任務(wù)5.1 不銹鋼的炭弧氣刨教案

1、哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院教 案課程名稱： 切 割 技 術(shù)教師姓名： 王濱濱 教師所在院部： 機(jī)械工程學(xué)院 哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案課程題目項(xiàng)目五 炭弧氣刨5.1 不銹鋼的炭弧氣刨課 時(shí)3教學(xué)目的：1、能夠編制不銹鋼炭弧氣刨工藝；2、能夠確定實(shí)際產(chǎn)品炭弧氣刨的操作順序；3、了解炭弧氣刨與切割原理；4、了解炭弧氣刨與切割的應(yīng)用范圍。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：炭弧氣刨的操作技術(shù)、炭弧氣刨的安全防護(hù)。難點(diǎn)：編制炭弧氣刨工藝。教學(xué)方法與手段：講授法、提問(wèn)法、實(shí)踐操作等。教學(xué)內(nèi)容與課時(shí)分配：課程引入：5分鐘內(nèi)容講解：25分鐘實(shí)踐操作：90分鐘課堂練習(xí)：5分鐘本課總結(jié)：10分鐘教具：多媒體 炭弧氣刨機(jī)作業(yè)與思考：作業(yè)：

2、教科書(shū)思考題教學(xué)后記：項(xiàng)目五 炭弧氣刨任務(wù) 5.1不銹鋼的炭弧氣刨工藝5.1.1 炭弧氣刨與切割原理炭弧氣刨與切割是利用特制的碳棒與工件之間產(chǎn)生的高溫電弧，迅速地將工件局部加熱熔化成液體金屬，同時(shí)利用沿碳棒噴出的壓縮空氣將這些液體金屬吹走，如此碳極（碳棒）不斷地向前移動(dòng)，被高溫電弧熔化的金屬不斷地被吹走，從而在被加工的工件表面上刨出一條溝槽或?qū)⒐ぜ珠_(kāi)的一種工藝方法。圖5-1給出了炭弧氣刨示意圖。圖5-1 炭弧氣刨示意1-碳棒；2-氣刨槍夾頭；3-壓縮空氣；4-工件；5-電弧炭弧氣刨與切割可以使用直流電，也可以使用交流電。交流電炭弧氣刨工藝的刨削效率比直流電的低（據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，交流電炭弧氣刨的刨

3、削效率比直流電時(shí)低50%），還存在槽道內(nèi)易殘留碳的缺點(diǎn)。但交流電弧氣刨工藝設(shè)備比較簡(jiǎn)單，刨成的槽道底部擴(kuò)展成U形，有利于隨后的焊接施工。另外，它也能順利地刨削鑄鐵。盡管如此，炭弧氣刨加工主要還是使用直流電。5.1.2 炭弧氣刨與切割的分類與特點(diǎn)根據(jù)使用的裝置，炭弧氣刨可分為手工炭弧氣刨、自動(dòng)炭弧氣刨、半自動(dòng)炭弧氣刨、碳弧水氣刨等。其中手工炭弧氣刨及自動(dòng)炭弧氣刨是最常用的。 炭弧氣刨與切割的特點(diǎn)如下。 生產(chǎn)效率高。相比于風(fēng)鏟，生產(chǎn)效率比風(fēng)鏟高3倍左右，尤其是在全位置時(shí)優(yōu)越性更大，從而降低了工件的加工費(fèi)用。 改善了勞動(dòng)條件，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。相對(duì)于風(fēng)鏟，勞動(dòng)強(qiáng)度明顯降低，噪聲也較低。 操作較為簡(jiǎn)單。

4、工人稍加培訓(xùn)即能從事操作，易于推廣應(yīng)用。 質(zhì)量好。在清除焊縫或鑄件缺陷時(shí)，容易發(fā)現(xiàn)各種細(xì)小的缺陷，有利于后序焊接質(zhì)量的提高。 靈活性高，使用方便。炭弧氣刨手把小，即使在狹窄部位，也能方便操作。 能切割的材料種類多。由于碳弧是利用高溫而不是利用氧化作用刨削金屬，因而不但適用于黑色金屬，還適用于用氧氣切割法不能或難以切割的金屬，如鑄鐵、不銹鋼和銅等材料。比較適合在無(wú)離子弧切割設(shè)備的場(chǎng)合使用。 設(shè)備簡(jiǎn)單，使用成本低，操作安全。 操作不當(dāng)，易使槽道增碳；碳弧有煙霧、粉塵等污染物及弧光，在狹小的空間內(nèi)及通風(fēng)不良處操作時(shí)，應(yīng)配備相應(yīng)的通風(fēng)設(shè)備。5.1.3 炭弧氣刨與切割的應(yīng)用范圍炭弧氣刨及切割由于具有效率

