气焊与气割.wps
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1、气焊与气割气焊与气割学习目的:能够掌握气焊与气割的原理,正确使用设备和工具,正确选择工艺参数进行低碳钢的焊接与切割,并掌握气焊与气割的安全知识。第第1 1节节气焊与气割的原理及应用气焊与气割的原理及应用一、 气焊与气割用气体1氧气在常温下,氧气是无色、无味、无毒的气体,化学式 O2,在标准状态下密度为 1.429Kg/m,气温降到-182.96C 时,变为液状,气温降到-218C时变成淡蓝色固状。氧气本身不能燃烧,它是一种化学性质极为活跃的助燃气休,属于强氧化剂,其氧化反应的能力是随着氧气压力的增大和温度的升高而显著增强,与油脂等易燃物质接触,会发生激烈的气化反应而燃烧,爆炸。氧化既是助燃气体
2、又可以使某些易燃物质自燃。2乙炔俗称电石气,是一种非饱和的碳氢化合物,化学式C2H2,在常温下无色高热值的易燃易爆气体,在标准状态下其密度为 1.17 Kg/m,比空气轻.在空气中自燃点为 335C,点火温度 428C.与空气混合燃烧时 , 火焰温度可达2350C,与氧气混乱合燃烧,火焰温度可达 3100-3300C,在空气燃烧速度2.87m/s,在氧气中燃烧速度为 13.5 m/s.3氢气无色、无味,扩散速度极快,导热性很好,在空气中的自燃点为450C,是一种极危险的易燃易爆气体。 氢气极易泄漏。3液化石油气是油田开发或炼油工业中的副产品,它有一定的毒性,液化石油气的密度为1.6-2.5 K
3、g/m。二、气焊原理气焊是利用可燃气体(乙炔)与助燃气体(氧气)在焊炬内进行混合,在混合气体发生剧烈燃烧,利用燃烧所放出的热量去熔化焊接接头的母材金属和填充材料,冷却凝固后使焊件牢固的连在一起的一种熔焊方法。2、气割原理气割是利用可燃气体(乙炔)与助燃气体(氧气)在焊炬内进行混合,在混合气体发生剧烈燃烧,利用燃烧所放出的热量将工件切割处预热到燃烧温度后,喷出高速切割气流,使切口处金属剧烈燃烧,并将燃烧后的金属氧化物吹除,实现工件的分离的方法。氧气切割分三个阶段:1)气割开始时,用预热火焰将起害处的金属预热到燃烧温度(燃点);2)向被预热到燃点的金属喷射切割氧,使金属剧烈的燃烧;3)金属燃烧氧化
4、后生成熔渣和产生反应热,熔渣被切割氧吹除,所产生的热量和预热火焰热量将下层金属加热到燃点,这样继续下去就将金属逐渐地割穿,随着割炬的移动,将金属件切割成所需要的形状和尺寸。金属的气割过程实质上是金属在纯氧中的燃烧过程。3、气焊与气割的特点及应用1)气焊工艺的特点:(1)设备简单、移动方便;(2)熔池的温度容易掌握;(3)火焰温度低、热量分散;2)气割的工艺特点:(1)设备简单、操作方便;(2)生产效率高、成本;(3)各种位置都能进行;第第2 2节节气焊与气割设备及工具气焊与气割设备及工具1、气焊与气割设备1氧气瓶是一种贮存和运输氧气用的容器。常用氧气瓶的充装压力为 15MPa,容积为 40L,
5、在 15MPa 的压力下可贮6m氧气。氧气瓶为压缩气瓶。部分氧气瓶的规格瓶体表面漆色工作压力容积瓶体外径瓶体高度重量天蓝153021911502254013704414902乙炔气瓶是一种贮存和运输乙炔的容器,熔解乙炔瓶的外表涂成白色,标有限红色的“乙炔”和“不可近火”。常用的熔解乙炔瓶容积为 40L,可熔解乙炔净重 5-7kg,可贮存6m,熔解乙炔瓶最高工作压力为 15.5 MPa。熔解乙炔瓶中的乙炔不能用完,会有剩余压力。熔解乙炔瓶内的压力随温度变化。熔解乙炔瓶内极限压力值与周围介质温度的关系温度-10-5-0510152025303540表压0.7 0.8 0.9 1.051.2 1.4
