一、氣焊與氣割的基本原理和適用范圍
(一)氣焊
氣焊是利用可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w混合燃燒的火焰去熔化工件接縫處的金屬和焊絲而達(dá)到金屬間牢固連接的方法。這是利用化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能的一種熔化焊接方法。
一、氣焊與氣割的基本原理和適用范圍
(一)氣焊 氣焊是利用可燃?xì)怏w與助燃?xì)怏w混合燃燒的火焰去熔化工件接縫處的金屬和焊絲而達(dá)到金屬間牢固連接的方法。這是利用化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能的一種熔化焊接方法。它具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。因此,在各工業(yè)部門的制造和維修中得到了廣泛的應(yīng)用。
氣焊所用的可燃?xì)怏w主要有乙炔(C2H2)、液化石油氣[丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、丙烯(C3H6)等]和氫氣(H2)等。氧氣(O2)為助燃?xì)怏w。 氣焊應(yīng)用的設(shè)備及工具包括氧氣瓶、乙炔瓶(或乙炔發(fā)生器)、回火防止器、焊炬、減壓器及氧氣輸送管、乙炔輸送管等。這些設(shè)備器具在工作時(shí)的應(yīng)用情況見圖2-1。
圖2-1 氣焊應(yīng)用的設(shè)備和器具1-焊絲;2-焊件;3-焊炬;4-乙炔發(fā)生器;5-回火防止器;6-氧氣減壓器;7-氧氣橡皮管;8-乙炔橡皮管;9-氧氣瓶。
氣焊用的焊絲起填充金屬的作用,焊接時(shí)與熔化的母材一起組成焊縫金屬。因此,應(yīng)根據(jù)工件的化學(xué)成份、機(jī)械性能選用相應(yīng)成份或性能的焊絲,有時(shí)也可用以被焊板材上切下的條料作焊絲。
焊接有色金屬、鑄鐵和不銹鋼時(shí),還應(yīng)采用焊粉(熔劑),用以消除覆蓋在焊材及熔池表面上的難溶的氧化膜和其它雜質(zhì),并在熔池表面形成一層熔渣,保護(hù)熔池金屬不被氧化,排除熔池中的氣體、氧化物及其它雜質(zhì),提高熔化金屬的流動(dòng)性,使焊接順利并保證質(zhì)量和成形。
氣焊主要應(yīng)用于薄鋼板、低熔點(diǎn)材料(有色金屬及其合金)、鑄鐵件、硬質(zhì)合金刀具等材料的焊接,以及磨損、報(bào)廢零件的補(bǔ)焊、構(gòu)件變形的火焰矯正等。
(二)氣割 氣割是利用可燃?xì)怏w與氧氣混合燃燒的火焰熱能將工件切割處預(yù)熱到一定溫度后,噴出高速切割氧流,使金屬劇烈氧化并放出熱量,利用切割氧流把熔化狀態(tài)的金屬氧化物吹掉,而實(shí)現(xiàn)切割的方法。金屬的氣割過程實(shí)質(zhì)是鐵在純氧中的燃燒過程,而不是熔化過程。可燃?xì)怏w與氧氣的混合及切割氧的噴射是利用割炬來完成的,氣割所用的可燃?xì)怏w主要是乙炔、液化石油氣和氫氣。
氣割時(shí)應(yīng)用的設(shè)備器具除割炬外均與氣焊相同。氣割過程是預(yù)熱-燃燒-吹渣過程,但并不是所有金屬都能滿足這個(gè)過程的要求,只有符合下列條件的金屬才能進(jìn)行氣割。
(1)金屬在氧氣中的燃燒點(diǎn)應(yīng)低于其熔點(diǎn);
(2)氣割時(shí)金屬氧化物的熔點(diǎn)應(yīng)低于金屬的熔點(diǎn);
(3)金屬在切割氧流中的燃燒應(yīng)是放熱反應(yīng);
(4)金屬的導(dǎo)熱性不應(yīng)太高;
(5)金屬中阻礙氣割過程和提高鋼的可淬性的雜質(zhì)要少。
符合上述條件的金屬有純鐵、低碳鋼、中碳鋼和低合金鋼以及鈦等。其它常用的金屬材料如:鑄鐵、不銹鋼、鋁和銅等,則必須采用特殊的氣割方法(例如等離子切割等)。目前氣割工藝在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。
(三)氣焊與氣割的優(yōu)缺點(diǎn)
(1)氣焊的優(yōu)點(diǎn)是:
(a)設(shè)備簡(jiǎn)單、使用靈活;
(b)對(duì)鑄鐵及某些有色金屬的焊接有較好的適應(yīng)性;
(c)在電力供應(yīng)不足的地方需要焊接時(shí),氣焊可以發(fā)揮更大的作用。
其缺點(diǎn)是:(a)生產(chǎn)效率較低;(b)焊接后工件變形和熱影響區(qū)較大;(c)較難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化?! ?2)氣割的優(yōu)點(diǎn)是:設(shè)備簡(jiǎn)單、使用靈活。其缺點(diǎn)是對(duì)切口兩側(cè)金屬的成份和組織產(chǎn)生一定的影響、以及引起被割工件的變形等。
二、氣焊與氣割的安全特點(diǎn)
氣焊與氣割的主要危險(xiǎn)是火災(zāi)與爆炸,因此,防火、防爆是氣焊、氣割的主要任務(wù)。
氣焊與氣割所用的乙炔、液化石油氣、氫氣等都是易燃易爆氣體;氧氣瓶、乙炔瓶、液化石油氣瓶和乙炔發(fā)生器均屬于壓力容器。而在焊補(bǔ)燃料容器和管道時(shí),還會(huì)遇到其它許多易燃易爆氣體及各種壓力容器,同時(shí)又使用明火。如果焊接設(shè)備和安全裝置有故障,或者操作人員違反安全操作規(guī)程進(jìn)行作業(yè)等,都有可能引起爆炸和火災(zāi)事故。
在氣焊火焰的作用下,尤其是氣割時(shí)氧氣射流的噴射,使熔珠和鐵渣四處飛濺,容易造成灼燙事故。而且較大的熔珠和鐵渣能飛濺到距操作點(diǎn)5米以外的地方,引燃可燃易爆物品,從而發(fā)生火災(zāi)與爆炸。
氣焊與氣割的火焰溫度高達(dá)3200℃以上,被焊金屬在高溫作用下蒸發(fā)成金屬蒸汽。在焊接鎂、銅、鉛等有色金屬及其合金時(shí),除了這些金屬蒸汽之外,焊劑還散發(fā)出氯鹽的燃燒產(chǎn)物;黃銅的焊接過程中蒸發(fā)的大量鋅蒸汽,鉛的焊接過程中蒸發(fā)鉛和氧化鉛蒸汽等有害物質(zhì)。在焊補(bǔ)操作中,還會(huì)遇到產(chǎn)生其它有毒和有害氣體,尤其是在密閉容器、管道內(nèi)的氣焊、氣割操作等均會(huì)對(duì)焊接作業(yè)人員造成危害,也有可能造成焊工中毒