5、高、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用在造船、機(jī)械制造、鍋爐、金屬結(jié)構(gòu)制造等部門(mén)，成為生產(chǎn)中一種重要的工藝技術(shù)手段。其主要用途如下。 焊縫清根和背面開(kāi)槽。 刨除焊縫或鋼材中的缺陷。 開(kāi)焊接坡口，特別是U形坡口。 刨除焊縫余高。 切割鑄件的澆口、胃口、飛邊、毛刺等。 刨削鑄件表面或內(nèi)部的缺陷。 無(wú)等離子切割設(shè)備的場(chǎng)合，切割不銹鋼、銅及銅合金等。 在板材上開(kāi)孔。 圖5-2給出了炭弧氣刨及切割應(yīng)用實(shí)例。（a）開(kāi)坡口及鏟根 （b）去除缺陷 （c）切割（d）清除表面 （e）打孔 （f）刨除余高 圖5-2 炭弧氣刨及切割應(yīng)用實(shí)例5.1.4 炭弧氣刨裝置炭弧氣刨裝置主要由電源、炭弧氣刨槍、碳棒、壓縮空氣源、電

6、纜、壓縮空氣管等組成。炭弧氣刨裝置示意見(jiàn)圖5-3。自動(dòng)炭弧氣刨裝置還配備有自行式小車和導(dǎo)軌以及控制裝置。圖5-3 炭弧氣刨裝置示意1-電源；2-炭弧氣刨槍；3-碳棒；4-電纜及壓縮空氣管；5-空氣壓縮機(jī)；6-工件（一）電源 炭弧氣刨一般采用具有陡降特性以及良好的動(dòng)特性的手工直流電源。由于炭弧氣刨使用的電流往往比較大，且連續(xù)工作時(shí)間較長(zhǎng)，因此，應(yīng)選用功率較大的焊機(jī)，例如AXI-500，ZX5-500等。當(dāng)選用硅整流弧焊機(jī)時(shí)，應(yīng)注意防止過(guò)載，以保證設(shè)備的使用安全。 工頻交流焊接電源電流過(guò)零時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)引起電弧不穩(wěn)定，因此不推薦將其作為炭弧氣刨電源。但近年來(lái)研制成功的交流方波焊接電源，尤其是逆變式交

7、流方波焊接電源的過(guò)零時(shí)間短，且動(dòng)態(tài)特性和控制性能優(yōu)良，可應(yīng)用于炭弧氣刨。（二）炭弧氣刨槍 炭弧氣刨槍是炭弧氣刨的主要工具。按壓縮空氣噴射方式，炭弧氣刨槍分為側(cè)面送風(fēng)式和圓周送風(fēng)式兩種，另外還有一種外加噴水的水霧式炭弧氣刨槍。其中，生產(chǎn)中經(jīng)常使用的是側(cè)面送風(fēng)式及圓周送風(fēng)式。 (1)側(cè)面送風(fēng)式炭弧氣刨槍 側(cè)面送風(fēng)式炭弧氣刨槍是壓縮空氣沿碳棒下部噴出并吹向電弧后部的一種炭弧氣刨槍，下面介紹兩種主要的側(cè)面送風(fēng)式炭弧氣刨槍：鉗式側(cè)面送風(fēng)式炭弧氣刨槍和旋轉(zhuǎn)式側(cè)面送風(fēng)式氣刨槍。 鉗式側(cè)面送風(fēng)式炭弧氣刨槍 鉗式側(cè)面送風(fēng)式炭弧氣刨槍結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5-4。與電弧焊焊把類似，用鉗口夾持碳棒。在鉗口的下顎處裝有一個(gè)既供導(dǎo)電

8、又送進(jìn)壓縮空氣的銅質(zhì)鉗頭22。壓縮空氣從鉗頭22上的小孔（該刨槍鉗頭上只有兩個(gè)小孔）噴出并集中吹在碳棒電弧的后側(cè)。 圖5-4 鉗式側(cè)面送風(fēng)式炭弧氣刨槍結(jié)構(gòu)1-上鉗口；2-凸座；3-彈簧；4-保護(hù)套管；5，23-平頭螺釘；6-旋塞；7-定位銷；8-絕緣套；9導(dǎo)電桿；10-電纜接頭；11-風(fēng)管接頭；12-風(fēng)管螺母；13-加固環(huán)；14-手把；15-風(fēng)管；16-墊圈；17-螺母；18-下鉗把護(hù)套；19-上鉗把；20-銷釘；21-下鉗把；22-鉗頭；24-鉗口緊固板 這種炭弧氣刨槍特點(diǎn)是： a結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單； b壓縮空氣始終吹到熔化的鐵水上，碳棒前后的金屬不受壓縮空氣的冷卻； c碳棒伸出長(zhǎng)度調(diào)節(jié)方便，圓形及