6、 1.6 1.8 2.0 2.252.52、气焊与气割工具1焊炬1)焊炬的作用:是将可燃气体(乙炔气)和助燃气体(氧气)按一定的比例混合,以一定的速度喷出燃烧,产生适合于焊接要求的、稳定燃烧的火焰。2)焊炬的分类:(1)射吸式:焊炬上的氧气调节阀和乙炔调节阀都是按顺时针方向旋转关闭、而逆时针方向旋转打开的调节阀,旋转时可使阀针作前后位移,来控制氧气和乙炔的流量,控制焊接火焰的大小。(2)等压式:射吸式的工作原理:打开氧气调节阀 4,氧气即从喷嘴口快速射出,并在喷嘴 5 处围造成负压(吸力);再打开乙炔调节阀 1,乙炔气即聚集在喷嘴的处围。,由于氧射流负压的作用,聚集在喷嘴外围的乙炔气很快氧气吸
7、出,并按一定的比例与氧气混合。经射吸管6、混合气管 7从焊嘴 8喷出。点火后,经调节形成稳定的焊接火焰。射吸式的特点:是利用喷嘴的吸射作用,使高压氧气与压力较低的乙炔均匀的按一定的比例混乱合,并以很高的流速喷出,所以不论低压乙炔或中压乙炔都能保证焊炬的正常工作。2割炬1)割炬的的作用:是将可燃气体(乙炔气)和助燃气体(氧气)以一定的比例混合,并以一定的速度喷出燃烧,形成具有一定热能和形状的预热火焰,并在预热火焰的中心喷射高压切割气进行气割。为了保证气割质量,要求割炬具有保持可燃气体与助燃气体混乱合比例和调节火焰大小的良好性能,并能使混乱合气体喷出速度等于燃烧速度。2)割炬的分类:射吸式:工作原
8、理:是在射吸式焊炬的基础上,增加了切割氧的气路、切割氧调节阀及割嘴而构成的。气割时,先打开氧气阀 4,氧气即从喷嘴口快速射出,并在喷嘴 6 外面造成负压(吸力);再打开乙炔调节阀 3,乙炔气即聚集在喷嘴的外围。由于氧射流负压的作用,聚集在喷嘴外围的乙炔很快被氧气吸出,并按一定的比例与氧气功混合,经过射吸管 7、混合管8从割嘴10喷出。 点火后,经调节形成稳定的环形预热火焰,对割件进行预热。待割件预热到燃点时,开启高压氧气阀,此时高速氧气流将切口让的金属氧化并吹除,随着割炬的移动即在割件上形成切口。3减压器减压器的作用:是把贮存的瓶内的高压气体降为工作需要的低压气体,并保证输出气体的压力和流量的
9、稳定,以便使用。4回火防止器回火是指在气焊和气割工艺中,燃烧的火焰进入喷嘴内逆向燃烧的现象。a) 一种是火焰向喷嘴口逆行,并瞬时自卫行熄火,同时伴有爆鸣声,称之为逆火。b) 另一种是火焰向喷嘴孔逆行,并继续向混合室和气体管道燃烧,称之为回烧。而回烧可能导致烧毁焊炬、 管道,引起可燃气源爆炸。发生回火的根本原因是混合气体燃烧的速度大于混合气从焊炬(或割炬)的喷嘴孔内喷出的速度。而且造成混合气体喷出速度减小的原因有:(1)焊嘴(或割喷)被熔化金属堵塞,致使火焰喷射不正常;(2)焊炬(或割炬)过热,混合气体受到膨胀,压力增高,使混合气体的流动阻力增大;(3)乙炔气压力过低或皮管阻塞;(4)焊炬(或割
10、炬)失修,阀门不密封,造成氧气倒流至乙炔管道;5压力表是用来测量和表示氧气瓶、乙炔瓶内部压力的装置6橡胶软管气焊、气割用的橡胶软管,必须是按照 GB/T2550-1992 和GB/T2551-1992标准生产的质量合格的产品。氧气橡胶软管的工作压力为1.5MPa。试验压力 3.0 MPa。乙炔橡胶的工作压力为0.5.橡胶软管的长度不小于5m.7.注意事项:1)使用时不得使其沾上油脂;2)防止机械损伤;3)操作要注意烫伤;4)破损即时检察更换;5)禁止相互更换或混用;第第3 3节节气焊工艺及技术气焊工艺及技术1、气焊参数的选择1焊丝直径焊丝的直径主要根据焊件的厚度、接头的坡口形式以及焊缝的空间位
