1-第一章　气焊与气割（焊工工艺-第3版）.ppt

1、第一章：气焊和气割；第1节：概述；一、定义：气焊气割是利用可燃气体和助燃气体燃烧产生的气体火焰的热量作为热源焊接或切割金属材料的加工方法。气焊的特点：1 .优点：1)设备简单，移动方便，可方便地焊接在无电源的区域。2)可以焊接非常薄的工件。3)焊接铸铁和一些有色金属时，焊缝质量好。第一节总结，2。气焊的缺点：1)热量分散，热影响区大；2)生产率低，焊接厚度大。3)某些金属会降低焊接性能，因为气焊火焰中的氧气、氢气和其他气体会与熔融金属发生反应。4)难以实现自动化。图1-1氧乙炔焊示意图a)左焊方法：3毫米厚的钢1焊枪2焊缝3火焰4工件5焊丝6焊嘴，第二节气体保护焊气体和焊接材料，第一节气体保护

2、焊气体由助燃气体(氧气)和可燃气体(乙炔、液化石油气等)组成。)。可燃气体种类繁多，常见可燃气体的热值和火焰温度见表。表-可燃气体、焊接气体和第二次焊接材料的热值和火焰温度，(1)氧气是气焊(气割)中必须使用的气体。氧气纯度直接影响气体焊接和切割的质量、生产率和氧气消耗。(2)乙炔乙炔的分子式为C2H2，在常温常压下是不饱和烃和无色气体。乙炔是一种危险的易燃易爆气体，其液态或固态在一定条件下会因摩擦和撞击而爆炸。(3)丙烷、丁烷、丙烷和丁烷是石油工业的副产品，也称为液化石油气。主要成分是碳氢化合物，如丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10)。这种气体在纯氧中燃烧的火焰温度可达2800左右。完全燃烧

3、所需的氧气量大约是乙炔的两倍。液化石油气在氧气中的燃烧速度大约是乙炔的一半。如果液化石油气与空气混合，丙烷占体积的23%，在火星上就会爆炸。液化石油气比乙炔更便宜、更安全，质量也更好。目前，液化石油气已作为一种新型可燃气体在国内外逐步取代乙炔。第二，气体和焊接材料用于气体焊接。第二，焊接材料用于气焊。在气焊过程中，焊丝被连续送入熔池，并与熔化的母材熔合形成焊缝。焊缝质量在很大程度上与气体焊丝的化学成分和质量有关，因此焊丝的正确选择非常重要。(1)气焊焊丝选择的原则1)考虑母材的机械性能。如果焊件在工作条件下受到冲击，应选用韧性好的焊丝。如果焊件要求耐磨，应选用耐磨材料制成的焊丝。总之，选择焊丝

4、材料的原则之一是满足焊接件的力学性能要求。第二，气体和焊接材料是有限的，2)考虑焊接性。焊接性好的焊丝填充到熔池中后，焊缝金属和熔合线处的晶粒组织细小，熔池金属中没有沸腾或飞溅现象。检查焊丝的可焊性时，焊丝的一端可以用气焊火焰熔化并观察。如果是微油粘稠状，固化后的焊缝表面光亮，没有裂纹、塌陷、粗糙等，这种焊丝更好。3)考虑焊接件的特殊要求。第二，气体和焊接材料用于气体焊接；第二，气体和焊接材料用于气体焊接；第二，气焊焊剂(1)在气焊过程中，加热的熔融金属很容易被周围空气或火焰中的氧气氧化而形成氧化物，这导致诸如焊缝中的气孔和夹渣等缺陷。焊接前，可在待焊接位置或焊丝上涂覆气体焊剂；焊丝也可以在气

5、焊过程中蘸上焊剂，然后加入到熔池中。在高温下，焊剂熔化并与金属氧化物相互作用1)化学助焊剂由一种或几种酸性氧化物或碱性氧化物组成，因此也称为酸性助焊剂或碱性助焊剂。2)物理焊剂包括氯化钾、氯化钠、氯化锂、氟化钾、氟化钠和硫酸氢钠，主要用于焊接铝及其合金。(3)常用和选用的气焊焊剂应根据气焊过程中母材产生的氧化物种类进行选择。1、第二阶段气焊用气体和焊接材料，第三阶段常用气焊焊剂、气焊设备和工具的类型、用途和性能。氧气瓶氧气瓶是储存和运输高压氧气的容器。瓶体全天涂成蓝色，带有黑色的“氧气”字样。氧气瓶一般容量为40L，额定工作压力为15兆帕。图1-2气焊设备的组成1氧化瓶和压力表2乙炔瓶和压力表

