碳弧气刨技术培训

张明录碳弧气刨技术培训碳弧气刨操作技术目录碳弧气刨设备碳弧气刨原理一二碳弧气刨工艺参数三四碳弧气刨常见缺陷五一.碳弧气刨原理1.利用碳棒或石墨与工件间产生的电弧将金属局部加热到熔融状态，并用压缩空气将其吹掉，达到对金属进行刨削（加工沟槽）或切割的一种工艺方法。1-电极2-刨抢3-压缩空气流4-工件2.特点生产效率高改善了劳动强度使用灵活方便，有利于保证质量3.应用清根、返修焊件时清除缺陷清理铸件毛边、飞刺、浇冒口及铸件中的缺陷切割不锈钢中、薄板开焊接坡口1.焊接电源二.碳弧气刨设备逆变直流电源晶闸管整流电源二.碳弧气刨设备2.压缩空气源活塞式空气压缩机气刨枪：3.工具侧面送风式圆周送风式4.碳棒（通常都是实心镀铜碳棒）圆形、扁形三.常用材料碳弧气刨工艺性（1）低碳钢（优良）表面会有一层硬化层0.54-0.72mm（最多不超过1mm），非渗碳，而是急冷后的淬组织，不影响刨后的焊接质量。低合金钢（良好）刨槽边缘的熔渣含碳量高，刨后认真清理，不会影响焊接质量。刨槽表面易形成淬硬组织而产生裂纹，刨削时应采取一定的工艺措施（预热）。一些强度等级高，不宜采用碳弧气刨工艺。不锈钢（良好）刨后不锈钢表面有轻微渗碳层0.02-0.05mm（最多不超过0.11mm）。刨后热影响区仅1mm，比手工电弧焊小。三.常用材料碳弧气刨工艺性（2）碳弧气刨过程中，热影响区的组织、硬度和特性的变化，取决于被刨削金属的化学成分和显微组织。附着钢中碳和合金元素含量的增多，热影响区宽度及显微硬度值增大。但是奥氏体钢未发生组织变化和硬度升高现象。四.碳弧气刨的热影响区组织和硬度的特征碳弧气刨对钢的热影响区宽度、组织和硬度的影响材料母材热影响区组织显微硬度/MPa宽度/mm刨削表面组织显微硬度/MPaQ235铁素体、珠光体1274～14501.0铁素体和珠光体1519～215614Mn2铁素体、珠光体－1.2索氏体－12CrNi3A铁素体、珠光体1470～20581.0～1.3索氏体4018～460620CrMoV铁素体、珠光体1421～19601.2索氏体和托氏体2940～423440Cr铁素体、珠光体1764～21560.9～1.5托氏体和马氏体4900～78401Cr17Ni2马氏体、铁素体4312～47071.5～1.9马氏体、铁素体4410～58801Cr17Ni13Mo2Ti奥氏体、碳化物2156～2744－奥氏体、碳化物1960～274408Cr20Ni10Mn6奥氏体、碳化物2254～2744－奥氏体、碳化物2254～2744碳弧气刨时，增碳主要发生在槽道表层碳含量0.23％的钢在厚0.54～0.72mm表面层中，碳的质量分数增至0.3％，即仅增加0.07％。而18-8型不锈钢槽道表面的增碳层厚度仅为0.02～0.05mm，最厚处也不超过0.11mm。取样部位C/%取样部位C/%碳刨飞溅金属1.3槽道表层0.2～0.3mm处0.070～0.075槽道边缘粘渣1.2母材1.碳弧气刨槽道表层的增碳（1）18-8型不锈钢碳弧气刨区碳的质量分析结果离表面深0.2～0.3mm处的碳的质量分数同母材含量十分接近，但粘渣的含量高达1.2％。