气焊与气割

1. 气焊与气割 主讲：陈思杰 工程训练中心

2. 气焊与气割 一 目的及要求 二 气焊与气割设备 三 气焊训练 四 氧气切割训练 五 安全操作要点 hpu

3. 一 目的及要求 • 1. 了解气焊与气割的基本概念和原理 • 2. 熟悉气焊与气割的主要设备 • 3. 掌握气焊和气割的基本操作 • 4. 熟悉气焊与气割安全操作技术

4. 二 气焊与气割设备 气焊与气割设备包括乙炔气瓶、氧气瓶、减压器、焊炬（割炬）等。 1. 可燃气体选用应考虑的因素： （1）发热量要大。 （2）火焰温度要高。 （3）可燃气体燃烧消耗的氧要少。 （4）爆炸的极限范围要小。 （5）运输要方便

5. 2.氧气和氧气瓶 氧气在常温常压下是一种无色、无味、无毒的气体。本身不燃烧，但是一种极为活泼的助燃气体。可与很多元素化合生成氧化物。气焊气割是利用可燃气体和氧反应放出的热量作为热源。 乙炔只有在纯氧中燃烧，才能达到最高温度。因此，用于焊接的氧气纯度要在99.5％以上。氧气纯度不够，会明显影响燃烧效率和切割效果。

6. 气焊设备示意图

7. 氧气瓶是贮存和运输高压氧气的容器。瓶体漆成天蓝色，并漆有“氧气”黑色字样。氧气瓶容量一般为40L，额定工作压力为15MPa，因此，每瓶可装1个大气压的氧气6000L。氧气瓶是贮存和运输高压氧气的容器。瓶体漆成天蓝色，并漆有“氧气”黑色字样。氧气瓶容量一般为40L，额定工作压力为15MPa，因此，每瓶可装1个大气压的氧气6000L。 必须正确地保管和使用氧气瓶，否则，有爆炸的危险。禁止将氧气瓶和乙炔瓶以及其他可燃气瓶、易爆易燃物品放在一起，不得同车运输。禁止氧气瓶接触油脂，高压氧气与油脂等易燃物接触，会引起自燃。 操作中氧气瓶距离乙炔发生器、明火或热源应大于5m。 气瓶阀是用来开闭氧气的阀门。

8. 氧气瓶

9. 高压表 减压活门 低压表 副弹簧 从气瓶来 本体 通焊炬 弹性薄膜 装置 壳体 调压弹簧 调压螺钉 yQy-1型氧气减压器

10. 减压器的构造:从气瓶来的高压气体进入高压室后，由高压表指示压力。减压器的构造:从气瓶来的高压气体进入高压室后，由高压表指示压力。 减压器不工作时，应放松调压弹簧，使活门被副弹簧压下，关闭通道，高压气体就不能入低压室。 减压器工作时，应按顺时针方向将调压螺钉旋入，压缩调压弹簧，顶开活门，高压气体经通道进入低压室，随着低压室内气体压力的增加，压迫薄膜及调压弹簧，使活门开启度逐渐减小。当低压室内气体压力达到一定数值时，又会将活门关闭，低压表指示出减压后气体的压力。控制调节螺钉，可改变低压室的压力，获得所需的工作压力。

11. 3.乙炔和乙炔发生器 乙炔是碳氢化合物（俗称电石气)，是用碳化钙（CaC2，俗称电石）跟水反应而产生的。分子式C2H2，在常温下是无色气体。工业用乙炔因含有硫化氢等杂质，故有臭味。是易燃易爆物质。乙炔在氧气里燃烧，最终产物是二氧化碳和水，同时放出大量的热，温度可达3000℃以上。乙炔燃烧的化学方程式如下： 2C2H2＋5O2＝4CO2＋2H2O

12. 乙炔发生器是能使水和电石（CaC2）进行化学反应产生一定压力的乙炔气体的装置。按乙炔的压力P可分为低压式乙炔发生器（P<0.045Mpa）和中压式乙炔发生器（P=0.045～0.15Mpa）。 • 乙炔是易爆气体，当温度超过300℃或压力超过0.15MPa时，遇火即会爆炸；当乙炔与空气或氧气混合时，爆炸性大大增加。乙炔瓶是贮存和运输乙炔的容器，瓶内装有浸满着丙酮的多孔性填料（通常用活性炭、木屑、浮石和硅藻土等混合制成），将乙炔溶解在丙酮或其它液体里、贮存在毛细管状的物质中，可大大降低爆炸性，使乙炔以1.5MPa的压力安全的贮存在瓶内。乙炔瓶体漆成白色，“乙炔”字样漆成红色。乙炔瓶安全且卫生，正在逐步取代乙炔发生器。

