焊接科学与工程2焊接科学与工程-第二章

2.1.3氧-乙炔火焰焊接及加工的设备、 工具系统及其应用
1、气焊 用火焰还原区的高温高热量加热焊接部位和焊丝到熔
化状态形成熔池，共同凝固结晶成为焊缝。
气焊生产效率低，焊接热影响区宽，焊接变形大，故 大多由手工电弧焊代替，但在一些薄工件或低熔点金 属焊接中由于有火焰的保护，故能用光焊丝焊接，同 时不用电源，便于在一些无电区域焊接；另，集清理、
预热和焊接设备为一体，便于焊修工作，目前应用仍
较多。
2.1.3氧-乙炔火焰焊接及加工的设备、 工具系统及其应用
2、火焰钎焊 把被焊金属用火焰加热到非熔化状态，将较低熔点的
焊料熔化填入到焊接部位，依靠润湿和毛细管作用吸
附在母材上，通过相互扩散作用达到冶金结合。 结合强度低，只适用于搭接。 焊前要清除工件表面氧化膜，还要添加焊剂以除去钎 焊过程中的氧化膜，增加润湿和毛细管作用而提高结
合，这时改称为喷焊或重熔。
2.1.3氧-乙炔火焰焊接及加工的设备、 工具系统及其应用
5、火焰丝喷涂 火焰丝喷涂与火焰粉末喷涂不同的是将喷丝在火焰中
熔化，同时通过压缩空气使熔滴粒化喷到并嵌入温度
相当低的基体形成机械结合。
2.1.3氧-乙炔火焰焊接及加工的设备、 工具系统及其应用
6、气割
用氧-乙炔火焰先将金属预热到高温，然后通入氧气使 其剧烈氧化并吹去氧化物。 气割原理是一个氧化过程 1）要求金属在氧内的燃点低于熔点，否则形成熔割使切口 凹凸不平，质量很差。铸铁一般不用气割。 2）金属所形成的氧化物的熔点应低于金属，且流动性好， 否则难以切割，如高合金钢。 3）金属燃烧时所放出的热量越大导热性越差，越易切割。 有色金属导热性高，熔点低，燃烧生成热少，有的易生成 高熔点氧化物，故难以切割。
合强度。
2.1.3氧-乙炔火焰焊接及加工的设备、 工具系统及其应用
3、气压焊 对焊接部位同时加热到表面熔化状态或塑性状态（不
添加焊接材料），然后加以压力使其焊接处冶金结合。
要用形状与工件接头处形状相适应的多火焰炬来对该 处同时加热，另外还需要加压设备来完成加以过程。 气压焊是钢轨焊接的一种重要方法。
焰，火焰短，氧富余，氧化金属，焊缝性能降低，
一般不用。可用焊枪上的阀门调节氧和乙炔比例 来获得所需的火焰性质。
2.1.2氧-乙炔火焰热源
切割火焰 切割是高温氧化过程，即要用中性火焰来加热金 属到达高温后，立即要用放出的切割氧使高温金 属氧化，因此火焰中多了一个高压切割氧，氧与 铁反应生成氧化铁，同时放出大量的热量，加热
2.1.1火焰热源所用气体
2、氧气 焊接中的助燃气体，由氧气瓶通过降压压力表 供给焊枪或割枪作助燃剂，在气割中还分出一 路作切割氧。 容积40L、瓶体天蓝、“氧”黑漆
2.1.1火焰热源所用气体
3、其它气体
氧-丙烷、氧-甲烷、氢-氧、石油气、汽油蒸汽。
2.1.1火焰热源所用气体
4、气体量的计算
焊接科学与工程
第二章 化学能源及其焊接和加工
2.1 气焊和火焰加工热源及其应用 2.2 氢气能源及其焊接与切割
2.3 铝热源
2.1 气焊和火焰加工热源及其应用
特点：气体的火焰作为热源 燃料：乙炔、氢气、石油蒸汽、天然气、其它燃气
