~100mm，当烧至30~40mm时，应将碳棒重新夹持到伸出长度。
2)应先送风后引弧，防止引弧时产生夹碳现象。
3) 电弧长度应保持在1~2mm。
4) 碳棒与焊件夹角一般为25°~40°。
5) 引弧后的气刨速度应稍慢一点，待金属材料被充分加热后再调至正常气刨速度。
6) 气刨结束后应先熄弧后断气，以使碳棒冷却。
7）气刨结束后应彻底清除刨槽及其两侧的氧化皮、粘渣、飞溅等附着物。
四、巩固小结五、布置作业1.手工碳弧气刨按进行操作应注意事项？2.碳弧气刨前应作哪些检查？第六课时教学过程：一、组织教学二、复习旧知识1.手工碳弧气刨按进行操作应注意事项？2.碳弧气刨前应作哪些检查？三、导入新课A.工艺参数（1）手工碳弧气刨时，主要按碳棒直径选用电流（见表1）：表1规格（mm）Φ8Φ9Φ10Φ12电流（A） 400 ~ 430 450 ~ 500 500 ~ 550 550 ~ 600 （2）自动碳弧气刨时，除电流外，还有行走速度、电弧电压等。
B.检查（1）气刨槽应无夹碳、粘渣、铜斑及裂纹等缺陷，否则应及时清除。
（2）自动气刨刨槽尺寸允许偏差：宽度允差≤1mm、深度允差≤1±0.5mm、刨槽中心相对焊缝中心的偏移≤1mm。
（3）手工气刨刨槽尺寸允许偏差：宽度允差≤2mm、深度允差≤2±1mm、刨槽中心相对焊缝中心的偏移≤2mm。
C.安全事项(1 )操作者应穿戴好必要的劳动保护用品。
(2) 碳弧气刨时不准用氧气代替压缩空气。
(3) 不允许把碳弧气刨枪浸在水中冷却。
(4) 工作场地应通风良好，尤其是在容器内操作时，必须加强通风，排除烟尘。
D.碳弧气刨的工艺参数1.炭棒直径炭棒直径通常根据钢板的厚度选用，但也要考虑刨槽宽度。
炭棒直径越大，刨槽越宽。
一般炭棒直径应比所要求的刨槽宽度小2～4mm。
2.电源极性碳索钢和低合金钢碳弧气刨时，一般采用直流反接(DCRP)，即工件接负极，炭棒接正极。
采用直流反接碳弧气刨时，熔化金属的碳含量高达1.44%，而正接时碳含量为0.38%。
碳含量较高的熔化金属的流动性好，凝固温度较低。
因此反接时刨削过程稳定，电弧发出“刷刷”声，刨槽宽窄一致，光洁明亮。
若极性接错，电弧不稳且发出断续的“嘟嘟”声。