11、置来选择。焊件的厚度越厚,所选择的焊丝越粗。焊件厚度与焊丝直径关系焊件厚度1.0-2.02.0-3.03.0-5.05.0-10.010-15-焊丝直径1.0-2.02.0-3.03.0-4.03.0-5.04.0-6.0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,扩大热影响区的温度,产生过热组织,降低焊接接头质量。焊接开坡口的第一层焊缝应选用较细的焊丝,以后各层可采用较粗焊丝。焊缝的空间位置与焊丝直径的关系,一般平焊时可用较粗焊丝,而立焊、横焊、仰焊可肜较细焊丝,以免熔滴下坠形成焊瘤。2气体火焰种类(1)可燃气
12、体的发热量及火焰温度自身能燃烧的气体叫可燃气体。常用的可燃气体有:氢和碳氢化合物,如乙炔、 丙烷、 丙烯、天燃气、煤气、沼气。可燃气体的发热量与火焰温度气 体 名称发热量火 焰 温度气 体 名称发热量火 焰 温度乙炔529633100天燃气376812540丙烷857642520煤气209342100丙烯811822870沼气330762000氢100482660(2)氧乙炔焰种类氧乙炔焰:乙炔与氧气混合燃烧而产生的火焰。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。反应式为C2H2+2.5O2=2CO2+H2O+1302.7Kj/moI.氧乙炔的构造和形状1) 中性焰:在氧炬混合室内
13、,当氧气与乙炔的混合比什为 1-1.2 时,乙炔充分燃烧,燃烧后的气体既无过剩氧以无过剩乙炔,以无游离碳的火焰。由焰芯、内焰、外焰组成。(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,呈光亮蓝白色,温度为800-1200C。(2) 内 焰 : 呈 蓝 白 色 , 温 度 可 达 3050-3150C。此区为焊接区。(3) 外焰:由淡紫色变为橙黄色,具有氧化性温度为1200-2500C。2) 碳化焰:当焊炬混合室内氧气与乙炔的混合比值小于1,一般在0.5-0.95 之间,得到的火焰。它燃烧后的气体中尚有部分乙炔未燃烧,含有游离碳,具有较强的还原作用,同时具有一定的渗碳作用。
14、由焰芯、内焰、外焰组成(1)焰芯:焰芯较长,呈蓝白色;(2)内焰:淡蓝色;(3)外焰:呈桔红色;最向温度2700-3000C。3) 氧化焰:当焊炬混合室内氧与乙炔的混合比值大于1.2。一般为非作歹1.3-1.7。燃烧后的气体火焰中,有部分过剩的氧气,火焰中有过量的氧形成一个有氧化性的富氧区,在燃烧过程中氧的浓度极大,反映极为剧烈。由焰芯、外焰组成焰芯呈淡柴色,外焰呈蓝柴色,火焰较短,燃烧时发出急剧的噪声,火焰挺直。最高温度为3100-3300C。这种火焰较少使用。(4)各种火焰的获得及适用范围1)中性火焰的调节:当焊炬点燃后,逐渐开大氧气调节阀,此时,火焰由长变短,颜色由桔红色变为蓝白色,焰芯
15、、内焰、外焰的轮廓都变得特别清楚时,即为标准的中性焰。2)碳化焰的调节:在中性焰基础上,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。乙炔过多时产生黑烟,碳化焰内焰长度一般为焰芯长度的 2-3倍。3)氧化焰的调节: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火焰能率是按每小时混合气体消耗量来表示的。可燃气体的消耗量是由焊炬型号及焊嘴号码的大小决定的。焊嘴孔径越大,火焰能率也就越大;反之则越小。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。在焊接厚大件时、熔点较高的
