碳弧气刨基础知识培训

1、初级电焊工技能培训初级电焊工技能培训 中煤第三建设有限公司中煤第三建设有限公司 三十工程处机修厂三十工程处机修厂 技术科技术科 马马 庄庄 碳弧气刨基础知识碳弧气刨基础知识 n 使用焊接技术制造金属结构时必须先将金 属切割成符合要求的形状，有时还需要刨削各 种坡口，清除焊根及清除焊接缺陷，虽然对金 属进行切割和刨削的方法多种多样。然而应用 电弧热切割和刨削金属具有显著地诸多优势， 因而被广泛应用，实际上，电弧切割与电弧气 刨的工作原理、电源、工具、材料及起源完全 一样，不同之处仅仅在于具体操作略有不同。 可以认为电弧气刨是电弧切割的一种特殊形式。 而碳弧气刨则是电弧气刨家族中的一员。 焊工焊工

2、 VS “裁缝裁缝” n实物才是我们需要的(或者说有价值的)； n天然实物是不少见,但直接实用的并我多见； n大多数我们使用的实体都是经过我们加工，组合过的 n组合加工包括：定位、夹紧、连接； n四大类连接：螺栓连接、铆接、粘接、焊接； n焊工就是特定物质(金属等)的“裁缝” 如何做好一件衣服呢？如何做好一件衣服呢？ 怎样开展一次怎样开展一次碳弧气刨碳弧气刨工作呢？工作呢？ 切割技术切割技术 n冷切割 p机械去除： n热切割 p熔化切割 n碳弧气刨碳弧气刨 n等离子切割 n激光切割 n p燃烧切割 n氧气切割 焊工裁缝 如果只会“缝”，不会“裁”？ 第九章第九章 碳弧气刨知识碳弧气刨知识 n第

3、一节 碳弧气刨的简单工艺： n 1-1 碳弧气刨的原理及特点 n 1-2 碳弧气刨工艺 n第二节 碳弧气刨的设备、工具和材料： n 2-1 碳弧气刨的设备 n 2-2 碳弧气刨的工具和材料 n第三节 低碳钢、低合金钢、不锈钢的碳弧气刨： n 3-1 低碳钢的碳弧气刨 n 3-2 低合金钢的碳弧气刨 n 3-3 不锈钢的碳弧气刨 碳弧气刨原理及特点碳弧气刨原理及特点 n碳弧气刨工作原理 p利用碳棒或石墨与工件间产生的电弧将金属熔化， 并用压缩空气将其吹掉，实现在金属表面上加工沟 槽的方法 碳弧气刨原理及特点碳弧气刨原理及特点 n碳弧气刨特点 p 与用风铲或砂轮相比，效率高、噪音小、并可减轻劳动强

4、度， p 与等离子气刨相比，设备简单、压缩空气容易获得，且成本低 p 由于碳弧气刨是利用氧化作用刨切金属的，因而不但适用于黑 色金属，而且还适用于不锈钢、铝、铜等有色金属及其合金 p 由于碳弧气刨是利用压缩空气把融化金属吹走，因而可进行全 位置操作，手工碳弧气刨的灵活性和可操作性较好，因而在狭窄 工位或可达性差的部位，碳弧气刨仍可使用 碳弧气刨原理及特点碳弧气刨原理及特点 n碳弧气刨的应用 p清焊根 p返修焊件时清除缺陷 p开焊接坡口，特别是中、厚板对接坡口，管对接U形坡口。 p清理铸件毛边、飞刺、浇冒口及铸件中的缺陷 p切割不锈钢中、薄板 n碳弧气刨的缺点： n 烟雾污染 n 粉尘污染 n

5、弧光辐射 n 噪音较大 n 操作不当易引起槽道增碳 n 对操作者的技术要求高 碳弧气刨工艺参数碳弧气刨工艺参数 n极性：一般都用直流电源 n 极性：采用直流电源时，焊件与电源输出端正、负极的接法 n 焊件接电源正极，焊条接电源负极的接法叫正接，也称正极性 n 焊件接电源负极，焊条接电源正极的接法叫反接，也称反极性 金属材料金属材料钢钢铸铁铸铁铜及其合金铜及其合金铝及其合金铝及其合金不锈钢不锈钢 极性反接正接正接正接或反接反接 一般采用直流反接，这样电弧稳定，熔化金属的流动 性较好，凝固温度较低，电弧发出连续的刷刷声，刨 槽宽窄一致，光滑明亮。若极性接错，电弧不稳且发 出断续的嘟嘟声。 碳弧气刨

