气焊与气割.ppt.ppt

气焊与气割 气焊是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧时放出的热量对金属进行焊接的一种加工方法 如下图所示 气焊与电弧焊相比 由于气体火焰温度比电弧焊温度低 采用气焊方法焊接薄板 能克服电弧焊易烧穿焊件的缺点 所以气焊适宜于薄板结构焊接 气焊火焰热量分散 焊件受热范围较大 在同样焊件厚度时 气焊较电弧焊变形大 由于在制冷与空调设备的安装与维修中 通常都使用气焊来进行制冷系统的管道焊接 因而气焊在制冷施工中起着十分重要的作用 一 气焊与气割设备 气焊与气割设备包括乙炔气瓶 氧气瓶 减压器 焊炬 割炬 等 气焊设备示意图 1 氧气和氧气瓶氧气在常温常压下是一种无色 无味 无毒的气体 本身不燃烧 但是一种极为活泼的助燃气体 可与很多元素化合生成氧化物 气焊气割是利用可燃气体和氧反应放出的热量作为热源 乙炔只有在纯氧中燃烧 才能达到最高温度 因此 用于焊接的氧气纯度要在99 5 以上 用于切割的氧气纯度要不低于98 5 氧气纯度不够 会明显影响燃烧效率和切割效果 氧气瓶是贮存和运输高压氧气的容器 瓶体漆成天蓝色 并漆有 氧气 黑色字样 氧气瓶容量一般为40l 额定工作压力为15mpa 因此 每瓶可装1个大气压的氧气6000l 氧气瓶使用时要严格注意防止爆炸 其使用时的注意事项如下 运输和放置氧气瓶时 必须带上瓶帽 防止氧气瓶碰撞 在室内外使用氧气瓶时 必须直立稳固放置 不可倾倒 使用时氧气瓶时 夏天要放在凉棚内 严禁阳光直接照射或靠近火炉 暖气片等 以防因温度升高使瓶内压力剧增 而引起爆炸 冬季如果氧气瓶冻结 要用热水解冻 严禁用明火加热 禁止将氧气瓶和乙炔瓶以及其他可燃气瓶 易爆易燃物品放在一起 不得同车运输 禁止氧气瓶接触油脂 高压氧气与油脂等易燃物接触 会引起自燃 操作中氧气瓶距离乙炔发生器 明火或热源应大于5m 氧气瓶内的余氧不能全部用完 一般情况下 应留有0 1 0 2mpa的余气 以便重新充氧时 利用瓶内气体吹除瓶阀灰尘或防止可燃气体 空气倒流入瓶内 氧气瓶应定期检查 经检验合格后方可继续使用 氧气瓶 2 减压器减压器的构造 从气瓶来的高压气体进入高压室后 由高压表指示压力 减压器的作用 1 减压 2 稳压减压器的工作原理 减压器不工作时 应放松调压弹簧 使活门被副弹簧压下 关闭通道 高压气体就不能入低压室 减压器工作时 应按顺时针方向将调压螺钉旋入 压缩调压弹簧 顶开活门 高压气体经通道进入低压室 随着低压室内气体压力的增加 压迫薄膜及调压弹簧 使活门开启度逐渐减小 当低压室内气体压力达到一定数值时 又会将活门关闭 低压表指示出减压后气体的压力 控制调节螺钉 可改变低压室的压力 获得所需的工作压力 yqy 1型氧气减压器 使用减压器时 应注意下列事项 在安装减压器前 应略打开氧气瓶阀门 以吹除污物 防止灰尘或水分带入减压器内 在开启氧气瓶阀门时 阀嘴不能朝向人体方向 在瓶阀上安装减压器时 和阀门连接的螺母 至少要拧上三牙以上 以防止开气时减压器脱落 减压器安装完毕试开瓶阀时 人体应避开阀嘴方向 以免连接螺帽脱扣伤人 减压器的出口与氧气胶管接头处必须用铜丝或退火的铁丝拧紧 防止脱开伤人 开启氧气阀门和打开减压器时 动作必须缓慢 如果开启速度过快 则放气过程易产生静电火花 可能引起着火 烧坏减压器零件 减压器使用完毕时 必须把调压螺钉旋松 停止工作时应先松开减压器的调压螺钉 再关闭气瓶阀门 并把减压器内的气体慢慢放尽 这样 可以保护弹簧和减压活门免受损 减压器必须保持清洁 氧气减压器严禁接触油脂 因此装卸时要使用专用扳手 不同气体的减压器不得调换使用 如用于氧气的减压器不能用于乙炔 石油气等系统中 减压器冻结时 要用热水或蒸汽解冻 绝对不能用火焰或烧红的铁块烘烤 解冻后应及时吹除其中残留的水分 减压器必须定期检验 以保证压力表的精确性 使用中应经常检查减压器的性能是否正常 如发现漏气 表针动作不灵等情况时 应及时报请修理 切忌自行处理 3 乙炔和乙炔瓶乙炔是碳氢化合物 俗称电石气 是用碳化钙 