9、扁形碳棒均能便用。 (2)圓周送風(fēng)式炭弧氣刨槍圖5-7給出了圓周送風(fēng)式炭弧氣刨槍結(jié)構(gòu)。同側(cè)面送風(fēng)式炭弧氣刨槍不同，壓縮空氣沿碳棒四周噴出，這樣，既均勻冷卻碳棒、對(duì)電弧有一定的壓縮作用，又能使熔渣沿刨槽的兩側(cè)排出，槽的前端不堆積熔渣，便于看清刨削位置。這種刨槍是目前應(yīng)用較多的一種炭弧氣刨槍。圖5-7 78-型圓周送風(fēng)式炭弧氣刨槍結(jié)構(gòu)1-絕緣噴嘴；2-碳棒彈性?shī)A心；3-腔體；4-下槍體連接件；5-連接螺釘；6-璃纖維嵌銅芯螺母；7-上槍體連接件；8-手柄；9-平頭螺釘；10-進(jìn)氣管；11-電纜接頭；12-固定螺釘；13-進(jìn)氣管接頭 (3)水霧炭弧氣刨槍 水霧炭弧氣刨槍是在碳棒周圍同時(shí)噴灑壓縮空氣和

10、經(jīng)充分霧化的水珠的一種氣刨槍。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5-8。它是在一般炭弧氣刨槍的槍體上加裝噴水裝置，利用壓縮空氣使水霧化。圖5-8 水霧炭弧氣刨槍結(jié)構(gòu)1-碳棒；2-噴嘴體；3-壓縮空氣調(diào)節(jié)閥；4-水量調(diào)節(jié)閥；5-手柄；6-水、電、氣匯集接頭 (4)半自動(dòng)炭弧氣刨槍半自動(dòng)炭弧氣刨槍如圖5-9所示。它配有自動(dòng)送棒結(jié)構(gòu)，如圖5-10所示，因而在操作過(guò)程中可以自動(dòng)送給碳棒。半自動(dòng)炭弧氣刨槍采用圓周送風(fēng)式結(jié)構(gòu)，其頭部構(gòu)造與圓周送風(fēng)式氣刨槍相同。圖 5-9 半自動(dòng)炭弧氣刨槍的結(jié)構(gòu)圖5-10 自動(dòng)送棒機(jī)構(gòu)原理 使用半自動(dòng)炭弧氣刨槍時(shí)，為了使炭弧氣刨過(guò)程穩(wěn)定持續(xù)地進(jìn)行，必須注意要使碳棒的進(jìn)給速度與其消耗速度相等。碳棒的

11、進(jìn)給速度同主動(dòng)輪與進(jìn)給輪直徑之比有關(guān)，碳棒的消耗速度同碳棒直徑和電流大小有關(guān)。兩者匹配的方法是：在碳棒直徑一定或規(guī)格較接近時(shí)，利用調(diào)節(jié)壓緊彈簧的壓力來(lái)調(diào)整送棒速度；當(dāng)使用碳棒的規(guī)格相差較大時(shí)則更換進(jìn)給輪的尺寸。半自動(dòng)炭弧氣刨槍備有三種規(guī)格的進(jìn)給輪：一種可用于4、5和6碳棒，一種可以用于7和8碳棒，還有一種可以用于9和10碳棒。（三）碳棒 碳棒是易耗品。炭弧氣刨用的碳棒由石墨、炭粉和黏結(jié)劑混合后經(jīng)壓制成形，然后經(jīng)石墨化處理并在表面鍍銅，鍍銅層的厚度為0.30.4mm。碳棒的質(zhì)量和規(guī)格由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 (1)圓形碳棒和矩形碳棒常用的碳棒有圓形碳棒和矩形碳棒兩種。圓形碳棒主要用于焊縫的清根、背面開(kāi)槽

12、及清除焊接缺陷等。矩形碳棒則用于刨除構(gòu)件上殘留的臨時(shí)焊道和焊疤、消除焊縫的余高和焊瘤以及碳弧切割等。表5-1列出各種碳棒的型號(hào)和規(guī)格，表5-2、表5-3分別給出了圓形碳棒和矩形碳棒的額定電流。表5-1 碳棒的型號(hào)和規(guī)格（GB 12174-1990）型號(hào)截面形狀規(guī)格尺寸/mm直徑截面長(zhǎng)度B505-B514圓形5、6、7、8、930510、12、14355B5412-B5620矩形4×12 5×105×12 5×153055×18 5×205×25 6×20355表5-2 圓形碳棒的額定工作電流（GB 12174-19

13、90）圓形碳棒規(guī)格/mm56789101214額定電流/A2253253504005005508501000注：操作時(shí)的實(shí)際電流不超過(guò)額定值的±10%；空氣壓力為0.50.6MPa。表5-3 矩形碳棒的額定工作電流（GB 12174-1990）矩形碳棒規(guī)格/mm4×125×105×125×155×185×205×256×20額定電流/A200250300350400450500600表5-4 部分炭弧氣刨用碳棒的型號(hào)和規(guī)格截面形狀型號(hào)適用電流/A截面形狀型號(hào)適用電流/A直流圓形碳棒（長(zhǎng)度：355mm、30

14、5mm、430mm）B504150200直流矩形碳棒（場(chǎng)地：355mm）B5412200250B505200250B5512300350B506300350B5518400450B507350400B5520450500B508400450B5525500550B509450500直流圓形空心碳棒（長(zhǎng)度：355mm）B507K300350B510500550B508K350400B511550600B509K400450B512800900B510K450500交流圓形有芯碳棒（長(zhǎng)度：230mm）B506J250300直流連接圓形碳棒（長(zhǎng)度：350mm、430mm）B510L400450B50

