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焊接工艺第一章气焊与气割（一）气焊气割的气体和设备•气焊的气体和设备•气焊是利用气体燃烧所产生的高温火焰来进行焊接的，如图1所示。火焰一方面把工件接头的表层金属熔化，同时把金属焊丝熔入接头的空隙中，形成金属熔池。当焊炬向前移动，熔池金属随即凝固成为焊缝，使工件的两部分牢固地连接成为一体。气焊示意图图1气焊1-焊丝；2-焊嘴；3-工件气焊的优点•气焊的温度比较低，热量分散，加热速度慢，生产率低，焊件变形较严重。但火焰易控制，操作简单，灵活，气焊设备不用电源，并便于某些工件的焊前预热。所以，气焊仍得到较广泛的应用。一般用于厚度在3mm以下的低碳钢薄板，管件的焊接，铜、铝等有色金属的焊接及铸铁件的焊接等。.气焊火焰调节氧气、乙炔气体的不同混合比例可得到中性焰、氧化焰和碳化焰三种性质不同的火焰。如图2所示。图2气焊火焰氧乙炔焰按氧气与乙炔混合比值的不同，可分为中性焰、碳化焰(也叫还原焰)和氧化焰三种，其构造和形状见图•(1)中性焰。中性焰燃烧后无过剩的氧和乙炔，它由焰心、内焰和外焰三部分组成，见图。火焰呈中性。•焰心由未经燃烧的氧气和乙炔组成，外表分布有一层碳素微粒层，炽热的碳粒发出明亮的白光形成尖亮而明显的轮廓，离焰心尖端2—4毫米处化学反应最激烈，因此温度最高，为3100—3200℃。•内焰由乙炔的不完全燃烧产物(一氧化碳和氢气)组成，具有还原性，呈杏核形的深蓝色线条。•外焰是一氧化碳和氢气与大气中的氧完全燃烧后产生的二氧化碳和水蒸气。•主要用于焊接低碳钢、低合金钢、高铬钢、不锈钢、紫铜、锡青铜、铝及其合金等。•(2)碳化焰。碳化焰燃烧后的气体中尚有部分乙炔未燃烧，焰心的轮廓不清，外焰特别长，当乙炔过剩量很大时会冒黑烟。火焰由焰心、内焰和外焰三部分组成，见图。碳化焰最高温度为2700-3000℃，火焰具有还原性。乙炔过剩，火焰中有游离状态碳及过多的氢，焊接时会增加焊缝含氢量，焊低碳钢有渗碳现象。•主要用于高碳钢、高速钢、硬质合金、铝、青铜及铸铁等的焊接或焊补。•氧化焰氧化焰在氧乙炔气体燃烧后有过剩的氧气，由于氧气过剩氧化燃烧进行得很激烈，造成焰心、内焰、外焰成为一体。•氧过剩火焰，有氧化性，焊钢件时焊缝易产生气孔和变脆。最高温度3100~3300℃。主要用于焊接黄铜、锰黄铜、镀锌铁皮等。气焊的设备••（1）氧气瓶氧气瓶是运送和贮存高压氧气的容器，其容积为40L，工作压力为15Mpa。按照规定，氧气瓶外表漆成天蓝色，并用黑漆标明“氧气”字样。保管和使用时应防止沾染油污；放置时必须平稳可靠，不应与其他气瓶混在一起；不许曝晒、火烤及敲打，以防爆炸。使用氧气时，不得将瓶内氧气全部用完，最少应留100~200kpa，以便在再装氧气时吹除灰尘和避免混进其他气体氧气瓶乙炔瓶乙炔瓶是贮存和运送乙炔的容器，国内最常用的乙炔瓶公称容积为40L，工作压力为1.5Mpa。其外形与氧气瓶相似，外表漆成白色，并用红漆写上“乙炔”、“不可近火”等字样。在瓶体内装有浸满丙酮的多孔性填料，可使乙炔稳定而又安全地贮存在瓶内。使用乙炔瓶时，除应遵守氧气瓶使用要求外，还应该注意：瓶体的温度不能超过30~40℃；搬运、装卸、存放和使用时都应竖立放稳，严禁在地面上卧放并直接使用，一旦要使用已卧放的乙炔瓶，必须先直立后静止20min，再连接乙炔减压器后使用；不能遭受剧烈的震动等典型的几种乙炔瓶减压器•减压器将高压气体降为低压气体的调节装置。对不同性质的气体，必须选用符合各自要求的专用减压器。通常，气焊时所需的工作压力一般都比较低，如氧气压力一般为0.2~0.4Mpa，乙炔压力最高不超过0.15Mpa。因此，必须将气瓶内输出的气体压力降压后才能使用。减压器的作用是降低气体压力，并使输送给焊炬的气体压力稳定不变，以保证火焰能够稳定燃烧。减压器在专用气瓶上应安装牢固。各种气体专用的减压器，禁止换用或替用。氧气减压器氧气减压器YQY-12氧气减压器•用于介质为氧气。