气焊气割火焰及工艺参数的选择解析ppt课件.ppt
第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,本节主要内容：,一、气焊气割火焰二、气焊与气割主要工艺参数,课 前 提 问,气焊与气割的优缺点分别有哪些？,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,气焊的火焰是用来对焊件和填充金属进行加热、熔化和焊接的热源；气割的火焰是预热的热源；火焰的气流是熔化金属的保护介质。焊接火焰直接影响到焊接质量和焊接生产率，气焊气割时要求焊接火焰应有足够的温度，体积要小，焰芯要直，热量要集中；还应要求焊接火焰具有保护性，以防止空气中的氧、氮对熔化金属的氧化及污染。,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,(一)焊接切割的火焰分类,气焊气割的气体火焰包括：氧乙炔焰、氢氧焰及液化石油气体丙烷(C3H8)含量占5080，此外还有丁烷(C4H10)、丁烯(C4H8)等燃烧的火焰。,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,(一)焊接切割的火焰分类,1、氧乙炔焰:乙炔与氧混合燃烧形成的火焰，称为氧乙炔焰。氧乙炔焰具有很高的温度(约3200)，加热集中，因此，是气焊气割中主要采用的火焰。2、氢氧焰:氢与氧混合燃烧形成的火焰，称为氢氧焰。氢氧焰是最早的气焊利用的气体火焰，由于其燃烧温度低(温度可达2770)，且容易发生爆炸事故，未被广泛应用于工业生产，目前主要用于铅的焊接及水下火焰切割等。,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,(一)焊接切割的火焰分类,3、液化石油气:液化石油气燃烧的温度比氧乙炔火焰要低(丙烷在氧气中燃烧温度为20002850)。液化石油气体燃烧的火焰主要用于金属切割，用于气割时，金属预热时间稍长，但可以减少切口边缘的过烧现象，切割质量较好，在切割多层叠板时，切割速度比使用乙炔快2030。液化石油气体燃烧的火焰除越来越广泛地应用于钢材的切割外，还用于焊接有色金属。国外还有采用乙炔与液化石油气体混合，作为焊接气源。,4、乙炔(C2H2)在氧气(O2)中的燃烧过程分为两个阶段:(1)乙炔在加热作用下被分解为碳(C)和氢(H2)，接着碳和混合气中的氧发生反应生成一氧化碳(CO)，形成第一阶段的燃烧；(2)随后在第二阶段的燃烧是依靠空气中的氧进行的，这时一氧化碳和氢气分别与氧发生反应分别生成二氧化碳(CO2)和水(H2O)。上述的反应释放出热量，即乙炔在氧气中燃烧的过程是一个放热的过程。,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,(一)焊接切割的火焰分类,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,(一)焊接切割的火焰分类,5、氧乙炔火焰根据氧和乙炔混合比的不同，可分为中性焰、碳化焰和氧化焰三种类型,中性焰是氧与乙炔体积的比值(O2C2H2)为1112的混合气燃烧形成的气体火焰，中性焰在第一燃烧阶段既无过剩的氧又无游离的碳。当氧与丙烷容积的比值(O2C3H8)为35时，也可得到中性焰。中性焰有三个显著区别的区域，分别为焰芯、内焰和外焰，如图22(a)所示。,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,(二)中性焰,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,(二)中性焰,1焰芯 中性焰的焰芯呈尖锥形，色白而明亮，轮廓清楚。焰芯由氧气和乙炔组成，焰芯外表分布有一层由乙炔分解所生成的碳素微粒，由于炽热的碳粒发出明亮的白光，因而有明亮而清楚的轮廓。在焰芯内部进行着第一阶段的燃烧。焰芯虽然很亮，但温度较低(8001200)，这是由于乙炔分解而吸收了部分热量的缘故。,(二)中性焰,2内焰（1）内焰主要由乙炔的不完全燃烧产物，即来自焰芯的碳和氢气与氧气燃烧的生成物一氧化碳和氢气所组成。内焰位于碳素微粒层外面，呈蓝白色，有深蓝色线条。内焰处在焰芯前24mm部位，燃烧量激烈，温度最高，可达31003150。