15、7J300350B513L800900B508J350400B516L9001000B509J400450B519L11001300B510J450500B525L16001800 (2)特種碳棒 為適用于各種刨削工藝的需要，除圓形及矩形碳棒外，還開(kāi)發(fā)了一些特種碳棒。 管狀碳棒 這種碳棒用于使槽道底部的擴(kuò)寬，見(jiàn)圖5-11(a)。 多角形碳棒 這種碳棒用于一次刨削欲獲得較寬或較深的槽道，見(jiàn)圖5-11(b)。 自動(dòng)炭弧氣刨用碳棒 這種碳棒的前端呈錐形，末端有一段為中空形，專用于自動(dòng)炭弧氣刨過(guò)程中碳棒的自動(dòng)接續(xù)，見(jiàn)圖5-11(c)。圖5-11 特種碳棒及刨削的槽道形狀 交流電炭弧氣刨用碳棒 這種碳棒

16、的中心部分為穩(wěn)弧劑，穩(wěn)弧劑可以使電弧在電流交變時(shí)有較好的穩(wěn)定性。（四）送氣軟管 送氣軟管是壓縮空氣輸向炭弧氣刨區(qū)的通道。一般地，對(duì)直徑9mm以下的碳棒，送氣軟管的內(nèi)徑和接頭宜選用6.4mm；對(duì)直徑大于9.5mm的碳棒，送氣軟管的內(nèi)徑和接頭宜選用9.5mm。 一般炭弧氣刨槍需接上電源導(dǎo)線和送氣軟管。但送氣軟管和電纜一般是分開(kāi)的，需分別接插，操作不便。為了便于操作，同時(shí)防止電源導(dǎo)線過(guò)熱，可采用電、氣合一的軟管。其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5-12 。這種軟管，由于壓縮空氣通過(guò)時(shí)能夠?qū)?dǎo)線起冷卻作用，不但解決了大電流長(zhǎng)時(shí)間使用情況下導(dǎo)線的發(fā)熱問(wèn)題，而且使導(dǎo)線截面相應(yīng)減小。圖5-12 電、氣合一炭弧氣刨槍軟管結(jié)構(gòu)1-彈

17、簧管；2-外附銅絲；3-膠管；4-多股導(dǎo)線 這種電、氣合一的炭弧氣刨槍軟管具有質(zhì)量輕、使用方便靈活、節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)。（五）氣路系統(tǒng) 氣路系統(tǒng)包括壓縮空氣源、管路、氣開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)閥等，壓縮空氣壓力應(yīng)在0.40.6MPa，對(duì)壓縮空氣中所含的水、油等應(yīng)加以限制，必要時(shí)應(yīng)加過(guò)濾裝置。（六）炭弧氣刨設(shè)備 (1)自動(dòng)炭弧氣刨機(jī) 圖5-13所示為自動(dòng)炭弧氣刨機(jī)及行走機(jī)構(gòu)。它是由自動(dòng)炭弧氣刨小車、電源、控制箱和軌道等組成。 該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)碳棒的自動(dòng)進(jìn)給、接棒，自動(dòng)完成刨削任務(wù)，效率較手工碳弧刨削高，碳棒消耗量少，刨槽的精度高、穩(wěn)定性好，刨槽平滑均勻，邊緣變形小。該設(shè)備適用于長(zhǎng)直槽道的刨削或圓筒體環(huán)向焊縫的清根。

18、 (2)碳弧水氣刨設(shè)備炭弧氣刨產(chǎn)生的煙霧和煙塵，產(chǎn)重污染環(huán)境，影響工人的身體健康，為此，在炭弧氣刨的基礎(chǔ)上增加了供水器和供水系統(tǒng)，用以產(chǎn)生水霧，減小和控制煙塵和煙霧的危害。圖5-14是供水器結(jié)構(gòu)。圖5-13 自動(dòng)炭弧氣刨機(jī)及行走機(jī)構(gòu)1-主電路接觸器；2-控制器；3-牽引爬行器電纜；4-水平調(diào)節(jié)器；5-電纜氣管；6-電機(jī)控制電纜；7-垂直調(diào)節(jié)器；8-伺服電動(dòng)機(jī)；9-氣刨頭；10-碳棒；11-軌道；12-牽引爬行器；13-定位磁鐵；14-壓縮空氣調(diào)壓器；15-遙控器圖5-14 供水器結(jié)構(gòu)1-進(jìn)氣管；2-容器；3-進(jìn)水管；4-出氣管；5-出水管；6-水、氣混合三通接頭5.1.5 不銹鋼炭弧氣刨的工藝

