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钢结构焊接导论 教材:钢结构焊接导论 主讲 王国凡 山东建筑大学材料学院 第1章气焊与气割1.3 气焊工艺 重点：1.掌握各种火焰特点 2.氧气切割的原理 3.手工氧气切割技术及气割参数 难点：1.气焊工艺及气焊操作技术 2.气割工艺及气割操作技术 1.3 气焊工艺 （1）工艺特点 气焊的火焰温度较低、热量分散、焊件受热面积及变形大、生产率低，但气焊气割具有设备简单、运输方便、不需要电源、操作灵活、通用性大，并且加热速度慢，焊接薄板不易烧穿等优点。 （2） 气焊气割质量的关键 选择正确的火焰性质。不同金属材料的气焊选择不同的火焰性质。 (3) 火焰组成 焰心、内焰和外焰。 1.3.1 火焰的性质 根据氧气-乙炔气体混合比不同，火焰可分为中性焰、碳化焰和氧化焰如图1-18所示，中性焰温度分布见图19 1. 中性焰 （1）中性焰结构：由焰心、内焰和外焰组成。 （2）O2/C2H2体积混合比：1.1～1.2。 （3）中性焰特点：燃烧后的气体中既无过剩氧，也无游 离的碳，中性焰离焰心末端2～4mm处，火焰温度高达 3050～3150℃，为火焰中最高。 （4）中性焰外形：焰心呈尖锥形，色白而明亮，轮廓清 晰，有轻微闪动，其长度与混合气体的喷射速度成正比 （5）在焰心主要发生以下反应。 部分 C2H2+O2=2CO+H2 ；另一部分 C2H2→2C+H2； 总反应： 2C2H2+O2→2CO+2H2+2C 1. 中性焰 特点：内焰形状呈杏核形，蓝白色，并带有深蓝色线条，在此区乙炔和氧剧烈燃烧生成还原性气氛一氧化碳和氢，因此，在气焊中还原性气氛与氧化的金属相互作用时，使氧化物还原。离焰心2～4mm处温度最高，约为3050～3150℃，气焊低碳钢时主要用内焰加热焊件。 外焰与内焰没有明显的界限，从颜色上观察有所区别。火焰由内焰向外焰颜色由蓝色变为淡紫色和橙黄色。外焰与空气接触，使乙炔达到完全燃烧，反应如下： 4CO+2H2+3O2=4CO2+2H2O （1.14） 由此看出，外焰具有氧化性，并有氮气、氧气、二氧化碳和水，温度比内焰低，约1200～2500℃。 由于中性焰内焰具有还原性、温度高，对气焊形成的液态金属熔池有保护作用，所以气焊低碳钢、低碳低合金结构钢、纯铜、铝及铝合金等都采用中性焰。（理由） 2. 碳化焰 （1）碳化焰：O2/C2H2体积混合比小于1.1燃烧后的气体中有一些乙炔没有完全燃烧。 （2）碳化焰外形：焰心呈蓝白色，内焰呈淡白色，外焰呈橙黄色，温度约为2700～3000℃。整个火焰长度比中性焰长而软。 （3）特点：由于碳化焰存在过剩的游离碳和氢，气焊中碳会渗入到熔池金属中，提高焊缝中的含碳量和扩散氢的含量，使焊缝产生裂纹和氢气孔的倾向增加。因此，因碳和氢的增加而产生裂纹的金属材料，不得选用碳化焰气焊。 3. 氧化焰 （1）氧化焰： O2/C2H2体积混合比大于1.2，燃烧后的气体中有过剩的氧存在。 （2）特点：因有过剩的氧，所以火焰燃烧剧烈，焰心、内焰和外焰尺寸都缩短，火焰层次不清，呈紫蓝色，最高温度高达3100～3300℃。 （3）氧化焰中有过剩的氧，气焊时，会使金属中有益元素氧化和烧损，产生气孔和夹杂，使焊缝的力学性能和耐蚀性能下降。所以除了采用轻微氧化焰气焊黄铜外，很少采用氧化焰气焊金属。表1.21(后页）是不同火焰适用的金属。 不同火焰适用的金属 1.3.2 气焊工艺参数的选择 1.气焊焊丝的牌号和型号 根据焊件的化学成分和技术要求来选择焊丝 的牌号和型号。如，选择钢和铸铁焊丝时应根据 母材的化学成分；选择铝及铝合金和铜及铜合金 焊丝时不仅考虑化学成分，还要考虑其产生缺陷 的倾向。 焊丝的牌号和型号如表1.7、1.8、1.9和第5 章相关内容，不重要构件的薄板也可从母材上直接截取2mm左右的焊丝。 2. 焊丝直径 3. 气焊熔剂 3. 气焊熔剂 （3）表1.23是铸铁、铜及铜合金、铝及铝合金气焊熔剂的化学成分和用途。 4. 气焊方向 （1）气焊方向：按照气焊焊炬移动方向气焊可分为左焊法和右焊法。 （2）左焊法：是指焊炬和焊丝都是由右向左移动，焊丝位于焊接火焰之前。 右焊法：是指焊炬和焊丝都是由左向右移动，焊丝位于焊接火焰的后面。 左焊法、右焊法的特点 （1）左焊法：其火焰始终指向未焊焊件部分，对焊件未焊部分有预热作用，便于观察熔池中液态金属的变化，随时添加焊丝和熔剂，所以，这种方法容易掌握，但焊缝冷却速度快，可气焊对接或卷边薄壁焊件。 （2）右焊法：焊丝位于焊接火焰的后面。如果采用中性焰气焊，对熔池