16、金属材料及导热性好的材料时,要选用较大的焊炬型号及焊嘴号码,即选用较大的火焰能率。焊接薄小焊件、熔点较低且导热性差的金属材料时,要选用较小焊炬型号及焊嘴号码,即选用较小的火焰能率。4焊嘴倾斜角度是指焊嘴的中心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、焊嘴的大小和金工属材料的熔点及导热性来选择的。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;焊嘴倾斜角小,则火焰分散,热量损失大焊件获得热量少,升温慢。所以,焊件越厚,焊嘴的倾斜角应越大。焊件越薄,焊嘴的倾斜角越小。如果焊嘴选用大一些,焊炬的倾斜角可小一些;如果焊嘴选项得小一些,焊炬的倾斜角可大一些。在焊接过程中,焊
17、嘴的倾斜角是需要改变的。5焊丝倾角焊丝倾角主要作用填充焊接熔池并形成焊缝。在各种焊接位置时焊丝头部终应在火焰尖上。焊丝倾角与焊件厚度、 焊嘴倾角有关。 当焊件厚度大时,焊嘴的倾斜度也大,则焊丝的倾斜度小。当焊件厚度小时,焊嘴倾斜度也小,则焊丝的倾斜度大。6焊接速度焊接速度直接影响焊接生产率和焊接质量。必须根据不同焊件结构、焊件材料、焊件材的热导率来正确地选择焊接速度。一般来说,对厚度大,熔点高的焊件,焊接速度要慢些;对厚度小、熔点低的焊件,焊接速度要快些。2、气焊的基本操作技术1焊缝的起焊气焊在起焊时,由于焊件温度低焊嘴倾斜角应大些,有限利于焊件预热。同时火焰在起焊部位应往复移动,以便起焊处加
18、热均匀。2左焊法和右焊法(1)左焊法:是指焊接热源从接头的右端向左端移动,并指向待焊部分的操作方法。这种焊接法能清楚的看到熔池边缘,焊出均匀的焊缝。对工件金属有预热作用,生产效率高。但焊缝易氧化,冷却速度快,热利用低适用于5mm 以下的薄板或低熔点金属。(2)右焊法:是指焊接热源从接头的左端向右端移动,并指向已焊部分的操作方法。这种焊法,火焰指向焊缝,可以罩住整个熔池,保护熔化金属,防止焊缝金属的氧化和产生气孔,减慢焊缝的冷却速度。1但不容易看清焊好的焊缝,操作难度大。3焊丝的填充为获得外观漂亮、内部无缺陷的焊缝,在焊接过程中要观察熔池的形状,使熔池的形状和大小保持一致。要将焊丝末端置于处层火
19、焰下进行预热。焊件预热至白亮且出现清晰的熔池后,将焊丝熔滴送入熔池,并立即将焊丝抬起,让火焰继续向前移动,以便形成新的熔池,然后再继续向熔池加入焊丝,如此循环,即形成焊缝。如果使用的火焰能率大焊件温度高,熔化速度快,焊丝应经常保持在焰芯前端,使熔化的焊丝熔滴连续加入熔池。如果火焰能率小,熔化速度慢,则加入焊丝的速度要相应减小。4焊炬和焊丝的摆动为了获得质量、外观美观的焊缝,焊炬和焊丝应做均匀协调的摆动。焊炬摆事实动的方法:1)沿焊接方向作前进运动,不断地熔化焊件和焊丝形成焊缝。2)垂直于焊缝的方向作上下跳动。3)横向摆动,是使焊件坡口边缘能很好的熔化,控制熔化金属的流动,防止焊缝产生过热或烧穿
20、等缺陷,得到宽窄一致、内在质量可靠的焊缝。在焊接过程中焊丝随焊炬也作前进运动,但主要还是作上下跳动运动。在使用气焊熔剂时,焊丝还应作横向摆动,搅拌熔池。焊炬与焊丝的摆动方法,与焊件材、焊件厚度、焊缝空间位置及所要求的焊缝尺寸有关。5焊缝接头更换焊丝停顿或某种原因中途停顿再继续焊接处称为接头接头时用火焰将原熔池周围充分加热,将已冷却的熔池重新熔化,形成新的熔池后,即可加入焊丝。要特加紧注意,新加入的焊丝熔滴与被熔化的原焊缝金属之间必须充分的熔合。6焊缝收尾焊缝焊接至终点,结束焊接的过程称为收尾。此时,由于焊件温度较高,散热条件差,需要减小焊炬的倾斜角,加快焊接速度,并多加入一些焊丝,以防止熔池面
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