高级焊工理论课件4-1-3气焊焊接参数的选择

高级第四章：气焊DISIZHANGQIHAN第一节：铸铁的气焊焊工·高级知识点三：气焊焊接参数的选择QIHANHANJIECANSHUDEXUANZE气焊焊接参数的选择1.焊丝直径2.气体火焰种类3.火焰能率4.焊嘴的倾斜角度5.焊丝的倾角6.焊接速度1焊丝直径焊丝直径的选择，主要根据焊件的厚度、焊接接头的坡口形式以及焊缝的空间位置等因素来决定。焊件的厚度越厚，所选择的焊丝越粗。表4-4焊件厚度与焊丝直径关系（单位：mm）焊件厚度1.0~2.02.0~3.03.0~5.05.0~10.010~15焊丝直径1.0~2.02.0~3.03.0~4.03.0~5.04.0~6.01焊丝直径如果焊丝直径过细，焊接时焊件尚未熔化，而焊丝很快熔化下滴，容易造成未熔合缺陷；如果焊丝直径过粗，焊丝加热时间延长，使焊件过热，就会扩大热影响区的宽度，产生过热组织，降低焊接接头的质量。焊接开坡口的第一层焊缝应选用较细的焊丝，以利于焊透，以后各层可采用较粗焊丝。焊缝空间位置与焊丝直径也有关系，一般平焊时可用较粗的焊丝，而立焊、横焊、仰焊可用较细的焊丝，以免熔滴下坠形成焊瘤。2气体火焰种类（1）可燃气体的发热量及火焰温度自身能够燃烧的气体称为可燃气体。工业上常用的可燃气体有氢和碳氢化合物，如乙炔、丙烷、丙烯、天然气（甲烷）、煤气和沼气等。（1）可燃气体的发热量及火焰温度表4-5

可燃气体的发热量与火焰温度气体名称发热量/（kJ/m3）火焰温度/℃气体名称发热量/（kJ/m3）火焰温度/℃乙炔529633100天然气(甲烷)376812540丙烷857642520煤气209342100丙烯811822870沼气330762000氢1004826602气体火焰种类（2）氧乙炔焰种类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。其燃烧反应式为：C2H2+2.5O2=2CO2+H2O+1302.7kJ/mol乙炔与氧气混合燃烧而产生的火焰，称为氧乙炔焰。按氧气与乙炔的不同混合比例，可以将氧乙炔焰分为中性焰、碳化焰（也称为还原焰）和氧化焰三种。图4-1氧乙炔焰的构造和形状a）中性焰b）碳化焰c）氧化焰1-焰心2-内焰3-外焰2气体火焰种类（2）氧乙炔焰种类1在焊炬的混合室内，当氧气与乙炔的混合比值（体积比）（O2/C2H2）为1~1.2时，乙炔充分燃烧，燃烧后的气体中既无过剩氧又无过剩乙炔，这种在一次燃烧区内既无过剩氧又无游离碳的火焰称为中性焰。中性焰由焰芯、内焰和外焰三部分组成。中性焰（2）氧乙炔焰种类1焰芯是火焰中靠近焊炬（或割炬）喷嘴孔的呈尖锥状而发亮的部分，中性焰的焰芯呈光亮蓝白色圆锥形，轮廓清楚，温度为800~1200℃。焰芯之外为内焰，内焰的颜色较暗，呈蓝白色，有深蓝色线条。在焰芯前2~4mm处温度最高，可达3050~3150℃。此区称为焊接区，又称为还原区。内焰的外面是外焰，它和内焰没有明显的界限，只从颜色上可以略加区别。外焰颜色由里向外逐渐由淡紫色变成橙黄色。外焰具有氧化性，它的温度范围约为1200~2500℃。中性焰2气体火焰种类（2）氧乙炔焰种类1中性焰的焰芯和外焰温度较低，而内焰（距焰芯2~4mm处）的温度最高（约为3150℃），由于内焰具有还原性，与熔化金属作用能使氧化物还原，改善焊缝金属的力学性能，所以采用中性焰焊接时，均利用内焰这部分火焰。中性焰适用于焊接低碳钢、低合金钢等多种金属材料。中性焰2气体火焰种类（2）氧乙炔焰种类2当焊炬混合室内氧气与乙炔的混合比值（O2/C2H2）小于1时，一般在0.85~0.95之间，得到的火焰是碳化焰。它燃烧后的气体中尚有部分乙炔末燃烧。火焰中含有游离碳，具有较强的还原作用，同时也具有一定的渗碳作用。这种火焰明显地分为焰芯、內焰和外焰三部分。碳化焰（2）氧乙炔焰种类2碳化焰的焰芯较长，呈蓝白色，内焰呈淡蓝色，外焰带橘红色。碳化焰三层火焰之间无明显的轮廓界限。最高温度为2700~3000℃。焊接时过剩的乙炔分解为氢和碳，内焰中炽热的炭粒能使氧化铁还原,因此碳化焰也称为还原焰。用碳化焰焊接碳钢，熔池因吸收碳粒生成二氧化碳而产生沸腾现象，同时使焊件增碳，增加裂纹产生的倾向。但有时为了对焊缝增碳和提高焊缝强度和硬度，常采用碳化焰焊接高碳钢、铸铁及硬质合金等材料。碳化焰（2）氧乙炔焰种类3当焊炬混合室内氧气与乙炔的混合比值（O2/C2H2）大于1.2时，一般为1.3~1.7，得到的火焰是氧化焰。燃烧后的气体火焰中，有部分过剩的氧气，这种火焰中有过量的氧，在焰芯外面形成一个有氧化性的富氧区，这种火焰称为氧化焰。氧化焰在燃烧过程中氧的浓度极大，氧化反映极为剧烈，因此焰内焰和外焰都缩短，而且内焰和外焰的层次极为不清，我们可以把氧化焰看作是由焰芯和外焰两部分所组成。氧化焰（2）氧乙炔焰种类3氧化焰的焰芯呈淡紫蓝色，轮廓也不太明显，内焰和外焰呈蓝紫色。氧化焰的火焰较短，燃烧时会发岀急剧的噪声，火焰挺直。氧的比例越大，则整个火焰越短，噪声也越大。氧化焰的最高温度为3100~3300℃，整个火焰具有氧化性。碳钢焊接时，会造成熔化金属的氧化和元素的烧损，使焊缝产生气孔，并增强熔池的沸腾现象，从而降低焊缝质量。所以这种火焰较少使用，但黄铜和锡青铜焊接时，利用氧化性生成氧化物薄膜，覆盖在熔池上，以保护低沸点锌、锡不再蒸发。由于氧化焰温度高，在火焰加热和气割时，也常常使用氧化焰。氧化焰（3）各种火焰的获得及适用范围不同性质的火焰是通过改变氧气与乙炔的混合比值而获取的。不同的材料应使用不同的火焰焊接，各种金属材料气焊时，火焰种类的选择见表4-6。表4-6

