12)电气焊的基本知识

二、气割的工艺参数

气割工艺参数主要包括切割氧压力、气割速度、预热火焰能率、割嘴与割件的倾斜角度、割嘴割件表面距离等。气割工艺参数的选择正确与否，直接影响到切口表面的质量。而气割工艺参数的选择又主要取决于焊件厚度。

1. 气割氧压力

在割件厚度、割嘴型号、氧气纯度都已经确定的条件下，气割氧压力的大小对气割有极大的影响。如果氧气压力不够，氧气供应不足，则会引起金属燃烧不完全，这样不仅降低气割速度，而且不能将熔渣全部从割缝处吹除，使割缝的背面留下很难清除干净的挂渣，甚至还会出现割不透的现象。若果氧气压力过高，则过剩的氧气起不了冷却作用，不仅影响气割速度而且使割口表面粗糙，割缝加大，同时也使得氧气消耗量增大。

一般选择氧气压力的根据是：随割件厚度的增加而增大，或随割嘴号码的增大而加大；氧气的纯度降低时，由于气割时间增加，则相应增大氧气压力。当割件厚度小于100mm时，其氧气压力可参照表2-12选用。

氧气纯度对气割速度、气体消耗量以及焊缝质量有很大影响。氧气的纯度低，金属氧化缓慢，使气割时间增加，而且气割单位长度割件的氧气量也增加。例如在氧气纯度为97.5~99.5%的范围内，每降低1%时，1m长的割缝气割时间增加10%~15%，而氧气消耗量增加25~35%。图2-22中曲线1即表示切割氧纯度与气割时间关系，曲线2表示切割氧纯度与氧气消耗量的关系。

2．气割速度

气割速度与焊件厚度和使用的割嘴形状有关。割件越厚，气割速度越慢；反之割件越薄，则气割速度越快。气割速度太慢，会使割缝边缘熔化；速度过快，则会产生很大的后拖量（沟纹倾斜）或割不穿。气割速度的正确与否，主要根据割缝后拖量来判断。所谓后拖量就是切割面上的氧流轨迹的始点与终点在水平方向上的距离（图2-23）。

气割时产生的后拖量的主要原因是：

1. 切口上层金属在燃烧时所产生的气体冲淡了切割氧气流，使下层金属燃烧缓慢。

2. 下层金属无预热火焰的直接预热作用，因而火焰不能充分地对下层金属加热，使割件下层不能剧烈燃烧。

3. 割件下层金属离割嘴距离较大，氧流风线直径增大，切割氧流吹除氧化物的动能降低。

4. 气割速度过快，来不及将下层金属氧化物而造成后拖量，有时因后拖量过大而未能将割件割穿，使气割过程中断。

切割的后拖量是不可避免的，尤其是在切割厚钢板时更为显著。因此，要求采用的气割速度，应该使切口产生的后拖量较小为原则，以保证气割质量。

3.预热火焰能率 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离和熔化，便于切割氧射流与铁化合。预热火焰对金属加热的温度，低碳钢时约在1100

~1150℃。目前采用的可燃烧气体有乙炔和丙烷两种，由于乙炔与氧燃烧后具有较高的温度，因此气割时间比丙烷短。

气割时，预热火焰均采用中性焰，或轻微的氧化焰。碳化焰不能用，因为碳化焰中有剩余的碳，会使割件的切割边缘增碳。调整火焰时应在切割氧射流开启前进行，以防止预热火焰发生变化。

预热火焰的能率以可燃气体（乙炔）每小时消耗量（1/h）表示。预热火焰能率与割件厚度有关。割件越厚，火焰能率越大；但火焰能率越大时，会使割缝上缘产生连续珠状钢粒，甚至熔化成圆角，同时造成割件背面粘渣增多而影响气割质量。当火焰能率过小时，割件得不到足够的热量，迫使气割速度减慢，甚至使气割过程发生困难，这在厚板气割时更应注意。

当气割薄板时，预热火焰能率要小。如果气割速度要快，可采用稍大些的火焰能率，但割嘴应距割件表面远些，并保持一定倾斜角度，防止气割中断；而在气割厚钢板时，由于气割速度较慢，为了防止割缝上缘熔化，可相对地采用较软弱些的火焰能率。

4.割嘴与割件的倾斜角

割嘴与割件的倾斜角度，直接影响气割速度和后拖量。当割嘴沿气割相反方向倾斜一定角度时，能使氧化燃烧而产生的熔渣向切割线的边缘，这样可充分利用燃烧反应产生的热量来减少后拖量，从而使气割速度的提高。进行直线切割时，应充分利用这一特性。

割嘴倾斜角太小，主要根据割件厚度而定。如果倾斜角选择不当，不但不能提高气割速度，反而使气割发生困难，同时增加氧气的消耗量。

当气割6~30mm厚钢板时，割嘴应垂直于割件。气割小于6mm钢板时，割嘴可沿气割相反方向倾斜5°~10°，待割穿后割嘴垂直于割件，当快割完时，割嘴逐渐沿切割相反方向倾斜5°~10°。割嘴的倾斜角如图2-24所示。