6、工艺参数碳弧气刨工艺参数 n碳棒的直径与电流I=(30-50)d 钢板厚度钢板厚度碳棒直径碳棒直径钢板厚度钢板厚度碳棒直径碳棒直径 3一般不刨81268 4641015810 685615以上10 钢板厚度与碳棒直径之间的关系钢板厚度与碳棒直径之间的关系： 常见碳棒规格与选用电流：常见碳棒规格与选用电流： 断面形状断面形状规格（规格（mm） 适用电流（适用电流（A）断面形状断面形状规格（规格（mm） 适用电流（适用电流（A） 圆形 3X355 4X355 5X355 6X355 7X355 8X355 150180 150200 150250 180300 200350 250400 扁形 3

7、X12X355 5X10X355 5X12X355 5X15X355 5X18X355 3X20X355 200300 300400 350450 400500 500600 550600 碳弧气刨工艺参数碳弧气刨工艺参数 n 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；适当增加气刨电流。刨槽加宽， 刨深也增加，而且可以提高气刨的线速度和获得光滑 的刨槽，在实际 应用中，一般选用较大的电流。但过 大的电流，碳棒易发红，镀铜皮脱落，碳棒烧损很快， 甚至碳棒融化，造成严重渗碳。因此气刨电流收碳棒 直径约束 n此外碳棒的直径还与刨槽宽度有关，刨槽越宽，碳棒 直径应越大，通常碳棒

8、直径应比刨槽宽度小2mm左右。 n刨槽的宽度主要由碳棒直径和电流大小及操作技术来 决定。碳棒直径大，使用电流大刨槽变宽。 碳弧气刨工艺参数碳弧气刨工艺参数 n刨削速度: 0.5-1.2m/min n刨削速度对刨槽尺寸、表面质量都有一 定的影响，速度太快会造成碳棒与金属 相碰，使碳粘于刨槽顶部，形成所谓 “夹碳”的缺陷。随着刨削速度的增大， 刨削深度将减少。引弧时刨削速度稍慢。 碳弧气刨工艺参数碳弧气刨工艺参数 n压缩空气压力：0.4-0.6MPa n压缩空气的压力由使用的电流决定。 电流（电流（A）压缩空气压力（压缩空气压力（MPa） 140190 190270 270340 340470 4

9、70550 0.350.4 0.40.5 0.50.55 0.50.55 0.50.6 压缩空气的压力高，刨削有力，因此压力高是有利的，碳弧刨削常用 的压缩空气压力为0.50.6MPa，流量为0.851.7立方米/秒。 对压缩空气的要求：应适当控制水分和油（在压缩空气的管路中加过 滤装置予以控制），因其过多时会使刨槽表面质量变坏。 碳弧气刨工艺参数碳弧气刨工艺参数 n电弧长度：1-2mm n碳弧气刨时，弧长过长，电弧不稳定，易熄弧或槽道 不整齐。弧短有利于提高生产效率。但过短易引起： “夹碳”缺陷。 n碳棒倾角：25-45 n碳棒与刨件沿刨槽方向的夹角称为碳棒倾角。倾角大小主要会影响刨槽深度和

10、刨 削速度，倾角增大，则刨削深度增加，刨削速度减小。 n碳棒伸出长度80-100mm n碳棒从钳口到电弧端的长度为伸出长度。伸出的长度越长，钳口离电弧就越远， 压缩空去吹到熔池的风力就不足，不能将融化金属顺利吹除；另一方面伸出长度 越长，碳棒的电阻越大，烧损也就快。但伸出长度太短，会引起操作不方便。 n一般碳棒伸出长度为80100mm，当碳棒烧损到3040mm时，就需调整伸出长度。 碳弧气刨操作技术碳弧气刨操作技术 n准备工作 p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 n引弧 p先送风后引弧，引燃电弧瞬间电弧不宜拉得过长 n刨削 p开始慢一点， p碳棒不应横

11、向摆动和往复移动，只能沿刨削方向作直线运动 p手要稳，对准准线，碳棒应端正，倾角保持不变，调整伸出长度时不应停止 送风，以利于碳棒冷却 p结束时，应先断弧，过几秒后关闭送气阀门。 p碳弧气刨后的坡口，在焊前必须彻底清除氧化皮，铁渣、碳灰和铜斑等杂物， 并仔细检查焊缝根部是否完全刨透或缺陷是否完全清除。 p碳弧气刨的方向，一般自右向左，或自上而下。 碳弧气刨设备、工具碳弧气刨设备、工具 n设备： p电源、压缩空气源（我处储气罐） 碳弧气刨设备、工具碳弧气刨设备、工具 n工具： p气刨枪：侧面送风式、圆周送风式 碳弧气刨设备、工具碳弧气刨设备、工具 n工具： p碳棒（通常都是实心镀铜碳棒）：圆形、