19、參數(shù)（一）炭弧氣刨工藝參數(shù)(1)碳棒直徑在選擇碳棒直徑時(shí)主要考慮兩方面的因素：一是鋼板的厚度，二是刨槽寬度，但以鋼板厚度為主，適當(dāng)考慮刨槽寬度。碳棒直徑一般應(yīng)比所需的槽寬小24mm。表4-4列出了不同板厚應(yīng)選用的碳棒直徑。表5-5列出了不同板厚應(yīng)選用的碳棒直徑。表5-5 碳棒直徑的選用板厚/mm466881210以上15以上碳棒直徑/mm4566771010 (2)極性 直流電極性對(duì)刨削過(guò)程的穩(wěn)定性和質(zhì)量有一定的影響。表5-6給出了不同材料應(yīng)選擇的極性。表5-6 金屬材料炭弧氣刨對(duì)電源極性的要求材料電源極性備注碳素鋼直流反接（DCRP）正接時(shí)電弧不穩(wěn)定，刨槽表面不光滑合金鋼直流反接（DCRP）

20、鑄鐵直流正接（DCSP）反接亦可，但操作性比正接差銅及銅合金直流正接（DCSP）鉛及鉛合金直流正接或反接錫及錫合金直流正接或反接 (3)刨削電流 刨削電流應(yīng)根據(jù)碳棒規(guī)格和刨槽尺寸選用。適當(dāng)增大電流，槽的深度和寬度增大，刨削速度也可提高，且刨槽表面光滑。但電流過(guò)大，易使碳棒頭部過(guò)熱而發(fā)紅，鍍銅層脫落，碳棒燒損加快，甚至碳棒熔化滴入槽道內(nèi)，使槽道嚴(yán)重滲碳。正常電流下，碳棒發(fā)紅長(zhǎng)度約為25mm。如果電流較小，則電弧不穩(wěn)，且易產(chǎn)生粘渣、夾碳缺陷，而且效率低。對(duì)于刨削電流的選擇，可遵循下列經(jīng)驗(yàn)公式 I=(3050)d式中 I電流，A； d碳棒直徑，mm。 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還應(yīng)考慮炭弧氣刨槍的送風(fēng)方式、碳棒

21、受冷卻情況、作業(yè)性質(zhì)以及操作工的熟練程度。如果工人操作熟練，可以采用較大的電流以加快刨削速度。如果清除焊縫缺陷或者鑄鐵缺陷時(shí)，宜選用小的電流，以利于檢查缺陷是否清除。 (4)刨削速度 刨削速度影響到刨槽尺寸、表面質(zhì)量和刨削過(guò)程的穩(wěn)定性。刨削速度太快，易造成碳棒與金屬接觸，使電弧熄滅并引起夾碳缺陷。刨削速度太慢，電弧變長(zhǎng)，造成電弧不穩(wěn)定。另外，隨著刨削速度加快，槽道深度減小。一般刨削速度取0.5-1.2m/min為宜。 (5)碳棒伸出長(zhǎng)度 碳棒伸出長(zhǎng)度指碳棒從氣刨槍鉗口導(dǎo)電處至電弧始端的長(zhǎng)度。伸出長(zhǎng)度大，電阻也大，碳棒易發(fā)熱，同時(shí)，由于壓縮空氣對(duì)碳棒的冷卻作用也有所減弱，碳棒燒損較大。而且易造成

22、風(fēng)力不足，不能將熔渣順利吹掉，碳棒也容易折斷。伸出長(zhǎng)度過(guò)小，妨礙對(duì)刨槽過(guò)程和方向的觀察，操作不便。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般碳棒伸出長(zhǎng)度取為80lOOmm為宜。隨著碳棒燒損，當(dāng)燒損至2030mm后就要進(jìn)行調(diào)整。 (6)碳棒與工件間的夾角碳棒與工件沿刨槽的方向間的夾角稱為碳棒與工件間的夾角（如圖5-1所示），用表示。該夾角的大小，主要會(huì)影響刨槽深度、刨槽寬度和刨削速度。夾角增大，刨削深度增加，但槽寬略有減小，刨削速度減小。表5-7是碳棒夾角與槽深的關(guān)系。一般刨槽時(shí)取45°60°為宜。表5-7 碳棒夾角與槽深的關(guān)系碳棒夾角/（°）253540455085刨槽深度/mm2.53.0

23、4.05.06.078當(dāng)板厚不大或施工條件限制需先裝配接頭后刨削時(shí)，接頭根部間隙應(yīng)嚴(yán)格控制。否則刨削薄板易刨穿，刨削較厚板時(shí)熔渣嵌入縫隙，不宜去除，影響焊接質(zhì)量。表5-8是自動(dòng)炭弧氣刨的工藝參數(shù)。表5-8 自動(dòng)炭弧氣刨的工藝參數(shù)碳棒直徑/mm刨削電流/A電弧電壓/V刨削速度/cm·min-1壓縮空氣/MPa碳棒傾角/（°）碳棒伸出長(zhǎng)度/mm刨槽尺寸/mm寬度深度6280300401200.50.640258.28.544.5832035042140351212.45.35.7 (7)電弧長(zhǎng)度 電弧的長(zhǎng)度決定氣刨工作能否順利地進(jìn)行。若碳弧長(zhǎng)度大于3mm時(shí)，電弧就不穩(wěn)定，如電弧