13. 回火保险器（安全瓶） 正常气焊时，火焰在焊炬的焊嘴外面燃烧，但当发生气体供应不足或管路焊嘴阻塞等情况时，火焰会进入喷嘴沿着乙炔管路向里燃烧，这种现象称为回火。如果回火蔓延到乙炔发生器，就可能引起爆炸事故。回火保险器就是装在燃料气体系统上的防止向燃气管路或气源回烧的保险装置，一般有水封式与干式两种。 干式回火保险器如图所示，当回火时，高温高压的回火气体从出气口倒流人回火保险器里，活门关闭，爆破橡皮膜泄压后排入大气。

14. 防爆橡皮膜 出气口 上端盖 橡胶筛板 滤清器 橡皮反向活门 下端盖 乙炔 干式回火保险器

15. 4.焊丝和焊炬 气焊丝一般是光金属丝，用作填充金属并与熔化的焊件金属一起形成焊缝。 • 焊炬是气焊时用于控制气体混合比、流量及火焰并进行焊接的工具。射吸式焊炬的构造原理见图。氧气从喷嘴以很高的速度射入射吸管，将低压乙炔吸入射吸管。

16. 焊炬构造示意图

17. 5. 氧-乙炔焰的种类、构造和性质 乙炔在完全燃烧后生成二氧化碳和水蒸气，并放出大量的热，共化学反应式为： C2H2+2.5O2→ 2CO2+H2O+1301.85kJ/mol 可见，乙炔完全燃烧必须2.5倍的氧，由于空气可供给一部分氧，因而由氧气瓶供给的氧只是使乙炔燃烧成一氧化碳： C2H2+O2→ 2CO+H2+450.11kJ/mol 因此，从氧气瓶供给的氧量与乙炔量在焊炬中的比例为1:1（这个比值用β表示），此时形成的火焰叫做中性焰。但由于氧含有杂质，因而供给焊炬的氧要比理论少多一些，即当β = 1.1-1.2时才能形成中性焰。

18. 通过调整混合气体中乙炔与氧气的比例，可获得三种不同性质的火焰：通过调整混合气体中乙炔与氧气的比例，可获得三种不同性质的火焰： （1）中性焰： 又称正常焰，其氧气和乙炔的混合比为1.0 ~ 1.2。 中心焰由焰心、内焰和外焰三部分组成。内焰区是焰心外边颜色较暗的一层，其温度最高，可达3000~3200℃。 适用于焊接低碳钢、中碳钢、合金钢、纯铜和铝合金等材料。 （2）碳化焰： 碳化焰的氧气和乙炔混合的体积比小于1.0。 由于氧气较少，燃烧不完全，整个火焰比中性焰长，温度较低，最高温度约为2700~3000 ℃。 由于有乙炔过剩，故适用于焊接高碳钢、硬质合金，焊补铸铁等。 （3）氧化焰：氧化焰的氧气与乙炔混合的体积比大于1.2。 由于燃烧时有过剩氧气，故燃烧比中性焰剧烈。由于对金属熔池有氧化作用，降低了焊缝质量，故只适用于焊接黄铜，一般不宜采用。

19. 氧-乙炔焰的种类、构造示意图

20. 三 气焊训练 • 1. 气焊是利用气体火焰作热源的焊接方法，目前最常用的是氧-乙炔焊，氧-乙炔焊是利用乙炔与氧气混合燃烧时的火焰进行焊接的方法。 • ⑴ 点火、调节火焰与灭火 • 点火时，先微开氧气阀门，再开乙炔阀门，随后用明火点燃。 • ⑵　调节火焰 ，先根据焊件材料确定应采用哪种氧乙炔焰，并调整到所需的那种火焰，再根据焊件厚度，调整火焰大小。 • ⑶　灭火，应先关乙炔，再关氧气。 • 2. 堆平焊波 气焊时，通常用左手拿焊丝，右手持焊炬，两手动作应协调，沿焊缝向左或向右焊接。

