工艺技术_气焊工艺技术讲座

气焊工艺 李辉 气焊设备工具连接图 图1气焊1 焊丝 2 焊嘴 3 工件 气焊原理 气焊是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧后 产生的高温火焰对金属材料进行熔化焊接的一种方法 气焊优缺点 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 气焊与气割用材料 氧气 O2 1 氧气的性质氧气是一种无色 无味 无毒气体 在标准状态 0 0 1MPa 下的密度是1 429kg m3 比空气重 空气为1 293kg m3 当温度降到 183 时可由气态变成浅蓝色的液态 当温度降到 218 时液态氧就会变成浅蓝色的固态 2 氧气的制取 1 化学方法加热氯酸钾 高锰酸钾制取氧气 2 水电解法 3 空气分离法3 对氧气纯度的要求工业用氧气分为两个等级 其中 一级纯度不低于99 2 二级纯度不低于98 5 对一些质量要求较高的气焊应采用一级纯度的氧气 气割时 延期纯度应不低于98 5 二 乙炔 C2H2 1 乙炔的性质乙炔是气焊气割中最常用的一种可燃气体 它具有低热值 火焰温度高 火焰对金属无有害化学作用 制取方便等特点 乙炔燃烧的火焰温度可高达3100 3200 乙炔是一种易燃易爆的气体 当压力超过0 15MPa时很容易发生爆炸 如果气体温度达到580 600 乙炔就会自行爆炸 当乙炔的含量再2 2 81 范围内与空气形成的混合气体 或乙炔的含量在2 8 90 范围内与氧气形成的混合气体 遇明火都会立即爆炸 工业用乙炔 主要利用水分解电石 CaC2 产生 其化学反应如下 CaC2 2H2OC2H2 Ca OH 2 Q 从上面的化学方程式可以看出 每一个体积的乙炔充分燃烧需要2 5个体积的氧气 如果在氧炔吹管里供给足够的氧气 所产生的火焰很容易使被烧的金属氧化 影响焊按质量 因此 在气焊时 常用氧气需要量的一半 因为氧气少 乙炔燃烧不充分 造成不完全燃烧区域 产生一氧化碳和氢气 这个反应可表示如下 C2H2 O2 2CO H2 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 2 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 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 几种典型的减压器氧气减压器 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 31 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 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 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 G01系列射吸式割炬 射吸式焊炬 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 2 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 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 焊接钢材用的焊嘴 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 气焊火焰 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 三种火焰如图 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 气焊火焰作用 加热 熔化和焊接 火焰气流是熔化金属的保护介质 影响 焊接质量和焊接生产率 分类 氧乙炔焰 约3200 加热集中 普遍采用 氢氧焰 2770 最早使用 易爆炸 液化石油气体 2000 2850 预热长 过烧少 质量好 速度快 其他 丁烷 C4H10 丁烯 C4H8 等 1 中性焰温度 3150 体积比值 O2 C2H2 1 1 1 2或 O2 C3H8 3 5 丙烷 三个显著区别的区域 焰芯 内焰和外焰 2 碳化焰温度 2700 3000 体积比值 O2 C2H2 1 1特征 燃烧不完全 