而且在刨削深槽或多程刨削时，也可能产生厚度达0.2～0.3mm的增碳层。碳弧气刨加工的坡口或背面虽存在增碳的热影响区，但经过焊接后都被熔化，在焊缝中未发现增碳现象，其力学性能也与用机械加工的坡口相同。但是粘渣和炭灰等必须从槽道中清除，对于某些重要结构件，则需用砂轮去除厚0.5～0.8mm表面层后才能施焊。1.碳弧气刨槽道表层的增碳（2）用碳弧气刨削除焊缝的余高，对接头的强度没有影响，但是会使接头的延性降低，冷弯角低于105°。若用砂轮磨去厚0.2～0.5mm表层后，延性可以恢复。碳刨后的零件（除不锈钢零件）通过回火处理即可消除增碳层和热影响区的组织变化。2.碳弧气刨的焊接接头的力学性能碳弧气刨对18-8型不锈钢焊接接头耐晶间腐蚀性能的影响。碳棒直径/mm电流/A空气压力/MPa刨槽清理方法腐蚀情况5180～2100.294不锈钢丝刷合格砂轮打磨5180～2100.392不锈钢丝刷合格砂轮打磨5180～2100.490不锈钢丝刷合格砂轮打磨5180～2100.539不锈钢丝刷合格砂轮打磨五.碳弧气刨工艺参数1.电源极性：2.碳棒的直径与电流：3.电弧长度：4.压缩空气压力：5.碳棒伸出长度：6.碳棒倾角：7.刨削速度：1.电源极性碳弧气刨碳钢和合金钢时，采用直流反接。直流反接气刨时，电弧稳定，刨削速度均匀，电弧发出连续的刷刷声，刨槽两侧宽窄一致，表面光滑照亮。采用直流正接，则电弧发生抖动，并发出断续的嘟嘟声，刨槽两侧呈现与电弧抖动声相对应的圆弧状，刨槽表面粗糙。碳棒直径通常根据钢板的厚度选用，但也要考虑刨槽宽度的需要，一般直径应比所需的槽宽小2～4mm。2.碳棒直径与电流（1）碳棒直径的选择与钢板厚度有关系钢板厚度/mm4-66-88-121018碳棒直径/mm45-66-77-1010气刨电流和碳棒直径成正比，一般可参照下面经验选择电流。2.碳棒直径与电流（2）式中I——电流（A)；d——碳棒直径(mm)I=(30～50)d对于一定直径的碳棒，如果电流较小，则电弧不稳，且易产生夹碳缺陷。若电流较大，可提高刨削速度，刨槽表面光滑，宽度增大。一般选用较大电流，易于操作。但电流过大时，碳棒烧损较快，甚至碳棒熔化，造成严重渗碳。2.碳棒直径与电流（3）3.电弧长度碳弧气刨操作时，电弧长度过长会引起电弧不稳，甚至会造成熄弧。操作时电弧长度以1～2mm为宜，并尽量保持短弧。短弧可以提高生产效率，同时也可提高碳棒的利用率。电弧太短时，容易引起“夹碳”缺陷。刨削过程弧长变化尽量小以保证得到均匀的刨削尺寸。4.压缩空气压力压缩空气的压力，会直接影响刨削速度和槽表面质量。压力高，可提高刨削速度和刨槽表面的光滑程度。压力低，则造成刨槽表面粘渣。一般压缩空气的压力为0.4～0.6MPa。压缩空气所含水分和油分可通过在压缩空气的管路上加过滤装置予以限制。碳棒伸出长度指碳棒从碳棒枪钳口导电处至电弧始端的长度。手工碳弧气刨时，伸出长度大，压缩空气的喷嘴离电弧就远，电阻也增大，碳弧易发热，碳棒烧损也较大。并且造成风力不足，不能将熔渣顺利吹掉，而且碳棒也容易折断。一般外伸长为80～100mm为宜。随着碳棒烧损，碳棒的外伸长不断减少，当外伸长减少到20～30mm时，应将外伸长重新调至80～100mm。