21. 3.气焊特点 与电弧焊相比，气焊热源的温度较低，热量分散，加热缓慢，生产率低，接头显微组织粗大，性能较差，热影响区较大，容易引起较大的变形。但气焊火焰易于控制，操作简便、灵活，容易实现单面焊双面成形。气焊还便于预热和后热，不需要电源，适合在没有电源的地方（如野外）施工。气焊常用于薄板焊接，管子焊接，铸铁补焊，铜、铝等有色金属及其合金的焊接。气焊一般适用于维修及单件薄板焊接。其实质是一部具有符合焊接要求的特殊降压变压器。

22. 乙炔+氧气 焊嘴 焊丝 焊件 熔池 焊缝 气焊示意图

23. 4.气焊工艺 (1). 接头形式与坡口形式 气焊常用的接头型式有对接、角接和卷边接头，如图所示。搭接和T形接用得少。适宜用气焊的工件厚度不大，因此，气焊的坡口型式一般为I形坡口和V形坡口。

24. (2) 氧-乙炔焰的点燃 根据焊件厚度，选择焊炬的型号和焊嘴，板紧焊嘴，接好氧气管路，调节好氧气瓶的输出压力，然后打开焊炬的调节旋钮作射吸试验。若射吸试验合格，即接上乙炔管，并调节好乙炔压力。 射吸试验合格后。还应作泄漏试验，检查各调节阀和管接头处有无泄漏，若无泄漏，即可进行点火。 点火时，首先稍微开启氧气调节阀，接着再开启乙炔调节阀，开启程度要更小些，以免乙炔气燃烧不充分而产生黑烟灰。两种气体在焊炬内混合后，从焊嘴喷出，用点火枪即可将混合气点燃。开始点燃时，如果氧气压力过大或乙炔不纯，就会连续发出“叭、叭”的声音或发生不易点燃的现象。

25. (3) 施焊前的准备 1）在调节氧-乙炔焰的过程中，若发现火焰的形状歪斜或发出“吱、吱”声时，应用通针将焊嘴内的杂质清除干净，直至火焰正常后才可进行焊接。 2）为保证焊接质量，气焊前一般应用砂纸或钢丝刷将焊丝及焊件接头处表面的氧化物、铁锈及油污等脏物清除干净。 3）起焊前，必须对起焊点进行预热。预热时，焊嘴的倾角约为80～90°，并要使火焰在起焊处往复移动，以保证焊接处温度均匀升高。如果两焊件厚度不同，火焰应稍为偏向厚件。只有当起焊处形成白亮而清晰的熔池时，才可进行起焊。

26. 4 ） 为了使被焊的两块金属母材获得正确的位置，常常需要在待施焊的焊缝上，先焊上若干条间距大致相等、长度很短的焊缝，称为定位焊。定位焊缝不宜过长、过宽、过高，特别是较厚的焊件，还要保证有足够的熔深，不然会造成正式焊缝高低不平，宽窄不一和熔合不良等缺陷。 若定位焊时产生焊接缺陷，应及时铲除或修补。对薄板的直缝焊件，定位焊由中间向两端进行，定位焊长度为5～7mm，间距为50～100mm。 对较厚焊件，定位焊应由两端向中间进行，定位焊长度为20～30mm，间距为200～300mm。

27. 5. 选择气焊工艺参数 主要是火焰能率、焊丝直径和焊嘴倾斜角度。火焰能率是由焊炬型号及焊嘴号的大小决定的（表）。对一种型号的焊炬和焊嘴，还可以在一定范围内调节火焰的大小。气焊紫铜等导热性强的工件，应选用大的焊炬型号和焊嘴号；非平焊位置气焊时，应选用小的焊炬型号和焊嘴号。焊丝直径是根据工件厚度选择的，如表4-7所示。焊嘴倾角则根据工件厚度、火焰大小、焊件加热温度和工件材质等确定。 焊丝的选择：

28. 6. 气焊操作技术 ⑴ 点火、调节火焰与灭火 点火时，先微开氧气阀门，再开乙炔阀门，随后用明火点燃。 　调节火焰 , 先根据焊件材料确定应采用哪种氧乙炔焰，并调整到所需的那种火焰，再根据焊件厚度，调整火焰大小。 灭火时，应先关乙炔，再关氧气。 （2）基本焊法 气焊时，一般用左手拿焊丝，右手拿焊炬，两手的动作要协调，沿焊缝向左或向右焊接。 焊接热源从接头右端向左端移动，并指向待焊部分的操作法，称为左焊法，如图4-16所示。焊嘴轴线的投影应与焊缝重合，与焊缝一般保持30～50°的夹角。左焊法主要适用于焊接厚度3mm以下的薄板和低熔点的金属。这种焊法容易掌握，应用最普遍。 焊接热源从接头左端向右端移动并指向已焊部分的操作法，称之为右焊法。这种焊法适用于焊接厚度较大、熔点较高的焊件。