乙炔过剩越多 碳化焰也就变得越长 越柔软 其挺直度就越差 甚至冒黑烟 作用 还原 渗碳区域 焰芯 内焰和外焰 3 氧化焰温度 3100 3400 体积比值 O2 C2H2 1 2特征 氧过剩 富氧区 氧化性 作用 氧化 熔池沸腾区域 焰芯 外焰 内焰极短 几乎看不见 氧化焰的氧化性对一般碳钢会造成熔化金属的氧化和合金元素的烧损 使焊缝金属氧化物和气孔增多并增强熔池的沸腾 较大降低焊接质量 对黄铜和锡青铜 轻微氧化焰生成的氧化物薄膜覆盖在熔池表面 可以阻止锌 锡的蒸发 火焰加热 提高效率 常使用氧化焰 气割时 通常使用氧化焰 a 中性焰 氧与乙炔充分燃烧 混合比例为1 1 1 2 没有氧气与乙炔过剩 颜色为蓝白色 最高温度3050 3150 焊接时 焰芯末端离熔池3 5mm 我们气焊时使用中性焰 b 氧化焰 氧气和乙炔的混合比大于1 2 氧过剩火焰 有氧化性 最高温度3100 3300 c 碳化焰 混合比小于1 1 乙炔过剩 内焰为淡白色 最高温度2700 3000 各种金属材料气焊火焰的选择 接头形式和焊前准备1 气焊接头形式 气焊可以焊接平 立 横 仰各种空间位置的焊缝 气焊时主要采用对接接头 而角接接头和卷边接头只是在焊接薄板时采用 很少采用塔接接头和T形接头 因为这种接头会使焊件焊后产生较大变形 角接接头 卷边接头 气焊0 5 1mm的薄钢板时 宜采用卷边接头及角接接头 当板厚小于或等于3mm时 亦可采用不开坡口的对接接头 当板厚小于或等于4mm时 可采用搭接接头或T形接头 但由于这种接头在焊后会使焊件产生较大的变形 所以很少采用气焊 通常都选用电弧焊或气体保护焊的方法施焊 当板厚大于5mm时 只有在万不得已的情况下 才采用气焊 一般情况下应采用电弧焊或其它焊接方法 气焊有色金属的焊接接头的类型 一般来说 气焊纯铜时最常用的是对接接头 而其它接头类型应尽量少用 气焊黄铜时 一般采用对接接头 2 气焊前准备 一 焊丝与焊件的处理气焊前要重视对焊件的清理 清除焊丝及焊接接头表面的油污 铁锈及水分等 以保证焊接接头质量 各种金属材料气焊火焰的选择 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 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 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 准备工作1 将割枪装在固定的胶管接头上 检查氧气表 乙炔保险壶工作是否正常及割枪射吸力是否良好 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 距表面3 5mm 切割终了割嘴向切割方向的反向倾斜5 10度 以利收尾时割缝整齐 8 使用拖轮切割弧线 割枪不可抬太高 尤其割小弧线厚板应使割枪与工件平行 9 工作时应常用针疏通割嘴 割嘴过热应浸入水中冷却 10 气割特殊钢材 按工艺要求 11 气割完毕要除去熔渣 并对工件进行检查 气割切口的质量要求气割切口表面应光滑干净 而且粗细纹路要一致 气割的氧化铁渣容易脱落 气割切口缝隙较窄 而且宽窄一致 气割切口的钢板边缘棱角没有熔化等 切口质量的评定内容及等级划分1 表面粗糙度 表面粗糙度是指切割面波纹峰与谷之间的距离 了取任意五点的平均值 用G表示 2 平面度 平面度是指沿切割方向垂直于切割面上的凸凹程度 按被切割钢板厚度 的百分比计算 用B表示 3 上缘熔化程度上缘熔化程度是指气割过程中烧塌情况 表现为是否产生塌角及形成间断或连续性的熔滴及熔化条状物 用S表示 4 挂渣 挂渣是指切断面的下缘附着铁的氧化物 按其附着多少和剥离难易程度来区分等级 用Z表示 5缺陷的极限间距 缺陷的极限间距是指沿切线方向的切割面上 由于振动和间断等原因 出现沟痕 使表面粗糙度突然下降 其沟痕深度为0 32 1 2mm 沟痕宽度不超过5mm者称为缺陷 缺陷的极限间距用Q表示 6 直线度 直线度是指切割直线时 沿切割方向将起止两端连成的直线同冠盖如云切割面之间的间隙 用P表示 7 垂直度 垂直度是指实际切断面与被切割金属表面的垂线之间的最大偏差 1 切口过宽且表面粗糙是由于气割氧气压力过大造成的 切割氧气压力过低时 切割的熔渣便吹不掉 切口的熔渣粘在一起不易去除 因此气割时 应将切割氧气压力调整适宜 2 切口表面不齐或棱角熔化切口表面不齐或棱角熔化产生的原因是预热火焰过强 或切割速度过慢 火焰能率过小时 切割过程容