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乙炔气焊原理及焊枪的使用方法

发布日期:2014-07-17 21:44:00   浏览:5254次

在机械制造和机械修理行业中,常常需要进行焊接和切割金属板材或其它金属件。金属的焊接大体分两种:电焊和气焊。“气焊”就是利用可燃性气体(一般用乙炔气)在氧气的条件下发生剧烈燃烧所产生的大量热量,把焊件的接头和焊条熔化融合在一起,凝固后成为一体,使工件获得牢固的接头。

 

氧炔焰的外形、温度及对焊缝质量的影响,与可燃气体的成分有关,也就是与乙炔和氧的配合量有关,当变化供给的氧气与乙炔的比例时,可得到三种性质的火焰,即中性焰、氧化焰与碳化焰。正常焊接时应用中性焰,供给的氧气量与乙炔量的比例:理论上为11。用中性焰焊接时温度较高,焊缝性能良好。实际上为了反应完全供给的氧气量稍多一些。

 

由于气焊时由氧气瓶只供给一部分氧气,因之燃烧过程中乙炔火焰又与空气中的一部分氧进行了反应。典型的中性火焰明显的分成三层,由内向外各称之为焰心、内焰、外焰。焰心这是由焊嘴喷出的未燃烧的混合气体,在焰心表面开始燃烧并发生热量,这时仅靠氧气瓶供给氧气,进行不完全燃烧,因此,内焰中充满了还原性很强的COH2气体,它对焊接金属有还原脱氧作用,可使焊缝金属组织均匀无空隙与气泡,不含有氧化杂质。在内焰表面未完全反应的COH2和由空气中进入的氧气按下式进行完全燃烧。

 

充满着完全燃烧的CO2H2O的外焰很好的包围着内焰,可防止熔化金属为空气氧化。由于内焰两侧发生很大热量所以内焰温度高达3100℃,而且还原性好,故焊接都在内焰中进行,使工件与焰心的距离保持23mm。假如所供给的氧气量比乙炔少,在还原区中乙炔未燃烧部分将分解为碳和氢,可能被熔融的金属吸收使焊缝金属增碳并吸收氢气增加气孔,这种火焰称之为碳化焰。当氧气增加时,还原区减少,还未参加反应的氧很容易氧化并降低焊缝质量。这种火焰称之为氧化焰。因为氧气供给较多,火焰燃烧速率增加,具有淡蓝色并有嘶嘶的声音。

 

焊枪是气焊所使用的主要工具。焊枪的构造多种多样,但其原理基本相同。目前普遍使用的为喷射式的焊枪,这种焊枪的工作原理是利用氧气的喷射力作用形成的一种吸引力而取得足够的乙炔来满足燃烧的需要量。

 

焊枪的规格一般分为大型、中型和小型三种,另外各型焊枪又配备有几个不同口径的焊嘴头。焊枪的使用方法:我们要进行焊接时,首先要根据不同的焊件的大小、厚薄和导热情况,选择适当的型号的焊枪和不同口径的焊嘴头。

 

操作时,先拧开乙炔开关,再稍微拧开氧气开关,点燃乙炔气,这时的火焰温度不高,喷嘴处呈现出两层白焰芯,另外,由于乙炔气处于过量,燃烧不完全,常冒黑烟(点燃前稍微通些氧气的另一作用是为减少量黑烟)。要进行焊接时,调节好氧气开关,使氧气和乙炔气量比例适当,燃烧充分,取得高温。焊接时,先把焊件的接头处烧到红热程度后,再将焊条对焊缝上烧化填到上接头处,融化在一起后即可将氧炔焰撤离开。冷却即焊上了。停止焊接时,务必先关上乙炔气开关,等到氧气流将剩余氧炔焰吹灭后,再关上氧气节门。

 