最常用：乙炔——燃烧的火焰热量最集中、温度最
高，适用于作焊接热源
2.1.3氧-乙炔火焰焊接及加工的设备、 工具系统及其应用
4、火焰粉末喷涂 火焰粉末喷涂用的焊枪与气焊基本相同，只是外加一
送粉斗，将合金粉末通过重力和枪内低压区的吸力送
入喷枪，在火焰中熔化或软化，利用火焰气流喷到并 嵌入温度相当低的机体形成机械结合。 如喷涂后停止加粉用火焰加热重熔，由于基体表面温 度的提高，通过共同结晶或原子扩散也可达到冶金结
气体的压力P与体积V成反比，P1/P2=V2/V1，即P1
V1=P2V2，氧气瓶一般容量是40L，以15MPa的压
力将氧气压入瓶内，这时瓶内折合一个大气压时
的氧量为
V1=P2V2/P1=15 ×40 × 10=6000L
2.1.2氧-乙炔火焰热源
氧-乙炔气体混合后，点火剧烈燃烧为火焰，反应 如下：
C2 H 2 O2 2CO H 2 Q放
4CO 2H 2 3O2 4CO2 2H 2O Q放
2C2 H 2 5O2 4CO2 2H 2O Q放
2.1.2氧-乙炔火焰热源
氧和乙炔的比例一般在1-1.2之间，为中性焰（标 准焰），这时火焰高温区为还原性气氛可防止氧 化，外焰可起隔绝空气起保护作用。小于1时为碳 化焰，火焰长而软，出现黑烟，焊接时金属易增 碳，降低焊缝质量，很少使用。大于1.2时为氧化
焊后正火及表面淬火处理等
2.1.4氧-乙炔气体火焰所用工具及设备
1、调压器
2、焊枪 3、割炬 4、切割机 5、数控切割机
2.2 氢气能源及其焊接与切割
2.2.1氢原子焊 氢原子焊是一种早期应用的气电联合焊接，有的地方 将其归为化学焊。其方法是将氢气通入一两钨极间的 电弧中，氢分子到电弧焊分解为[H]吸热，遇到冷金属 聚合为H2放热焊接。 电弧高温下：H2=2[H]-Q（吸热） 金属低温下：2[H]=H2+Q（放热） 外层气流：2H2+O2=2H2O+Q （保护层） 特点：热能充分利用，温度高达5540度，热源独立，可 熔化高熔点金属。

2.1.3氧-乙炔火焰焊接及加工的设备、 工具系切割——用一管状送粉器装富铁铁粉，当其进入切 割氧通道时迅速氧化生热作为外加热量提高温度，也可加 入一些降低氧化物熔点的溶剂以利于排渣。 氧气切割——待切金属加热至高温后，立即通氧开始切割。 8、其他火焰加工 焊接修复中，现场焊接的表面清理、缺欠挖割、焊前预热、
待切金属，以不断继续切割。高压氧的另一个作
用是吹去氧化物。
2.1.3氧-乙炔火焰焊接及加工的设备、 工具系统及其应用
氧-乙炔火焰是焊接及火焰加工最常用的热源，可 用于气焊、加压气焊、火焰粉末喷涂、火焰熔丝 喷涂于气割，是应用最广的火焰加工工艺。其设 备及供气系统相同，不同的是工具具有一定的区 别。
助燃气体：氧气
2.1.1火焰热源所用气体
1、乙炔(C2H2)
由瓶装乙炔通过降压压力表,再通过阻火器(防止回
火)供给焊枪或割枪作为燃气.其肩部设有易熔栓,
温度在106度熔化,乙炔缓慢溢出而避免爆炸.
瓶装乙炔优点:方便、安全、节约电石和水、无废
渣处理之忧。 容积40L、瓶体白色、“乙炔”红漆