5．割嘴离工件表面的距离

为了减少周围空气对气割氧的污染而保持其纯度，同时又为了减少充分利用高速氧气流的动能，在气割过程中，割嘴与割件表面的距离愈近，愈能提高速度和质量。但是距离过近，预热火焰会将割缝上缘熔化，被剥离的氧化皮会蹦起来赌塞嘴孔造成回烧，逆火现象，甚至烧坏割嘴。所以割嘴与割件表面的距离又不能太近。选择割嘴与割件表面的距离要根据预热火焰的长度和割件厚度，并使得加热条件最好。在通常条情况下其距离为3~5mm，当割件厚度小于20mm时，火焰可长些，距离uing适当减小。

当气割工艺参数选定后，气割质量的好坏与钢材质量表面状况（氧化皮、涂料等）、割缝的形状（直线、曲线或坡口等）因素有关。

三、提高气割切口表面质量的途径

1.气割切口表面质量的标志

1切口表面应光滑干净，割纹要粗细均匀；

2气割的氧化铁渣少，且容易脱落；

3气割切口的缝隙较窄，而且宽窄一致；

4气割切口的钢板没有熔化现象，棱角完整；

5 切口应与割件平面垂直；

6割缝不歪斜。

2. 提高气割切口表面的质量途径

1切割氧压力要适当 切割氧压力过大时，使切口过宽，切口表面粗糙，同时浪费氧气；过小时，气割的氧化铁渣吹不掉，切口的熔渣容易粘在一起不易清除。

2预热火焰能率要适当 预热火焰能率过大时，产生较大的后拖量，不易切透，甚至造成铁渣往上飞，容易发生回火现象；割速太慢时，钢板两棱角熔化，同时浪费切割气体，较薄的板材易产生过大的变形以及粘连现象，割后熔渣不易清理。

3气割速度适当时，熔渣和火花垂直向下飞去，切口光洁，熔渣容易清除。气割速度是否适当，可通过观察熔渣的流通情况和听气割时的声音加以判断和灵活控制。

4割炬要平 气割时割炬要端平，使割嘴与割件两侧的夹角90°。这样割完后，切口与割件平面就垂直。若割炬前后低或前低后高，割嘴与割件两侧的夹角就不成90°；气割后切口就会偏斜。

5操作要正确 手持割炬时，人要蹲稳，割炬捏紧，呼吸要细，手无抖动。并严格沿割线进行气割，以保证割缝的直线性。

6 维护好工具 割炬要保持清洁，不应有氧化铁渣的飞溅物粘在嘴头上，尤其是割嘴内孔要保持光滑，使切割氧缝线程清晰笔直。因此所用的工具要经常维护好是保证气割质量的前提。

2-3 气焊工艺

气焊是利用气体燃烧火焰作热源的一种熔化焊方法。

一、 气焊火焰

常用的气焊火焰是乙炔与氧混合燃烧所形成的火焰。氧乙炔焰的外形、构造及火焰的温度分布和氧气与乙炔的混合比大小有关。

根据氧与乙炔混合比的大小不同，可得到三种不同性质的火焰，即中性焰、碳化焰和氧化焰，其构造、形状和成分如图2-17所示。

1. 中性焰

中性焰是氧乙炔混合比为1.1～1.2时燃烧所形成的火焰。中性焰燃烧后的气体中既无过剩氧，也无过剩的乙炔，在焰心的外表面分布着乙炔分解所生成的碳素微粒层，因受高温而使焰心形成光亮而明显的轮廓，在内焰处，C2H2和O2燃烧生成的CO以及H2形成还原气氛 ，在与熔化金属相互作用时，能使氧化物还原，中性焰的最高温度在距焰心2～4mm处，约为3050～31500C。用中性焰焊接时主要利用内焰这部分火焰加热焊件。中性焰使用于焊接一般低碳钢和要求焊接过程中对熔化金属不渗碳的金属材料，如不锈钢、紫铜、铝及铝合金等，中性焰的温度分布如图2-18所示。

2.碳化焰

碳化焰是氧与乙炔的混合比小于1.1时的火焰。火焰中含有游离碳，具有较强的还原作用，也有一定的渗碳作用。

整个火焰比中性焰长，碳化焰中过剩乙炔，并分解成游离状态的碳和氢，它们会渗到熔池中，使焊缝的含碳量增加，塑性下降；过多的氢进入熔池，可使焊缝产生气孔和裂纹。由于碳化焰对焊缝金属具有渗碳作用，故碳化焰只适用含碳较高的高碳钢、铸铁、硬质合金及高速钢的焊接。碳化焰的最高温度为2700～30000C。

3.氧化焰

氧化焰是氧与乙炔的混合比大于1.2时的火焰。火焰中有过量的氧，在尖形焰芯外面形成一个有氧化性的富氧区。

氧化焰中有过剩的氧，火焰的氧化反应剧烈，整个火焰缩短了，内焰和外焰层次不清，氧化焰中主要有游离状态的氧（O2）二氧化碳（CO2）及水蒸气存在，整个火焰具有氧化性，氧化焰温度最高约为3100～33000C。对于一般的碳钢和有色金属，很少采用氧化焰，这是因为氧化焰会使焊缝金属氧化和形成气孔，并增强了熔池中的沸腾现象，使