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气焊与气割主要工艺参数
(一)气焊主要工艺参数
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
(一)气焊主要工艺参数
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。
下面对一般的气焊工艺参数(即焊接规范)及其对焊接质量的影响分别说明如下:
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。
焊丝直径常根据焊件厚度初步选择,试焊后再调整确定。
碳钢气焊时焊丝直径的选择可参照表2—2。
表2-2 焊件厚度与焊丝直径的关系 (mm)
工件厚度
1.0~2.0
2.0~3.0
3.0~5.0
5.0~10.0
10~15
焊丝直径
1.0~2.0
或不用焊丝
2.0~3.0
3.0~4.0
3.0~5.0
4.0~6.0
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。
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。
不同金属材料的气焊所采用焊接火焰的性质参照表2—1。
3.火焰能率的选择
火焰能率指单位时间内可燃气体(乙炔)的消耗量,单位为L/h。
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。
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。
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
焊嘴的倾斜角是指焊嘴中心线与焊件平面之间的夹角。
详见图2—4。
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。
一般低碳钢气焊时,焊嘴的倾斜角度与工件厚度的关系详见图2—4。
一般说来,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。
图2-4 焊嘴倾斜角与焊件厚度的关系
焊嘴的倾斜角度在气焊的过程中还应根据施焊情况进行变化。
如在焊接刚开始时,为了迅速形成熔池,采用焊嘴的倾斜角度为80°~90°;当焊接结束时,为了更好地填满弧坑和避免焊穿或使焊缝收尾处过热,应将焊嘴适当提高,焊嘴倾斜角度逐渐减小,并使焊嘴对准焊丝或熔池交替地加热。
在气焊过程中,焊丝对焊件表面的倾斜角一般为30°~40°,与焊嘴中心线的角度为90°~100°,如图2—5所示。
图2-5 焊嘴与焊丝的相对位置
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)气割主要工艺参数
气割工艺参数主要包括割炬型号和切割氧压力、气割速度、预热火焰能率、割嘴与工件间的倾斜角、割嘴离工件表面的距离等。
(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,氧气压力与割件厚度、割炬型号、割嘴号码的关系详见表2—10。
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。
除上述切割氧的压力对气割质量的影响外,氧气的纯度对氧气消耗量、切口质量和气割速度也有很大影响。
氧气纯度降低,会使金属氧化过程缓慢、切割速度降低,同时氧的消耗量增加。
图2—6为氧气纯度对气割时间和氧气消耗量的影响曲线,在氧气纯度为97.5%~99.5%的范围内,氧气纯度每降低l%时,气割1m长的割缝,气割时间将增加10%~15%;氧气消耗量将增加25%~35%。
图2—6 氧气纯度对气割时间和氧化消耗量的影响
1.对据割时间的影响
2.对氧气消耗量的影响
氧气中的杂质如氮等在气割过程中会吸收热量,并在切口表面形成气体薄膜,阻碍金属燃烧,从而使气割速度下降和氧气消耗量增加,并使切口表面粗糙。
因此,气割用的氧气的纯度应尽可能地提高,一般要求在99.5%以上。
若氧气的纯度降至95%以下,气割过程将很难进行。
(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,如图2—7所示。
图2—7 后拖量示意图
在气割时,后拖量总是不可避免的,尤其气割厚板时更为显著。
合适的气割速度,应以使切口产生的后拖量比较小为原则。
若气割速度过慢,会使切口边缘不齐,甚至产生局部熔化现象,割后清渣也较困难;若气割速度过快,会造成后拖量过大,使割口不光洁,甚至造成割不透。
总之,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。
(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。
气割时,预热火焰应采用中性焰或轻微氧化焰。
碳化焰因有游离碳的存在,会使切口边缘增碳,所以不能采用。
在切割过程中,要注意随时调整预热火焰,防止火焰性质发生变化。
.预热火焰能率的大小与工件的厚度有关,工件愈厚,火焰能率应愈大,但在气割时应防止火焰能率过大或过小的情况发生。
如在气割厚钢板时,由于气割速度较慢,为防止割缝上缘熔化,应相应使火焰能率降低;若此时火焰能率过大,会使割缝上缘产生连续珠状钢粒,甚至熔化成圆角,同时还造成割缝背面粘附熔渣增多,而影响气割质量。
如在气割薄钢板时,因气割速度快,可相应增加火焰能率,但割嘴应离工件远些,并保持一定的倾斜角度;若此时火焰能率过小,使工件得不到足够的热量,就会使气割速度变慢,甚至使气割过程中断。
(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25°~45°;气割4~20mm厚的钢板时,割嘴应后倾20°~30°;气割20~30mm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20°~30°,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20°~30°。
割嘴与工作间的倾角详见图2—8。
图2—8 割嘴与工件间的倾角示意图
割嘴与工件间的倾角对气割速度和后拖量产生直接影响,如果倾角选择不当,不但不能提高气割速度,反而会增加氧气的消耗量,甚至造成气割困难。
(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3~5mm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。
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