焊接火焰种类的选择2气体火焰种类（3）各种火焰的获得及适用范围

1）中性焰的调节当焊炬点燃后，逐渐开大氧气调节阀，此时，火焰由长变短，火焰颜色由橘红色变为蓝白色，焰芯、内焰及外焰的轮廓都变得特别清晰时，即为标准的中性焰。但要注意，在焊接过程中，由于气体的压力气体的质量等原因，火焰的性质随时会改变，要注意观察，需及时加以调节，使之始终能保持为中性焰。2气体火焰种类（3）各种火焰的获得及适用范围

2）碳化焰的调节在中性焰的基础上，减少氧气或增加乙炔均可得到碳化焰。这时火焰变长，焰芯轮廓不清。乙炔过多时会产生黑烟。焊接时所用的碳化焰，其内焰长度一般为焰芯长度的2~3倍。2气体火焰种类（3）各种火焰的获得及适用范围

3）氧化焰的凋节在中性焰的基础上，逐渐增加氧气，这时整个火焰将缩短，当听到有“嗖、嗖”的响声时便是氧化焰。3火焰能率气焊火焰能率是按每小时混合气体消耗量(L/h)来表示的。可燃气体的消耗量是由焊炬型号及焊嘴号码的大小来决定的。焊嘴孔径越大，火焰能率也就越大；反之则越小。选择焊炬型号及焊嘴号码的大小，主要是根据焊件的厚度、金属材料的热物理性质（熔点及导热性等）以及焊缝的空间位置来选择的。表4-7

射吸式焊炬的主要技术数据3火焰能率在气焊过程中，所需要的热量是会随时变化的。刚开始气焊时，整个焊件是冷的，需要热量较多。气焊过程中，焊件本身的温度提高了，需要的热量也就相应地减少，这时可把火焰调得小一点或减小焊嘴与焊件的倾斜角度，以及采用间断焊接的方法，来达到调整热量的目的。在实际生产中，为了提高焊接生产率，在保证焊缝质量的前提下，尽量采用较大的火焰能率。4焊嘴的倾斜角度焊嘴的倾斜角度是指焊嘴的中心线与焊件平面间的夹角。焊炬倾斜角的大小主要是依据焊件厚度、焊嘴大小和金属材料的熔点以及导热性来选择的。焊嘴倾斜角大，则火焰集中，热量损失小，焊件得到的热量多，升温快。焊嘴的倾斜角小，则火焰分散，热量损失大，焊件获得的热量少，升温慢。4焊嘴的倾斜角度焊件越厚，焊嘴的倾斜角应越大。焊件越薄，则焊嘴的倾斜角越小。如果选用大一些的焊嘴时，焊炬的倾斜角可小一些；如果焊嘴选得小一些,则焊炬的倾斜角可大一些。图4-2

低碳钢气焊时焊嘴倾斜角与焊件厚度的关系4焊嘴的倾斜角度在焊接过程中，焊嘴的倾斜角是需要改变的。开始气焊时，为了较快地加热焊件和迅速形成熔池，焊嘴的倾斜角为80°~90°。当气焊快要结束时，为了更好的填满弧坑和避免烧穿焊件，可将焊嘴的倾斜角减小，使焊嘴对准焊丝加热，并使火焰作上下跳动，继续地对焊丝和熔池加热。图4-3

气焊过程中焊嘴倾斜角的变化示意图a）焊前预热b）焊接过程中c）焊接结束填满5焊丝的倾角在气焊工艺中，焊丝的主要作用是填充焊接熔池并形成焊缝。在各种位置气焊时，焊丝的头部应始终在火焰尖上。焊丝的倾角与焊件厚度、焊嘴倾角有关。当焊件厚度较大时，焊嘴的倾斜度也大，则焊丝的倾斜度小。当焊件的厚度小时，焊嘴的倾斜度也小，则焊丝的倾斜度大。焊丝的倾角一般为30°-40°。6火焰能率焊接速度直接