参数指标：•型号：YQY-12•输入压力MPA：15压力调节范围MPA：0.1-1.25•公称流量M3/H：40进口螺纹：G5/8•出口螺纹：M16*1.5氧气减压器实例及图解YQE-213乙炔减压器用于介质为乙炔气。参数指标：型号：YQE-213输入压力MPA：3压力调节范围MPA：0.01-0.15公称流量M3/H：5进口螺纹：框架出口螺纹：M16*1.5回火保险器正常气焊时，火焰在焊炬的焊嘴外面燃烧，但当气体供应不足、焊嘴阻塞、焊嘴太热或焊嘴离焊件太近时，火焰会沿乙炔管路往回燃烧。这种火焰进入喷嘴内逆向燃烧的现象称为回火。如果回火蔓延到乙炔瓶，就可能引起爆炸事故。回火保险器的作用就是截留回火气体，保证乙炔瓶的安全。干式乙炔回火防止器技术参数:1.使介质:溶解乙炔气2.工作压力:0.01MPa--0.15MPa3.流量:当工作v压力为0.1MPa时,流量Q≥3M/H24.外型尺寸:Φ31.2x92mm焊炬•焊炬的作用是将乙炔和氧气按一定比例均匀混合，由焊嘴喷出，点火燃烧，产生气体火焰。常用的氧乙炔射吸式焊炬如图4-21所示。各种型号的焊炬均配备3~5个大小不同的焊嘴，以便焊接不同厚度的焊件时使用。焊炬模型H01系列射吸式焊炬（二）气焊接头形式与坡口形式G01型割炬参数（三）气焊工艺及操作要领•气焊工艺•（1）焊丝和焊剂•气焊所用的焊丝是没有药皮的金属丝；其成分与工件基本相同，原则上要求焊缝与工件达到相等的强度。•焊接合金钢、铸铁和有色金属时，熔池中容易产生高熔点的稳定氧化物，如Cr2O3、SiO2和Al2O3等，使焊缝中夹渣。故在焊接时，使用适当的焊剂，可与这类氧化物结成低熔点的熔渣，以利浮出熔池。因为金属氧化物多呈碱性，所以一般都用酸性焊剂，如硼砂、硼酸等。焊铸铁时，往往有较多的SiO2出现，因此通常又会采用碱性焊剂，如碳酸钠和碳酸钾等。使用时，通常用焊丝蘸在端部送入熔池。•焊接低碳钢时，只要接头表面干净，不必使用焊剂焊接规范•气焊的接头型式和焊接空间位置等工艺问题的考虑，与手工电弧焊基本相同。气焊的焊接规范则主要是确定焊丝的直径、焊嘴的大小以及焊嘴对工件的倾斜角度。•焊丝的直径是根据工件的厚度而定。焊接厚度为3mm以下的工件时，所用的焊丝直径与工件的厚度基本相同。焊接较厚的工件时，焊丝直径应小于工件厚度。焊丝直径一般不超过6mm。•焊炬端部的焊嘴是氧炔混合气体的喷口，如图1所示。每把焊炬备有一套口径不同的焊嘴，焊接厚的工件应选用较大口径的焊嘴。焊嘴的选择见表4-2。4-2焊接钢材用的焊嘴•（4-2）•焊嘴号12345•工件厚度•（mm）＜1.51～32～44～77～11气焊基本操作要领•（1）点火、调节火焰与灭火点火时，先微开氧气阀门，再打开乙炔阀门，随后点燃火焰。这时的火焰是碳化焰。然后，逐渐开大氧气阀门，将碳化焰调整成中性焰。同时，按需要把火焰大小也调整合适。灭火时，应先关乙炔阀门，后关氧气阀门。焊嘴倾角与焊件厚度的关系•（2）基本焊法气焊时，一般用左手拿焊丝，右手拿焊炬，两手的动作要协调，沿焊缝向左或向右焊接。•焊接热源从接头右端向左端移动，并指向待焊部分的操作法，称为左焊法，焊嘴轴线的投影应与焊缝重合，与焊缝一般保持30～50°的夹角。左焊法主要适用于焊接厚度3mm以下的薄板和低熔点的金属。这种焊法容易掌握，应用最普遍。•焊接热源从接头左端向右端移动并指向已焊部分的操作法，称之为右焊法。这种焊法适用于焊接厚度较大、熔点较高的焊件。••（3）焊丝的填充起焊时，不但要注意熔池的形成情况，还要将焊丝末端置于外层火焰下进行预热。当熔池形成后，才可将焊丝送人熔池，接着将焊丝迅速提起，同时，火焰向前动，以便形成新的熔池。待新的熔池形成后，再将被火焰预热的焊丝送如入熔池，如此循环，就形成了焊缝。在操作过程中，应掌握好焊炬向前移动的速度，使熔池的形状和大小始终保持一致。气焊厚度≤lmm时，可不填充焊丝。•（4）焊嘴倾角的选择焊接中，要注意掌握好焊嘴与工件的夹角α。α大，火焰热量散失小，工件加热快，温度高。