24、再拉長(zhǎng)一些，就會(huì)被強(qiáng)烈的壓縮空氣吹滅。若操作時(shí)電弧太短，容易引起“夾碳”缺陷。操作中，電弧長(zhǎng)度以13mm為宜，并盡量保持短弧。這樣可以提高生產(chǎn)效率，同時(shí)也可提高碳棒的利用率。在刨削過(guò)程中弧長(zhǎng)變化應(yīng)盡量小以保證得到均勻的刨削尺寸。 (8)壓縮空氣壓力 壓縮空氣的壓力會(huì)直接影響刨削速度和刨槽表面質(zhì)量。壓力太小熔化的金屬吹不掉，刨削很難進(jìn)行。壓力低于0.4MPa時(shí)，就不能進(jìn)行刨削。當(dāng)電流大時(shí)，熔化金屬量增加，壓縮空氣壓力高，有利于吹除熔化金屬，對(duì)刨削有利。但當(dāng)電流較小時(shí)，高的壓縮空氣壓力易使電弧不穩(wěn)，甚至熄弧。 炭弧氣刨常用的壓縮空氣壓力為0.40.6MPa，壓縮空氣所含水分和油分都應(yīng)清除，可在壓縮

25、空氣的管道中加過(guò)濾裝置，以保證刨削質(zhì)量。（二）炭弧氣刨開(kāi)U形坡口、V形坡口和清焊根 (1)U形坡口 首先是根據(jù)U形坡口的開(kāi)口寬度來(lái)選擇碳棒直徑。 當(dāng)工件的厚度小于16mm的鋼板需開(kāi)U形坡口時(shí)，在一般的情況下，一次刨削就能開(kāi)成。當(dāng)工件的厚度大于16mm需開(kāi)較寬的U形坡口時(shí)，只要U形槽的深度不超過(guò)7mm，可按圖5-15所示次序進(jìn)行刨削，底部可以一次刨成，而后分別加寬兩側(cè)。當(dāng)鋼板的厚度超過(guò)20 mm，要求U形坡口開(kāi)得很大時(shí)，可按圖5-16所示次序進(jìn)行多次刨削。按照這樣的次序刨削，既不會(huì)使碳棒與槽側(cè)壁相碰而引起過(guò)燒，又能保證碳弧穩(wěn)定燃燒。圖5-15 開(kāi)口較寬的U形坡口刨削次序圖5-16 厚度超過(guò)20m

26、m時(shí)開(kāi)U形坡口刨削次序 (2)V形坡口和清焊根對(duì)于厚度小于12mm的鋼板，開(kāi)V形坡口時(shí)，只要把碳棒向一側(cè)傾斜，一次即可刨成。如圖5-17所示。對(duì)于鋼板厚度大于12mm，開(kāi)V形坡口時(shí)，可分幾次刨削。刨削的次序如圖5-18所示。圖5-17 用矩形碳棒刨削V形坡口圖5-18 厚度大于12mm的鋼板開(kāi)v形坡口次序 清焊根的實(shí)質(zhì)和薄板開(kāi)U形坡口差不多，因此刨削方法可參考薄板開(kāi)U形坡口。（三）不銹鋼的炭弧氣刨工藝 對(duì)于不銹鋼的炭弧氣刨，人們最關(guān)心的是刨槽表面是否滲碳，是否影響·不銹鋼的抗晶間腐蝕性能。表5-9給出了不銹鋼刨槽表面不同部位含碳量的測(cè)定結(jié)果。 從表5-9可以看出，不銹鋼刨槽基本上不發(fā)

27、生滲碳現(xiàn)象。但刨槽邊緣的粘渣和飛濺金屬滲碳現(xiàn)象非常嚴(yán)重。如果操作不當(dāng)，粘渣和飛濺滲入焊縫時(shí)，將顯著增加焊縫的含碳量。因此，對(duì)于有抗晶間腐蝕要求的不銹鋼焊件，允許采用炭弧氣刨清焊根和開(kāi)坡口，但氣刨表面要打磨出新的金屬光澤，特別是刨槽兩邊的粘渣，更要充分打磨干凈，方可施焊。表5-9 炭弧氣刨不銹鋼含碳量分析取樣部位母材炭弧氣刨飛濺金屬刨槽邊緣粘渣刨層表面0.2-0.3mm含碳量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%0.07-0.0751.31.20.075 表5-10給出了不銹鋼炭弧氣刨工藝參數(shù)。表5-11給出了不銹鋼水霧炭弧氣刨工藝參數(shù)。表5-10 不銹鋼炭弧氣刨工藝參數(shù)參數(shù)碳棒碳棒規(guī)格/mm刨削電流/A碳棒伸出長(zhǎng)度

28、/mm碳棒傾角/（°）空氣壓力/MPa圓碳棒4150200507035450.40.65180210618030072003508250400935050010400550矩形碳棒4×8200300507030450.40.64×123003505×103004005×5350450表5-11 18-8型不銹鋼水霧炭弧氣刨工藝參數(shù)參數(shù)名稱碳棒規(guī)格/mm碳棒伸出長(zhǎng)度/mm刨削電流/A空氣壓力/MPa碳棒夾角/（°）水霧水量/mL·min-1起刨時(shí)刨削時(shí)參數(shù)值770904005000.450.6152525456580（四）不銹