5.碳棒伸出长度碳棒与工件间的夹角α大小，主要会影响刨槽深度和刨削速度。夹角增大，则刨削深度增加，刨削速度减小。一般手工碳弧气刨采用夹角45°～60°左右为宜。碳棒夹角/(°)253540455085刨槽深度/mm2.53.04.05.06.07～86.碳棒倾角碳棒夹角与刨槽深度的关系7.刨削速度刨削速度对刨槽尺寸、表面质量和刨削过程的稳定性有一定的影响。刨削速度应与电流大小和刨槽深度(或碳棒与工件间的倾角)相匹配。刨削速度太快，易造成碳棒与金属短路，电弧熄灭，形成夹碳缺陷。一般刨削速度以0.5～1.2m／min左右为宜。六.碳弧气刨操作技术1.准备工作检查极性、选择电流、调节碳棒伸出长度、检查压缩空气压力、调节风口对准刨槽。2.引弧先送风后引弧，引燃电弧瞬间电弧不宜拉得过长，否则会熄灭。3.刨削开始慢一点，碳棒不应横向摆动和往复移动，只能沿刨削方向作直线运动。手要稳，对准准线，碳棒应端正，倾角保持不变，调整碳棒伸出长度时不应停止送风，以利于碳棒冷却。结束时，应先断弧，过几秒后关闭送气阀门。4.当环境温度低于5℃时，凡常温需预热焊接的钢种，利用碳弧气刨清根和修理缺陷时，也必须预热后方可操作。5.气刨后应彻底清理槽口，尤其是造成增碳部分应彻底清除。如果刨口产生裂纹等缺陷，应查找原因消除缺陷。刨削速度太快或碳棒送进过速，使碳棒头部触及铁水或未熔化的金属上，电弧就会因短路而熄灭。由于温度很高，当碳棒再往前送或上提时，端部脱落并粘在未熔化金属上，产生“夹碳”缺陷。发生夹碳后，在夹碳处电弧不能再引燃，这样就阻碍了碳弧气蚀的继续进行。六.碳弧气刨常见缺陷及防止措施1.夹碳（1）夹碳处还形成一层硬脆且不容易清除的碳化铁（碳含量达6.7％）。这种缺陷必须注意防止和消除，否则焊后容易出现气孔和裂纹。清除的方法是在缺陷的前端引弧，将夹碳处连根一起刨除，或用角形磨光机磨掉。1.夹碳（2）碳弧气刨操作时，吹出来的铁水叫“渣”，表面是一层氧化铁，内部是含碳很高的金属。如果粘在刨槽的两侧，即产生粘渣。粘渣主要是由于压缩空气压力小引起的。但刨槽速度与电流配合不当，刨削速度太慢时也易粘渣，在采用大电流时更为明显。其次在倾角过小时也易粘渣。粘渣可采用风铲清除。2.粘渣碳棒歪向刨槽的一侧就会引起刨槽不正。碳棒运动时上下波动就会引起刨槽的深度不均。碳棒的角度变化同样能使刨槽的深度发生变化。刨槽前，注意碳棒与工件的相对位置。提高操作的熟练程度。3.刨槽不正或深浅不均刨削时往往由于碳棒偏离预定目标造成刨偏。碳弧气刨速度大约比电弧焊高2～4倍，技术不熟练就容易刨偏。刨偏与否和所用气刨枪结构也有一定的关系。例如，采用带有长方槽的圆周送风式和侧面送风式枪，均不易将渣吹到正前方，不妨碍刨削视线，因而减少了刨偏缺陷。4.刨偏采用表面镀铜的碳棒时，有时因镀铜质量不好，会使铜皮成块剥落，剥落的铜皮成熔化状态，在刨槽的表面形成铜斑。焊前用钢丝刷或砂轮机将铜斑清除，就可避免母材的局部渗铜。如不清除，铜渗入焊缝金属的量达到一定数值时，就会引起热裂纹。为避免这种缺陷要选用镀层质量好的碳棒，采用合适的电流，并注意焊前用钢丝刷或砂轮机清理干净。5.铜斑谢谢