气焊时，一般就利用这个温度区域进行焊接，因而称为焊接区。,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,2内焰（2）由于内焰中的一氧化碳(CO)和氢气(H2)能起还原作用，所以焊接碳钢时都在内焰进行，将工件的焊接部位放在距焰芯尖端24mm处。内焰中的气体中一氧化碳的含量占6066，氢气的含量占3034，由于对许多金属的氧化物具有还原作用，所以焊接区又称为还原区。,(二)中性焰,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,(二)中性焰,3外焰 处在内焰的外部，外焰的颜色从里向外由淡紫色变为橙黄色。在外焰，来自内焰燃烧生成的一氧化碳和氢气与空气中的氧充分燃烧，即进行第二阶段的燃烧。外焰燃烧的生成物是二氧化碳和水。外焰温度为12002500。由于二气化碳(CO2)和水(H2O)在高温时容易分解，所以外焰具有氧化性。,(二)中性焰,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,中性焰应用最广泛，一般用于焊接碳钢、紫铜和低合金钢等。中性焰的温度是沿着火焰轴线而变化的。中性焰温度最高处在距离焰芯末端24mm的内焰的范围内，此处温度可达3150，离此处越远，火焰温度越低。此外，火焰在横断面上的温度是不同的，断面中心温度最高，越向边缘，温度就越低。由于中性焰的焰芯和外焰温度较低，而且内焰具有还原性，内焰不但温度最高还可以改善焊缝金属的性能，所以，采用中性焰焊接切割大多数的金属及其合金时，都利用内焰。,中性焰的温 度分布情况,(三)碳化焰,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,碳化焰是氧与乙炔的体积的比值(O2C2H2)小于11时的混合气燃烧形成的气体火焰，因为乙炔有过剩量，所以燃烧不完全。碳化焰中含有游离碳，具有较强的还原作用和一定的渗碳作用。碳化焰可分为焰芯、内焰和外焰三部分，碳化焰的整个火焰比中性焰长而柔软，而且随着乙炔的供给量增多，碳化焰也就变得越长、越柔软，其挺直度就越差。当乙炔的过剩量很大时，由于缺乏使乙炔完全燃烧所需要的氧气，火焰开始冒黑烟。,(三)碳化焰,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,碳化焰的焰芯较长，呈蓝白色，由一氧化碳(CO)、氢气(H2)和碳素微粒组成。碳化焰的外焰特别长，呈橘红色，由水蒸汽、二氧化碳、氧气、氢气和碳素微粒组成。,(三)碳化焰,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,碳化焰的温度为27003000。碳化焰不能用于焊接低碳钢及低合金钢。但轻微的碳化焰应用较广，可用于焊接高碳钢、中合金钢、高合金钢、铸铁、铝和铝合金等材料。,(四)氧化焰,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,氧化焰是氧与乙炔的体积的比值(O2C2H2)大子12时的混合气燃烧形成的气体火焰，氧化焰中有过剩的氧，在尖形焰芯外面形成了一个有氧化性的富氧区。氧化焰由于火焰中含氧较多，氧化反应剧烈，使焰芯、内焰、外焰都缩短，内焰很短，几乎看不到。氧化焰的焰芯呈淡紫蓝色，轮廓不明显；外焰呈蓝色，火焰挺直，燃烧时发出急剧的“嘶嘶”声。氧化焰的长度取决于氧气的压力和火焰中氧气的比例，氧气的比例越大，则整个火焰就越短，噪声也就越大。,(四)氧化焰,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,一、气焊气割火焰,氧化焰的温度可达31003400。一般材料的焊接，绝不能采用氧化焰。但在焊接黄铜和锡青铜时，利用轻微的氧化焰的氧化性，生成的氧化物薄膜覆盖在熔池表面，可以阻止锌、锡的蒸发。由于氧化焰的温度很高，在火焰加热时为了提高效率，常使用氧化焰。气割时，通常使用氧化焰。,各种金属材料气焊火焰的选择,(一)气焊的主要工艺参数,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,二、气焊与气割主要工艺参数,气焊的焊接工艺参数包括焊丝的牌号和直径、熔剂、火焰种类、火焰能率、焊炬型号和焊嘴的号码、焊嘴倾角和焊接速度等。