29、鋼的碳弧空氣切割 利用碳弧切割不銹鋼，在操作方法上與炭弧氣刨開(kāi)槽基本相同。若板太厚，一次刨槽不能割透，可以在切割線上重復(fù)多次刨槽直至切透。 采取多次刨槽的方式切割不銹鋼時(shí)，刨削電流比炭弧氣刨小一些，刨削速度快一些。每次刨槽深度應(yīng)稍小，這樣可以防止“夾碳”現(xiàn)象的產(chǎn)生。圖5-19 不銹鋼法蘭的碳弧切割尺寸示意 從厚板中間切割出零件時(shí)，應(yīng)先沿切割線隔一定距離鉆一定直徑的孔。對(duì)于不銹鋼薄件可不鉆孔直接切割。例如在圖5-19所示的鋼板上采用炭弧氣刨切割出不銹鋼法蘭（圖中陰影部分）。應(yīng)首先沿切割線鉆出多個(gè)直徑20mm的孔，孔距為板厚的45倍，其目的是使熔渣容易排除，然后多次刨削，直至切透。 切割厚度為20

30、125mm的不銹鋼板時(shí)采用矩形碳棒，可以獲得光潔整齊的切口，且切割速度高。例如切割厚度25mm的不銹鋼板，采用5mm×18mm的矩形碳棒，AXl-500型焊機(jī)，采用兩側(cè)送風(fēng)的鉗式氣刨槍，切割電流500A左右，切割時(shí)用碳棒的側(cè)面與鋼板的整個(gè)厚度引弧，并“切入”鋼板（圖5-20）。(a)引弧 (b)切入圖5-20 碳弧空氣切割不銹鋼示意5.1.6 炭弧氣刨的操作技術(shù)(1)炭弧氣刨前準(zhǔn)備工作 清理工作場(chǎng)地，在lOm范圍內(nèi)應(yīng)無(wú)易燃、易爆物品。 檢查電纜是否完好，電纜接頭處是否接觸良好。檢查空氣管道是否漏氣。 檢查電源極性是否正確。在設(shè)備電源極性標(biāo)注不好的情況下，可以采用兩種方法檢查電源極性。

31、一是用儀器，例如萬(wàn)用表。另一種是試刨，拿一塊低碳鋼板來(lái)試刨，刨削質(zhì)量較好時(shí)是反接，刨削質(zhì)量較差時(shí)是正接。 根據(jù)氣刨作業(yè)的性質(zhì)和要求正確選定碳棒種類和直徑，并根據(jù)碳棒直徑選擇并調(diào)節(jié)好電流。 調(diào)節(jié)壓縮空氣的壓力至所需大小。 (2)炭弧氣刨與切割操作技術(shù) 起弧前必須先送壓縮空氣，以免槽道產(chǎn)生“夾碳”現(xiàn)象。電弧引燃瞬間，不易拉得過(guò)長(zhǎng)，以免媳滅。 開(kāi)始刨削時(shí)鋼板溫度低，不能很快熔化，當(dāng)電弧引燃后，刨削速度應(yīng)慢一些，以免夾碳。當(dāng)鋼板熔化，且被壓縮空氣吹走時(shí)，可適當(dāng)加快刨削速度。 刨削過(guò)程中，碳棒不能做橫向移動(dòng)和前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)，只能沿刨削方向做直線運(yùn)動(dòng)。炭弧氣刨時(shí)，經(jīng)常在刨了一段槽以后，要停下來(lái)調(diào)整碳棒的伸出

32、長(zhǎng)度。在調(diào)整碳棒時(shí)，最好不要停止送風(fēng)，以免槽道產(chǎn)生“夾碳”現(xiàn)象并可減少碳棒的燒損。要注意剛起弧時(shí)氣刨手把向下按時(shí)手的動(dòng)作要輕一點(diǎn)，起刨的速度也要慢一點(diǎn)。當(dāng)起弧的地方深度不一樣時(shí)，起弧的方法也有所不同，圖5-21給出了詳細(xì)的起弧動(dòng)作、方法。(a)起弧處較深時(shí) (b)起弧處較淺時(shí)圖5-21 起弧動(dòng)作炭弧氣刨的滅火點(diǎn)往往也是以后焊接時(shí)的收弧坑。如果氣刨碳棒運(yùn)動(dòng)方向時(shí)收弧操作不好，在刨槽里留下熔化過(guò)的金屬，這些金屬由于含碳和氧都較多，以后焊接時(shí)收弧坑處容易出現(xiàn)缺陷，為了收弧良好，可以采用過(guò)渡式收弧法，如圖5-22所示。圖5-22 過(guò)渡式收弧法炭弧氣刨操作時(shí)眼睛要盯住準(zhǔn)線，同時(shí)，要顧到刨槽的深淺。兩耳要