6、3回火防止器4乙炔导管5氧气导管6焊枪7焊丝8焊嘴9工件10火焰2。减压器减压器是一种调节装置，用于将钢瓶内的高压气体压力降低到气焊和气割所需的压力。减压器不仅可以减压和调节压力，还可以保持输出低压气体的压力稳定，不会因气源压力降低而降低。气焊切割用减压器包括氧气减压器、乙炔减压器和丙烷减压器等。3.乙炔瓶乙炔瓶是储存和运输乙炔的容器。瓶体被漆成白色，带有红色的“乙炔”字样。瓶子里装满了充满丙酮的多孔填料，可以在15兆帕的压力下将乙炔安全地储存在瓶子里。使用时，使用前必须用乙炔减压器将乙炔压力降至0103兆帕以下。乙炔瓶应直立，不要倒置，以防丙酮流出。乙炔瓶比乙炔发生器更安全、更健康。4.焊枪

7、是控制火焰焊接的工具。它的功能是将可燃气体与氧气按一定比例混合，然后以一定速度喷射。使用不同数量的焊接喷嘴时，混合气体的流量见表。表-各种焊接喷嘴的混合气体流量，第三节气节能焊接设备和工具，表-焊炬分类和特性，第三节气节能焊接设备和工具，5。输气软管用橡胶软管焊接、切割及类似作业用气焊设备(GB/T2550-2007)规定，氧气软管应为蓝色，内径为8毫米，工作压力为15兆帕，试验压力为30兆帕。乙炔胶管应为红色，内径为10毫米，工作压力为05兆帕或1兆帕。连接焊枪或割炬的橡胶管不应短于5m，一般最好在1015m，过长会增加气流阻力。1、第四节气体保护焊接技术。气体火焰1。气焊火焰的类型和特征，

8、图-氧乙炔火焰a)中性火焰b)碳化火焰c)氧化火焰1。核心2。内部火焰(暗红色)3。内部火焰(浅白色)4。外部火焰，(1)中性火焰。氧乙炔(体积)的混合比为1.11.2时燃烧形成的火焰。(2)碳化火焰中氧乙炔的混合比(体积)小于1.1时的火焰。(3)当氧化火焰中氧乙炔的混合比大于1.2时。中性火焰核心外24毫米处的最高温度约为3150。因此，气焊时火焰中心距工件表面24毫米时，热效率最高，保护效果最好。第四，保存焊接技能。2.各种火焰的适用范围根据焊接材料，选择不同种类的火焰，以获得高质量的焊缝。各种金属材料气焊用火焰见表。表-各种金属材料气焊火焰的选择；第四，气焊技术；气焊接头和坡口形式的类

9、型。气焊接头的类型常用的气焊接头包括压接接头、对接接头和角接头，如图所示。焊接接头形式可根据焊件厚度、结构形式、强度要求和施工条件选择。图-气焊常用的接头形式，1)对接接头，3)压接接头，4)角接头，2。气焊焊缝坡口的基本形式和尺寸在国标98512008中，焊缝的各种坡口形式和尺寸气焊工艺参数气焊工艺参数通常包括焊丝的牌号和直径、焊剂、火焰特性和火焰能量率、焊嘴倾角、焊接方向和焊接速度等。1.焊丝直径的选择焊丝的直径是根据工件的厚度选择的。选择焊丝直径时见表。表-焊丝直径的选择；第四，节约焊接技术；2.火焰特性和火焰能量率的选择(1)火焰特性的选择火焰特性是根据焊接材料的类型和特性来选择的。(

10、2)火焰能量率的选择火焰能量率用每小时可燃气体(乙炔)的消耗量(升/小时)表示，其物理意义是单位时间内可燃气体提供的能量(热能)。当焊接不同的焊件时，应选择不同的火焰能量。如果焊接较厚的焊件、熔点较高的金属、铜、铅及其导热性能较好的合金，有必要选择较大的火焰能量比以保证焊缝熔深；相反，焊接薄板时，应适当降低火焰能量以防止烧穿。第四，节省焊接技能。3.焊枪倾角的选择是指焊枪中心线与焊件平面之间的角度。焊枪倾角大，热损失小，焊件获得的热量多，温升快；焊枪倾角小，热损失大，焊件受热少，温升慢。因此，当焊接厚度大、熔点高或导热性好的焊件时，或开始焊接时，为了快速加热焊件并迅速形成熔池，焊枪的倾角应较大

11、；相反，它可以更小。焊接碳钢时，焊枪倾角与焊件厚度的关系如图所示。图-焊枪倾斜度和焊接件厚度之间的关系；第四，节约焊接技术；4.有两个焊接方向，如图所示。左焊适用于焊接薄板，右焊适用于焊接厚工件。5.焊接速度的选择对于厚度大、熔点高的焊接件，焊接速度应慢一些，以避免不完全熔合的缺陷；对于厚度小、熔点低的焊件，焊接速度要快，以免烧穿或过热，降低焊接质量。图-左焊和右焊A)左焊B)右焊，第五气割，第一，气割的基本原理1。氧气切割气体切割工艺是利用气体火焰的热能将切割件的切割部位预热到一定温度，然后喷射高速切割气流使其燃烧并释放热量实现切割的方法。氧气是一种常用的切割气体。图为常用氧气切割的原理图。