由于焊件的材质、气焊的工作条件、焊件的形状尺寸和焊接位置、气焊工的操作习惯和气焊设备等的不同，所选用的气焊焊接工艺参数不尽相同。,(一)气焊的主要工艺参数,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,二、气焊与气割主要工艺参数,1焊丝直径的选择焊丝的直径应根据焊件的厚度、坡口的形式、焊缝位置、火焰能率等因素确定。在火焰能率一定时，即焊丝熔化速度在确定的情况下，如果焊丝过细，则焊接时往往在焊件尚未熔化时焊丝已熔化下滴，这样，容易造成熔合不良和焊波高低不平、焊缝宽窄不一等缺陷；如果焊丝过粗，则熔化焊丝所需要的加热时间就会延长，同时增大了对焊件的加热范围，使工件焊接热影响区增大，容易造成组织过热，降低焊接接头的质量。,在多层焊时，第一、二层应选用较细的焊丝，以后各层可采用较粗的焊丝。一般平焊应比其它焊接位置选用粗一号的焊丝，右焊法比左焊法选用的焊丝要适当粗一些。,焊件厚度与焊丝直径的关系(mm),(一)气焊的主要工艺参数,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,二、气焊与气割主要工艺参数,焊丝直径常根据焊件厚度初步选择，试焊后再调整确定。,2火焰性质的选择一般来说，需要尽量减少元素的烧损时，应选用中性焰；对需要增碳及还原气氛时，应选用碳化焰；当母材含有低沸点元素如锡(Sn)、锌(Zn)等时，需要生成覆盖在熔池表面的氧化物薄膜，以阻止低熔点元素蒸发，应选用氧化焰。总之，火焰性质选择应根据焊接材料的种类和性能。由于气焊焊接质量和焊缝金属的强度与火焰种类有很大的关系，因而在整个焊接过程中应不断地调节火焰成分，保持火焰的性质，从而获得质量好的焊接接头。,(一)气焊的主要工艺参数,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,二、气焊与气割主要工艺参数,3火焰能率的选择（1）火焰能率指单位时间内可燃气体(乙炔)的消耗量，单位为Lh。火焰能率的物理意义是单位时间内可燃气体所提供的能量。（2）火焰能率的大小是由焊炬型号和焊嘴号码大小来决定的。焊嘴号越大火焰能率也越大。所以火焰能率的选择实际上是确定焊炬的型号和焊嘴的号码。火焰能率的大小主要取决于氧、乙炔混合气体中，氧气的压力和流量(消耗量)及乙炔的压力和流量(消耗量)。流量的粗调通过更换焊炬型号和焊嘴号码实现；流量的细调通过调节焊炬上的氧气调节阀和乙炔调节阀来实现。,(一)气焊的主要工艺参数,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,二、气焊与气割主要工艺参数,(一)气焊的主要工艺参数,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,二、气焊与气割主要工艺参数,3火焰能率的选择（3）火焰能率应根据焊件的厚度、母材的熔点和导热性及焊缝的空间位置来选择。如焊接较厚的焊件、熔点较高的金属、导热性较好的铜、铝及其合金时，就要选用较大的火焰能率，才能保证焊件焊透；反之，在焊接薄板时，为防止焊件被烧穿，火焰能率应适当减小。平焊缝可比其它位置焊缝选用稍大的火焰能率。在实际生产中，在保证焊接质量的前提下，应尽量选择较大的火焰能率。,4焊嘴倾斜角的选择（1）焊嘴的倾斜角是指焊嘴中心线与焊件平面之间的夹角。焊嘴的倾斜角度的大小主要是根据焊嘴的大小、焊件的厚度、母材的熔点和导热性及焊缝空间位置等因素综合决定的。当焊嘴倾斜角大时，因热量散失少，焊件得到的热量多，升温就快；反之，热量散失多，焊件受热少，升温就慢。（2）在焊接工件的厚度大、母材熔点较高或导热性较好的金属材料时，焊嘴的倾斜角要选得大一些；反之，焊嘴倾斜角可选得小一些。,焊嘴倾斜角与焊件厚度的关系,(一)气焊的主要工艺参数,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,二、气焊与气割主要工艺参数,(一)气焊的主要工艺参数,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,二、气焊与气割主要工艺参数,4焊嘴倾斜角的选择（3）在气焊过程中，焊丝对焊件表面的倾斜角一般为3040，与焊嘴中心线的角度为90100.,焊嘴与焊丝的相对位置,(一)气焊的主要工艺参数,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,二、气焊与气割主要工艺参数,5焊接速度的选择 焊接速度应根据焊工的操作熟练程度，在保证焊接质量的前提下，尽量提高焊接速度，以减少焊件的受热程度并提高生产率。