当焊接厚度大、熔点较高或导热性较好的焊件时，α要大一些。•焊接开始时，为了较快地加热工件和迅速形成熔池，α应大些，可取80～90°；正常焊接时，一般保持在30～50°之间；当焊接结束时，α应适当减小，以便更好地填满弧坑和避免焊穿。•（5）焊嘴和焊丝的摆动焊接中，焊嘴和焊丝应作均匀协调的摆动，才能获得优质、美观的焊缝。焊嘴和焊丝的摆动有三个方向：•①沿焊缝方向作前进运动，不断熔化焊件和焊丝而形成焊缝；•②在垂直于焊缝方向作上下跳动；•③在焊缝宽度方向作横向摆动（或圆圈运动）。焊炬摆动方法焊嘴焊丝焊嘴和焊丝的摆动方法（6）焊缝的连接后焊焊缝与先焊焊缝连接时，应用火焰将原熔池周围充分加热，待已凝固的熔池及附近的焊缝金属重新熔化又形成熔池后，方可熔入焊丝。焊接重要焊件时，接头处必须重叠8～10mm。（7）收尾焊到焊缝终端时，结束焊接的过程称为收尾。收尾时，由于焊件温度较高，散热条件较差，故应减小焊嘴的倾角和加快焊接速度，并要多加焊丝，以防止熔池面积扩大或产生烧穿。收尾时，还要用温度较低的外焰保护熔池，直至熔池填满，方可使火焰慢慢地离开熔池。总之，气焊收尾的要领是：倾角小，焊速增，送丝快，熔池满。•若出现熔池不清晰且有气泡、火花飞溅加大或熔池内金属沸腾的现象，说明火焰选择不当，此时应及时将火焰调节成中性焰。•难点：堆平焊波•气焊时，一般用左手拿焊丝，右手拿焊炬，两手的动作要协调，沿焊缝向左或向右焊接。焊嘴轴线的投影应与焊缝重合，同时要注意掌握好焊嘴与焊件的夹角α，如图4-22。焊件愈厚，α愈大。在焊接开始时，为了较快地加热焊件和迅速形成熔池，α应大些。正常焊接时，一般保持α在30°~50°范围内。当焊接结束时，α应适当减小，以便更好地填满熔池和避免焊穿。焊炬向前移动的速度应能保证焊件熔化并保持熔池具有一定的大小。焊件熔化形成熔池后，再将焊丝适量地点入熔池内熔化。（四）气割•1.气割过程•氧气切割简称气割，是一种切割金属的常用方法，如图所示。气割时，先把工件切割处的金属预热到它的燃烧点，然后以高速纯氧气流猛吹。这时金属就发生剧烈氧化，所产生的热量把金属氧化物熔化成液体。同时，氧气气流又把氧化物的熔液吹走，工件就被切出了整齐的缺口。只要把割炬向前移动，就能把工件连续切开。气割过程1-割缝；2-割嘴；3-氧气流；4-工件；5-氧气物；6-预热火焰金属气割的两个件条件•（1）金属的燃烧点应低于其熔点。•（2）金属氧化物的熔点应低于金属的熔点。纯铁、低碳钢、中碳钢和普通低合金钢都能满足上述条件，具有良好的气割性能。高碳钢、铸铁、不锈钢，以及铜、铝等有色金属都难以进行氧气切割。气割操作•气割所用的割炬如图所示。工作时，先点燃预热火焰，使工件的切割边缘加热到金属的燃烧点，然后开启切割氧气阀门进行切割。割炬及其操作演示低碳钢的气割过程•低碳钢的切割过程如下图所示。气割过程氧流割口氧化物预热火焰割嘴•（1）预热气割开始时，利用氧-乙炔焰将工件切割处预热到能发生剧烈氧化的温度（燃点）约1300℃，呈黄白色。预热火焰开始时可采用氧化焰，以缩短预热时间，正常切割时用中性焰。•（2）燃烧喷出高速切割氧流，使已预热的金属燃烧，生成氧化物。•（3）熔化与吹除金属燃烧生成的氧化物以及与反应表面毗邻的一部分金属被燃烧热熔化后，再被气流吹掉，完成切割过程。切割过程•示意图氧流割口氧化物预热火焰割嘴C2H2+O2O2C2H2+O2切割要求•1、根据钢板厚度选用割嘴，并按照规定调节工艺规范•2、检查切割氧流线（风线）。流线应为笔直清晰的圆柱体，若流线不规则，要关闭所有阀门修整割嘴。•3、气割工件采用氧化焰，火焰的大小应根据工件的厚度适当调整。•4、气割时割嘴对准气割线一端加热工件至熔融状态，开快风使金属充分燃烧，工件烧穿后再开始沿气割线移动割嘴。•5、切割要在钢板中间开始的，如割圆，应在钢板上先割出孔，如钢板较厚可先钻孔，再由孔开始切割•6、气割薄板时，割嘴不能垂直于工件，需偏斜5度—10度，火焰能率要小，气割速度要快。•7、气割厚板，割嘴垂直于工件，距