cac2 俗称电石 跟水反应而产生的 分子式c2h2 在常温下是无色气体 工业用乙炔因含有硫化氢等杂质 故有臭味 乙炔在氧气里燃烧 最终产物是二氧化碳和水 同时放出大量的热 温度可达3000 以上 乙炔是易爆气体 当温度超过300 或压力超过0 15mpa时 遇火即会爆炸 当乙炔的含量在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 乙炔瓶是贮存和运输乙炔的容器 瓶内装有浸满着丙酮的多孔性填料 通常用活性炭 木屑 浮石和硅藻土等混合制成 将乙炔溶解在丙酮或其它液体里 贮存在毛细管状的物质中 可大大降低爆炸性 使乙炔以1 5mpa的压力安全的贮存在瓶内 凡与乙炔接触的器具设备严禁用银或纯铜制造 只准用含铜不超过70 的铜合金制造 乙炔燃烧时 严禁用四氯化碳灭火 乙炔瓶体漆成白色 乙炔 字样漆成红色 乙炔瓶的工作压力为1 5mpa 在使用乙炔瓶的过程中 应注意下列事项 在运输和放置时 乙炔瓶不能遭受剧烈的振动和撞击 以免爆炸 乙炔瓶使用时应直立放置 严禁卧放 以避免丙酮流出引起燃烧和爆炸 乙炔瓶表面温度不应超过40 以防瓶内乙炔压力急剧增高 因而使用时必须避免阳光暴晒 远离热源等 瓶内乙炔气严禁用尽 必须留有剩余压力 以防止空气进入瓶内 避免爆炸事故发生 乙炔使用压力不应超过0 15mpa 输出流量不应超过1 5 2 5m3 h 严禁铜 银 汞等及其制品与乙炔接触 必须使用铜合金器具时其含铜量应低于70 4 焊炬 焊炬是气焊时用于控制气体混合比 流量及火焰并进行焊接的工具 它的作用是将可燃气体和氧气按一定比例混合 并以一定的速度喷出燃烧而生成具有一定能量 成分和形状并且稳定的火焰 焊炬的好坏直接影响焊接质量 所以要求焊炬具有良好的调节性能 能保持可燃气体和氧气的比例及火焰大小 使混合气体喷出速度等于或大于燃烧速度 能够稳定地燃烧 同时焊炬的质量要轻 使用安全可靠 射吸式焊炬的构造原理见图 氧气从喷嘴以很高的速度射入射吸管 将低压乙炔吸入射吸管 焊炬构造示意图 射吸式焊炬型号有h01 2 h01 6 h01 12 h01 20四种 其中h表示焊炬 01表示射吸式 2 6 12 20表示可焊接的最大厚度 焊炬的焊嘴是可以更换的 每把焊炬备有5个大小不同的焊嘴 供焊接不同厚度工件时选用 焊炬常见故障及其排除方法 连续发生灭火和发出 叭 叭 声 说明管内不通畅 可用扳手拧下射吸管螺母 用比射吸管孔径稍细一些的齐头通针刮除里面的烟灰 如右图所示 特别是孔端10mm处 要清除干净 当出现没有射吸能力并伴有逆流现象时 应首先检查焊嘴是否堵塞 若是焊嘴堵塞可用通针清除堵物 若不是焊嘴堵塞 可将乙炔管卸下来 用手堵住焊嘴 开启氧气调节阀 使之倒流 让杂质从乙炔管接头处吹出 如右图所示 必要时可把混合气管卸下来 将其内部杂质清除干净 火焰较小 或火焰分叉 表明射吸能力小 遇到此种情况时 可卸下氧气调节阀中的旋钮和六角螺母 取出氧气阀针 检查针尖是否弯曲 若弯曲 要调直 再将氧气阀针尖处的灰尘清除干净 然后将氧气阀针 六角螺母和旋钮拧好 火焰点燃后 火焰时大时小 这时应更换氧气阀针 在焊接或预热大型焊件时 可能出现连续灭火现象 这是由于焊嘴温度过高所致 应关闭乙炔调节阀 将焊嘴浸入水中或用潮湿的石棉绳缠绕包住焊嘴和混合气室 使之冷却 5 回火保险器正常气焊时 火焰在焊炬的焊嘴外面燃烧 但当发生气体供应不足或管路焊嘴阻塞等情况时 火焰会进入喷嘴沿着乙炔管路向里燃烧 这种现象称为回火 如果回火蔓延到乙炔发生器 就可能引起爆炸事故 回火保险器就是装在燃料气体系统上的防止向燃气管路或气源回烧的保险装置 一般有水封式与干式两种 干式回火保险器如图所示 当回火时 高温高压的回火气体从出气口倒流人回火保险器里 活门关闭 爆破橡皮膜泄压后排入大气 干式回火保险器 6 氧 乙炔焰的种类 构造和性质乙炔在完全燃烧后生成二氧化碳和水蒸气 并放出大量的热 共化学反应式为 c2h2 2 5o2 2co2 h2o 1301 85kj mol可见 乙炔完全燃烧必须2 5倍的氧 