一般说来，对于厚度大、熔点高的焊件，焊接速度要慢些，以避免产生未熔合的缺陷；而对于厚度薄、熔点低的焊件，焊接速度要快些，以避免产生烧穿和使焊件过热而降低焊接质量。,(二)气割的主要工艺参数,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,二、气焊与气割主要工艺参数,气割工艺参数主要包括1、割炬型号和切割氧压力2、气割速度3、预热火焰能率4、割嘴与工件间的倾斜角5、割嘴离工件表面的距离,1、割炬型号和切割氧压力 被割件越厚，割炬型号、割嘴号码、氧气压力均应增大当割件较薄时，切割氧压力可适当降低。但切割氧的压力不能过低，也不能过高。若切割氧压力过高，则切割缝过宽，切割速度降低，不仅浪费氧气，同时还会使切口表面粗糙，而且还将对割件产生强烈的冷却作用。若氧气压力过低，会使气割过程中的氧化反应减慢，切割的氧化物熔渣吹不掉，在割缝背面形成难以清除的熔渣粘结物，甚至不能将工件割穿。,(二)气割的主要工艺参数,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,二、气焊与气割主要工艺参数,2、气割速度 一般气割速度与工件的厚度和割嘴形式有关，工件愈厚，气割速度愈慢，相反，气割速度应较快。气割速度由操作者根据割缝的后拖量自行掌握。所谓后拖量，是指在氧气切割的过程中，在切割面上的切割氧气流轨迹的始点与终点在水平方向上的距离。合适的气割速度可以保证气割质量，并能降低氧气的消耗量。,(二)气割的主要工艺参数,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,二、气焊与气割主要工艺参数,后拖量示意图,(二)气割的主要工艺参数,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,二、气焊与气割主要工艺参数,3、预热火焰能率 预热火焰的作用是把金属工件加热至金属在氧气中燃烧的温度，并始终保持这一温度，同时还使钢材表面的氧化皮剥离和熔化，便于切割氧流与金属接触。,4、割嘴与工件间的倾角 割嘴倾角的大小主要根据工件的厚度来确定。一般气割4mm以下厚的钢板时，割嘴应后倾2545；气割420mm厚的钢板时，割嘴应后倾2030；气割2030mm厚的钢板时，割嘴应垂直于工件；气割大于30mm厚的钢板时，开始气割时应将割嘴前倾2030，待割穿后再将割嘴垂直于工件进行正常切割，当快割完时，割嘴应逐渐向后倾斜2030。,(二)气割的主要工艺参数,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,二、气焊与气割主要工艺参数,割嘴与工件间的倾角示意图,5、割嘴离工件表面的距离 通常火焰焰芯离开工件表面的距离应保持在35mm的范围内，这样，加热条件最好，而且渗碳的可能性也最小。如果焰芯触及工件表面，不仅会引起割缝上缘熔化，还会使割缝渗碳的可能性增加。一般来说，切割薄板时，由于切割速度较快，火焰可以长些，割嘴离开工件表面的距离可以大些；切割厚板时，由于气割速度慢，为了防止割缝上缘熔化，预热火焰应短些，割嘴离工件表面的距离应适当小些，这样，可以保持切割氧流的挺直度和氧气的纯度，使切割质量得到提高。,(二)气割的主要工艺参数,第二节 气焊气割火焰及工艺参数的选择,二、气焊与气割主要工艺参数,练习,1.轻微的炭化焰常用于焊接铸铁、高碳钢等。（）2.纯紫铜气焊时，应严格采用中性焰。（）3.氧化焰具有较强的还原作用，也有一定的渗碳作用。（）,选择题,判断题,1.气焊的焊接工艺参数包括（）熔剂、焊炬型号和焊嘴倾斜角和焊接速度等。A焊丝的牌号和直径;B火焰的种类;C火焰的能率;D焊接性能;E焊接参数 2.气割时,预热火焰应采用()或轻微氧化焰。A炭化焰;B中性焰;C氧化焰;D轻微炭化焰 3.气焊低碳钢薄板时，火焰选用（）。A碳化焰;B中性焰;C氧化焰;D都可以,小结,一、气焊气割火焰二、气焊与气割主要工艺参数,作业,气焊与气割主要的工艺参数都有哪些？,