12、氧气切割原理示意图1切割氧气2预热气体3切割喷嘴4预热火焰5切割氧气流6预热区7反应区8切割件9炉渣10然后拖线，第五次气体切割，(1)预热气体切割开始时，用预热火焰将切割处的金属预热至燃烧温度(燃点)。(2)燃烧喷雾切割加热至燃点的金属，在纯氧中剧烈燃烧。(3)氧化吹渣金属氧化燃烧后，产生熔渣，放出大量热量，通过切割氧气吹走，产生的热量和预热火焰的热量将下部金属加热到燃点，使金属逐渐被切断。因此，金属的气割过程可以概括为预热、燃烧和吹渣。它的本质是金属在纯氧中燃烧的过程，而不是金属熔化的过程。为了使氧气切割过程顺利进行，被切割的金属材料应满足以下条件：(1)金属材料的燃点应低于熔点。如果金属

13、材料的燃点高于熔点，说明金属在燃烧前已经熔化。例如，纯铁的燃点是1050，熔点是1535；低碳钢的燃点约为1350，熔点为1500。它们完全满足上述条件，因此纯铁和低碳钢都具有良好的气割条件。(2)金属氧化物的熔点低于金属的熔点。融化所有满足上述要求的金属都能获得满意的气割效果；但是，如果金属不能满足这些条件，它的气割效果会很差，甚至不能切割。其次，气割所用的设备与气焊所用的设备相同，只是割炬和焊炬不同。此外，气割设备包括手动割炬、半自动气割机和自动气割机。1.手动割炬2。半自动气体切割机半自动切割机在中国应用广泛。常用的CG130半自动气体切割机可切割长度或直径大于200毫米的圆周形、斜面形

14、和V形槽形气体。3.自动气割机，图-吸式割炬1的结构原理。切割喷嘴2。混合气管3。喷射吸管4。喷嘴5。氧气阀6。乙炔阀7。切断氧气阀8。切割氧气管道。用气体切割。4.数控气体切割机：数控是指控制机床或设备的工作指令(或程序)，是以数字形式给出的一种新的控制方式。当该指令提供给数控自动气割机的控制装置时，气割机可以根据给定的程序自动切割。3.气割工艺参数及选择气割工艺参数包括切割氧气压力、切割速度、预热火焰能量率、割炬与工件之间的倾角、割炬与工件表面之间的距离等。(1)切割氧气压力切割氧气压力与切割件厚度、切割喷嘴数量、氧气纯度等因素有关。钢板切割厚度与切割速度和氧气压力的关系见表3-12。(2

15、)切割速度切割速度与工件的厚度和所用切割喷嘴的形状有关。切割速度是否快主要根据切口的拖尾量来判断。表3-12钢板气割厚度与气割速度和氧气压力的关系，第五次气割，即所谓的拖曳量，是氧气切割过程中同一切割图形上沿切割方向两点之间的最大距离，如图所示。在气割过程中，由于各种原因，后拖现象是不可避免的，尤其是切割厚板时。因此，应选择合适的切割速度，并将阻力控制在最小，以保证气割质量，降低气体消耗。图-氧气切割、第五次节流切割时产生的阻力量，(3)预热火焰的性质和能量比切割时，预热火焰应采用中性火焰或轻度氧化火焰代替碳化火焰，因为碳化火焰会增加狭缝边缘的碳，所以切割时应随时调整预热火焰。预热火焰能量率应

16、根据切割件的厚度进行选择。通常，切割件越厚，火焰能量速率越大，但是切割件的厚度与火焰能量速率不成比例。用气割切割厚钢板时，由于切割速度慢，为了防止切割缝的上缘熔化，应采用相对较弱的火焰能量率。如果火焰能量率过高，会在切割缝的上边缘产生连续的球形钢颗粒，甚至熔化成圆角，同时粘附在切割件背面的熔渣会增加，这将影响气割的质量。用气体切割薄板时，由于切割速度快，应采用较大的火焰能量比，但切割喷嘴应远离切割件并保持一定的倾角。第五次节流切割，图-割炬倾角与切割件厚度的关系：1当厚度为420毫米时，2当厚度为2030毫米时，3当厚度大于30毫米时，(4)割炬与切割件之间的倾角直接影响切割速度和阻力。(5)割炬与切割件表面之间的距离应根据预热火焰的长度和切割件的厚度来确定。除上述因素外，影响气割质量的因素还包括切割件的质量和表面状况、切割形状、可燃气体的类型和供应方式以及割炬的形式。从20世纪50年代中期到60年代，各种机械化、自动化切割设备相继发展起来，特别是数控切割机的出现，