12、扁形 p焊接生产中常用圆形和矩形（扁）碳棒两种。圆形碳棒主要用 于焊缝清根、背面开槽及清除焊接缺陷等，矩形碳棒用于刨除 焊件上残留的临时焊疤、清除焊缝余高和焊瘤，有时也用作碳 弧切割。对碳棒的要求是导电良好、耐高温、不易折断和价格 低廉等。一般采用镀铜实心碳棒，镀铜层厚度为0.30.4mm,碳 棒的型号和规格及额定工作电流见JB/TB154-1999 p碳棒在保管时应保持干燥。使用前如发现碳棒受潮，应烘干后 才能使用，烘干温度180C左右，保温10小时。 常用材料碳弧气刨工艺性常用材料碳弧气刨工艺性 n低碳钢（优良） p表面会有一层硬化层0.54-0.72mm（最多不超过1mm），非渗碳，而是

13、急冷后 的淬组织，不影响刨后的焊接质量 n低合金钢（良好） p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） p一些强度等级高，不宜采用碳弧气刨工艺 n不锈钢（良好） p刨槽边缘的熔渣含碳量高，但刨后认真清理，不会影响焊接质量 p刨后不锈钢表面有轻微渗碳层0.02-0.05mm（最多不超过0.11mm） p刨后热影响区仅1mm，比手工电弧焊小 p备注：不锈钢的成分是合金，含量最多的是铁，不锈钢中主要合金元素是Cr （铬）只有当Cr含量达到一定值时，钢才有耐蚀性。因此不锈钢一般Cr均在 13%以上，不锈钢中还有Ni、 Ti、 Mn等元素，大多数不锈钢的含碳量均较低， 有些不

14、休钢的含碳量低于0.03%。 碳弧气刨常见的缺陷和预防措施碳弧气刨常见的缺陷和预防措施 n夹碳：刨削速度太快或碳棒送进过猛，使碳棒头部碰 到铁水或未融化的金属上，电弧就会因短路而熄灭。 由于温度很高当碳棒再往前送或向上提起时，头部脱 落并粘在未融化的金属上，发生夹碳缺陷。 n发生夹碳后，在夹碳处的电弧就不能再引燃，阻碍了 碳弧气刨的正常进行。夹碳处焊后易产生裂纹或气孔， 因此夹碳缺陷必须彻底清除。 n清除方法是在夹碳缺陷前端引弧将夹碳处连根一起刨 掉。 nQ420、Q460（低合金高强度结构钢）及调质钢在碳弧 气刨后，不论有无“夹碳”或“粘渣”均应用砂轮打 磨刨槽表面，去除淬硬层后方可进行焊接

15、。 碳弧气刨常见的缺陷和预防措施碳弧气刨常见的缺陷和预防措施 n粘渣：主要由于压缩空气压力过小引起， 刨削速度与电流配合不当，刨削速度太 慢或倾角过小等因素亦会造成粘渣。 n产生粘渣应用扁铲或手提砂轮清除。 n刨槽不正或深浅不匀主要是由于操作不 当引起的。 碳弧气刨常见的缺陷和预防措施碳弧气刨常见的缺陷和预防措施 n铜斑：由于碳棒表面铜层质量欠佳，操 作时铜层剥落熔化后粘附在刨槽内。焊 前必须彻底清除，以免影响焊接质量。 n烧穿：对于薄板（小于5或6mm)容易烧 穿，应选用较小直径的碳棒，配合较低 的电流，采用较高的气刨速度和合适的 倾角，可以防止烧穿。 *典型的碳弧气刨工艺过程（拓展）典型的

16、碳弧气刨工艺过程（拓展） n焊接准备 p明白任务 n结构的形状和尺寸 n碳弧气刨部位的材质和厚度 n碳弧气刨的细节，刨槽宽度、深度等。 p过程规划 n定碳弧气刨的方法 n定碳弧气刨的电源 n定碳弧气刨的材料 n预定碳弧气刨的工艺参数 n碳弧气刨过程控制事项 p生产准备 n准备生产资料，关注安全生产及劳动保护 n焊接过程控制 p如碳弧气刨：引弧，运条，收弧。关注“控制“ n焊后处理 p脱氢，防腐等 n检验 p需求管理简介 *焊接过程控制焊接过程控制（拓展）（拓展） 以焊条电弧焊为例，焊接过程包括： n引弧 n运条 n收弧 什么叫控制？就是一个闭环反馈系统。 如何控制？ 1、建立标准（什么是合格） 2、现场采集数据（如何采集，如何传递） 3、比对，出结果（数据与标准） 4、结果合格，继续 5、结果不合格呢？采取措施控制 6