33、仔細(xì)聆聽(tīng)碳弧發(fā)出的響聲，因?yàn)橛锌諝獾哪Σ磷饔脮?huì)使碳弧發(fā)出響聲來(lái)，弧長(zhǎng)不同時(shí)，聲音也不一樣。刨深槽時(shí)，為了刨得準(zhǔn)，可先試刨一條淺槽，然后沿這條槽再往深處刨。刨槽表面的光滑程度同操作是否平穩(wěn)有很大的關(guān)系，如果操作時(shí)，手把稍有上下波動(dòng)，刨槽表面就會(huì)出現(xiàn)明顯的凸凹不平，因此，在操作過(guò)程中嚴(yán)格要求手把端得平穩(wěn)。炭弧氣刨刨削時(shí)要保持刨削速度均勻，清脆的嘶嘶聲表示電弧穩(wěn)定，這時(shí)能得到光滑均勻的刨槽。速度太快易短路，使工件增碳，太慢易斷弧，刨槽質(zhì)量差。刨槽銜接時(shí)，應(yīng)在弧坑上引弧，防止觸傷刨槽或產(chǎn)生嚴(yán)重凹痕。 夾緊碳棒時(shí)要調(diào)節(jié)碳棒使之伸出80lOOmm，消耗到3040mm時(shí)要重新調(diào)整碳棒的伸出長(zhǎng)度。 碳捧夾持要

34、端正，碳棒可以有一定的傾角，但不能偏向槽的任何一側(cè)，即碳棒中心線應(yīng)與刨槽中心線重合，否則刨槽形狀不對(duì)稱，見(jiàn)圖5-23。 在垂直位置刨削時(shí)，應(yīng)由上向下操作，這樣重力的作用有利于除去熔化金屬；在平位置刨削時(shí)，既可從右向左，也可從左向右操作；在仰位置刨削時(shí)，熔化金屬由于重力的作用很容易落下，應(yīng)注意防止熔化金屬燙傷操作人員。(a)刨槽形狀對(duì)稱 (b)刨槽形狀不對(duì)稱圖5-23 碳棒與工件的相對(duì)位置 在刨削工作開(kāi)始和進(jìn)行中，壓縮空氣不許中斷，否則，可能燒損氣刨槍。刨削結(jié)束時(shí)應(yīng)先拉斷電弧，再關(guān)閉壓縮空氣。 焊縫背面開(kāi)槽時(shí)，要注意保持一定的碳棒角度，電弧宜短些（保持弧長(zhǎng)約3mm），并均勻地向前刨削，以獲得尺寸

35、一致、表面光潔的槽道。 在厚板中開(kāi)深坡口時(shí)要采取分段逐層刨削的辦法。 在刨削過(guò)程中，盡量避免碳棒與刨口發(fā)生短路，否則會(huì)在該處形成含碳量很高的硬脆層。此時(shí)必須將該脆硬層去除，然后才能繼續(xù)刨削。 清除焊縫中的裂紋時(shí)，應(yīng)先將裂紋兩端刨去一部分，以免裂紋受熱擴(kuò)展。然后以較大的刨削量連續(xù)向下刨，直至裂紋完全被刨除。 對(duì)于封底焊縫的開(kāi)槽，刨削結(jié)束后應(yīng)做仔細(xì)的檢查，包括檢查槽道的寬度和深度是否一致；檢查焊根中的缺陷是否完全消除；檢查是否存在“夾碳”現(xiàn)象。并應(yīng)清除刨槽及邊緣的鐵渣、毛刺和氧化皮等，用鋼絲刷清除刨槽內(nèi)炭灰和“銅斑”。刨削厚56mm以下工件的槽道時(shí)，應(yīng)選用小直徑的碳棒和低的刨削電流（如選4mm碳棒

36、，刨削電流90105A），同時(shí)適當(dāng)加快刨削速度。5.1.7 炭弧氣刨常見(jiàn)的缺陷及預(yù)防措施(1)夾碳刨削速度太快或碳棒送進(jìn)過(guò)快，使碳棒頭部觸及鐵水或未熔化的金屬上，電弧就會(huì)因短路而熄滅。由于此時(shí)溫度很高，當(dāng)碳棒再往前送或上提時(shí)，端部脫落并粘在未熔化金屬上，產(chǎn)生“夾碳”缺陷。 發(fā)生夾碳后，在夾碳處電弧不能再引燃，這樣就阻礙了炭弧氣刨的繼續(xù)進(jìn)行。此外，夾碳處還形成一層硬脆且不容易清除的碳化鐵。由于“夾碳”缺陷極易導(dǎo)致隨后焊接過(guò)程中出現(xiàn)氣孔和裂紋等缺陷，因此，刨削時(shí)必須注意防止和清除這種缺陷。清除的方法是在缺陷的前端引弧，將夾碳處連根一起刨除，或用角形磨光機(jī)磨掉。 (2)粘渣炭弧氣刨操作時(shí)，吹出來(lái)的鐵水叫“渣”，它的表面是一層氧化鐵，內(nèi)部是含碳很高的金屬。如果渣