焊条和焊药的选用:不论是焊接还是修补,都是需要选用适当的焊条作为填充金属。焊接的接头的强度和性能,除了跟焊接的工艺有关外,跟我们所使用到的焊条材质有直接关系。对焊接一般钢铁活件,如果对焊接处的强度、硬度、耐酸碱性等没有什么要求的话,任选一种焊条都可以,甚至用一般铁丝当焊条也行。但是如果对焊接头的性能有要求的话,则必须要选用与焊件基本金属同样的化学成分的焊条。例如:焊件为45#钢的,则必须选用45#钢的焊条;焊接铸铁件,则选用成分接近的铸铁焊条进行焊接。如果遇到要求高强度的焊接接头时,可采取两种办法,或是适当加厚焊缝金属作为补充强度,或是在不影响焊件使用性能条件下,可选用比焊件强度高一些的焊条。如果要在钢件上或铸铁件上焊接上不同的金属,例如在刀具上焊接上合金钢刀头,则需要选黄铜焊条进行铜焊。一般地说选择焊条熔点不应高过焊件的熔点,否则在焊接过程中就很不好掌握焊缝金属的熔池,使焊接接成型恶化。

 

应用焊药的目的,一方面是为了避免在焊接过程中,高温金属和氧气化合形成氧化物(特别是有色金属和优质合金钢),另一方面是为了消除金属中已经形成的氧化物。如果这些氧化物不除掉,就容易使这些氧化物夹杂到焊缝金属中去,使焊接接的强度降低、或焊接得不牢或焊接得不严实,并且会形成不整洁的焊迹。

 

焊药的作大体有两大类:一类是起化学分解或中和作用的熔剂,一类是起物理溶解作用的熔剂。它们的作用性质不同,这就要根据不同金属所产生的不同性质的氧化物,使用不同性质的熔剂来中和它或熔解它。起化学中和作用的一类焊药是由一种或几种酸性氧化物或碱性氧化物或碱性盐类所组成的,故这类焊药是分为酸性的和碱性的两种。究竟要选用那种,就要根据被焊接金属所产生的氧化物是酸性的还是碱性的来确定。例如焊接铜及铜合金时,所产生的氧化铜是碱性的氧化物,因此一般铜焊都要使用到硼砂作为焊药,用硼砂焊药中和后形成低熔点盐类的熔渣。又如焊接铸失时因含硅量多,焊接的过程一部分硅被燃烧氧化成为酸性氧化物,因此可采用属于碱性的碳酸钠或碳酸钾等作为焊药来中和它,也同样使之变成为低熔点盐类熔渣。焊接铝及铝合金时,在熔池表面上表面上形成熔点很高的一层氧化铝,而这些氧化铝不能用酸性或碱性焊药来消除掉,而必须使用到铝焊药。铝焊药是由一些氯化物(如氯化钠、氯化钾、氯化锂)氟化物(如氟化钠、氟化钾)的混合物组成的,这些焊药的作用是起到物理溶解作用来消除氧化铝,使焊缝金属接头纯洁。

 

割枪的使用方法:“气割”就是利用氧块焰先把准备切割的钢铁件的切割处烧到红热程度,然后吹入高压纯氧气流,使被切割的部分在氧气中剧烈燃烧,熔化成液体,并被气流冲掉,从而达到切割目的。“割枪”是气割所使用的主要工具。“割枪”跟“焊枪”不同之处,就是多了一根纯氧气流喷射管和多一个节门,其余的构造原理跟焊枪大体相似。“割枪”的使用方法:先拧开乙炔气开关,并稍微拧开些氧气开关,点燃后,调节氧气的供应量,使氧炔焰成为中性焰,(即乙炔与氧气量适当)。切割时先用这氧炔焰把准备切割的某一点上烧到红热,再拧开高压纯氧气流开关,使金属在氧气流中剧烈燃烧熔化成液体,冲掉,然后将割枪沿着准备切割的线移动,将金属切割掉。切割时,对割枪的倾斜角度,切割速度和氧气压力等都有要求。割枪倾斜度主要跟工件的厚度有关。当切割520mm厚的钢板时,割枪垂直于工件,不必倾斜。割枪放得直,切割的质量越好,割缝也越小。当要切割小于5mm厚度工件时,可向前倾斜来割。如果切割厚度超过30mm的工件,则割枪应当向后倾斜来割,待到割透后,边移动割枪,边把割枪逐浙变成垂直于工件来割,而等到快割到头时,再将割枪稍向里倾斜,直到割完。

 

切割速度的快慢要看工件的厚度来定,工件越薄,快些,反之就该慢些。供给高压氧气流的压力的大小也跟切割工件厚度有关。如果氧气供给不足,则切不透;而如果压力过大,又将造成浪费氧气。切割完毕时,先关上高压氧气流开关,然后关上乙炔气开关,等把氧炔焰吹灭后,再关上氧气开关。

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