由于空气可供给一部分氧 因而由氧气瓶供给的氧只是使乙炔燃烧成一氧化碳 c2h2 o2 2co h2 450 11kj mol因此 从氧气瓶供给的氧量与乙炔量在焊炬中的比例为1 1 这个比值用 表示 此时形成的火焰叫做中性焰 但由于氧含有杂质 因而供给焊炬的氧要比理论少多一些 即当 1 1 1 2时才能形成中性焰 通过调整混合气体中乙炔与氧气的比例 可获得三种不同性质的火焰 1 中性焰 又称正常焰 其氧气和乙炔的混合比为1 0 1 2 中性焰由焰心 内焰和外焰三部分组成 焰心明亮 轮廓清晰 内焰区温度最高 可达3000 3200 适用于焊接低碳钢 中碳钢 合金钢 纯铜和铝合金等材料 2 碳化焰 碳化焰的氧气和乙炔混合的体积比小于1 0 由于氧气较少 燃烧不完全 整个火焰比中性焰长 温度较低 最高温度大约为2700 3000 由于有乙炔过剩 故不适于焊接低碳钢和低合金钢 适用于焊接高碳钢 硬质合金 焊补铸铁等 3 氧化焰 氧化焰的氧气与乙炔混合的体积比大于1 2 由于燃烧时有过剩氧气 故燃烧比中性焰剧烈 由于对金属熔池有氧化作用 降低了焊缝质量 故只适用于焊接黄铜 一般不宜采用 氧 乙炔焰的种类 构造示意图 二 气焊焊接材料 1 焊丝气焊丝在气焊中起填充金属作用 与熔化的母材一起形成焊缝 1 对气焊丝的要求a 焊丝的化学成分应基本上与焊件相符合 以保证焊缝具有足够的力学性能和其它性能 b 焊丝表面应无油脂 锈斑及油漆等污物 c 焊丝应能保证焊缝具有必要的焊接质量 即不产生气孔 裂纹及夹渣等缺陷 d 焊丝的熔点应等于或略低于被焊金属的熔点 焊丝熔化时应平稳 不应有强烈的飞溅和蒸发 常用气焊丝有碳素结构钢焊丝 合金结构钢焊丝 不锈钢焊丝 铜及铜合金焊丝 铝及铝合金焊丝 铸铁气焊丝等 2 气焊熔剂 1 气焊熔剂的作用a 驱除焊接时熔池中形成的高熔点氧化物杂质 并形成熔渣覆盖在熔池表面 使熔池与空气隔离 防止熔池金属的氧化 b 改善润湿性能和精炼作用 促使获得致密的焊缝组织 在气焊合金钢 铸铁和有色金属时必须使用气焊熔剂 而低碳钢一般不使用 2 气焊熔剂牌号编制方法a 牌号前加 cj 表示气焊熔剂 b 牌号一般由三位数字组成 第一位数字表示气焊熔剂的用途类型 1 表示不锈钢及耐热钢用熔剂 2 表示铸铁气焊用熔剂 3 表示铜及铜合金气焊用 4 表示铝及铝合金气焊用 c 牌号第二 三位数字表示同一类型气焊熔剂的不同牌号 三 气焊工艺1 接头形式与坡口形式气焊常用的接头型式有对接 角接和卷边接头 如图所示 搭接和t形接用得少 适宜用气焊的工件厚度不大 因此 气焊的坡口型式一般为i形坡口和v形坡口 2 氧 乙炔焰的点燃 1 根据焊件厚度 选择焊炬的型号和焊嘴 拧紧焊嘴 接好氧气管路 调节好氧气瓶的输出压力 然后打开焊炬的调节旋钮作射吸试验 若射吸试验合格 即接上乙炔管 并调节好乙炔压力 射吸试验合格后 还应作泄漏试验 检查各调节阀和管接头处有无泄漏 若无泄漏 即可进行点火 点火时 首先稍微开启氧气调节阀 接着再开启乙炔调节阀 开启程度要更小些 以免乙炔气燃烧不充分而产生黑烟灰 两种气体在焊炬内混合后 从焊嘴喷出 用点火枪即可将混合气点燃 开始点燃时 如果氧气压力过大或乙炔不纯 就会连续发出 叭 叭 的声音或发生不易点燃的现象 3 施焊前的准备a在调节氧 乙炔焰的过程中 若发现火焰的形状歪斜或发出 吱 吱 声时 应用通针将焊嘴内的杂质清除干净 直至火焰正常后才可进行焊接 b为保证焊接质量 气焊前一般应用砂纸或钢丝刷将焊丝及焊件接头处表面的氧化物 铁锈及油污等脏物清除干净 c起焊前 必须对起焊点进行预热 预热时 焊嘴的倾角约为80 90 并要使火焰在起焊处往复移动 以保证焊接处温度均匀升高 如果两焊件厚度不同 火焰应稍为偏向厚件 只有当起焊处形成白亮而清晰的熔池时 才可进行起焊 d为了使被焊的两块金属母材获得正确的位置 常常需要在待施焊的焊缝上 先焊上若干条间距大致相等 长度很短的焊缝 称为定位焊 定位焊缝不宜过长 过宽 过高 特别是较厚的焊件 还要保证有足够的熔深 不然会造成正式焊缝高低不平 宽窄不一和熔合不良等缺陷 薄板的定位焊应从中间向两边进行 定位焊焊缝长为5 7mm 间距为50 100mm 其定位焊顺序如图所示 对于较厚板的定位焊 一般是从两端开始向中间进行 其焊缝长为20 30mm 间距为200 300mm 较厚板的定位焊顺序如图 管子的定位焊点数要根据管径的大小不同而定 一般管径小于70mm的管子 两点定位即可 管径在100 300mm时 需定位焊3 5处 管径在300 500mm时 需定位焊5 7处 不论直径大小 起焊点应从两个相邻定位焊点的中间开始 如图10 16所示 4 选择气焊工艺参数主要是火焰能率 焊丝直径和焊嘴倾斜角度 火焰能率是由焊炬型号及焊嘴号的大小决定的 表 对一种型号的焊炬和焊嘴 还可以在一定范围内调节火焰的大小 气焊紫铜等导热性强的工件 应选用大的焊炬型号和焊嘴号 非平焊位置气焊时 应选用小的焊炬型号和焊嘴号 焊丝直径是根据工件厚度选择的 如表4 7所示 焊嘴倾角则根据工件厚度 火焰大小 焊件加热温度和工件材质等确定 焊丝的选择 6 气焊操作技术 1 点火 调节火焰与灭火点火时 先微开氧气阀门 再开乙炔阀门 随后用明火点燃 调节火焰 先根据焊件材料确定应采用哪种氧乙炔焰 并调整到所需的那种火焰 再根据焊件厚度 调整火焰大小 灭火时 应先关乙炔 再关氧气 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 如图4 16所示 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 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 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 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 应适当减小 以便更好地填满弧坑和避免焊穿 焊嘴焊丝图4 23焊嘴和焊丝的摆动方法 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 沿焊缝方向作前进运动 不断熔化焊件和焊丝而形成焊缝 在垂直于焊缝方向作上下跳动 在焊缝宽度方向作横向摆动 或打圆圈运动 焊嘴和焊丝的摆动方法及幅度 与焊件的厚度 材质 空间位置及焊缝尺寸有关 上面三种适用于厚度较大焊件的焊接和堆焊 下面一种适用于薄板的焊接 5 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 6 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 四 氧气切割氧气切割 简称气割 是指利用气体火焰的热能将工件切割处预热到一定温度后 喷出高速切割氧流 使其燃烧并放出热量实行切割的方法 气割所用的设备 除用割炬代替焊炬外 其余与气焊相同 割炬有射吸式和等压式两种 射吸式割炬的构造原理 如图所示 割炬的割嘴有环形 组合式 和梅花形 整体式 两种 常用割炬型号有g0l 30 g 表示割炬 0 表示手工 1 表示射吸式 30 表示气割低碳钢的最大厚度 以mm计 氧气切割示意图 1 低碳钢的气割过程低碳钢的切割过程如图所示 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 金属燃烧生成熔渣和产生反应热 熔渣被切割氧吹除 反应热和预热火焰将下层金属加热到燃点 这样继续下去就将金属逐渐割穿 随着割炬的移动 就切割成所需要的形状和尺寸 其实质是铁在纯氧中的燃烧过程 气割过程 2 氧气切割金属材料必须具有的条件 1 金属材料的燃点必须低于其熔点这是保证切割是在燃烧过程中进行的基本条件 否则 金属将先熔化 变为熔割过程 使割口过宽不整齐 低碳钢燃点为1350 熔点为1500 很适合切割 随着含碳量的增加 燃点上升 熔点下降 大约含碳量超过0 7 后 燃点即高于熔点 所以 高碳钢不适合切割 铸铁燃点高于熔点 而且产生的sio2粘度大 流