29. （3）焊丝的填充 起焊时，不但要注意熔池的形成情况，还要将焊丝末端置于外层火焰下进行预热。当熔池形成后，才可将焊丝送人熔池，接着将焊丝迅速提起，同时，火焰向前动，以便形成新的熔池。待新的熔池形成后，再将被火焰预热的焊丝送如入熔池，如此循环，就形成了焊缝。在操作过程中，应掌握好焊炬向前移动的速度，使熔池的形状和大小始终保持一致。气焊厚度≤lmm时，可不填充焊丝。 （4）焊嘴倾角的选择 焊接中，要注意掌握好焊嘴与工件的夹角α 。α大，火焰热量散失小，工件加热快，温度高。当焊接厚度大、熔点较高或导热性较好的焊件时，α要大一些。 焊接开始时，为了较快地加热工件和迅速形成熔池，α应大些，可取80～90°；正常焊接时，一般保持在30～50°之间；当焊接结束时，α应适当减小，以便更好地填满弧坑和避免焊穿。焊嘴焊丝图4-23 焊嘴和焊丝的摆动方法 （5）焊嘴和焊丝的摆动 焊接中，焊嘴和焊丝应作均匀协调的摆动，才能获得优质、美观的焊缝。焊嘴和焊丝的摆动有三个方向： ①沿焊缝方向作前进运动，不断熔化焊件和焊丝而形成焊缝； ②在垂直于焊缝方向作上下跳动； ③在焊缝宽度方向作横向摆动（或打圆圈运动）。

30. 焊丝 焊嘴和焊丝的摆动方法 焊嘴 焊嘴和焊丝的摆动方法及幅度，与焊件的厚度、材质、空间位置及焊缝尺寸有关。上面三种适用于厚度较大焊件的焊接和堆焊。下面一种适用于薄板的焊接。

31. （5）焊缝的连接 后焊焊缝与先焊焊缝连接时，应用火焰将原熔池周围充分加热，待已凝固的熔池及附近的焊缝金属重新熔化又形成熔池后，方可熔入焊丝。焊接重要焊件时，接头处必须重叠8～10mm。 （6）收尾 焊到焊缝终端时，结束焊接的过程称为收尾。收尾时，由于焊件温度较高，散热条件较差，故应减小焊嘴的倾角和加快焊接速度，并要多加焊丝，以防止熔池面积扩大或产生烧穿。收尾时，还要用温度较低的外焰保护熔池，直至熔池填满，方可使火焰慢慢地离开熔池。总之，气焊收尾的要领是：倾角小，焊速增，送丝快，熔池满。 若出现熔池不清晰且有气泡、火花飞溅加大或熔池内金属沸腾的现象，说明火焰选择不当，此时应及时将火焰调节成中性焰。

32. 四 氧气切割训练 氧气切割（简称气割），是指利用气体火焰的热能将工件切割处预热到一定温度后，喷出高速切割氧流。使其燃烧并放出热量实行切割的方法。气割所用的设备，除用割炬代替焊炬外，其余与气焊相同。割炬有射吸式和等压式两种，射吸式割炬的构造原理，如图所示。割炬的割嘴有环形（组合式）和梅花形（整体式）两种。常用割炬型号有G0l－30，“G”表示割炬，“0”表示手工，“1”表示射吸式，“30”表示气割低碳钢的最大厚度（以mm计）。

33. 氧气切割示意图

34. 1. 低碳钢的气割过程 低碳钢的切割过程如图所示。气割过程氧流割口氧化物预热火焰割嘴 （1） 预热 气割开始时，利用氧-乙炔焰将工件切割处预热到能发生剧烈氧化的温度（燃点）约1300℃，呈黄白色。预热火焰开始时可采用氧化焰，以缩短预热时间，正常切割时用中性焰。 （2）燃烧 喷出高速切割氧流，使已预热的金属燃烧，生成氧化物。 （3） 熔化与吹除 金属燃烧生成的氧化物以及与反应表面毗邻的一部分金属被燃烧热熔化后，再被气流吹掉，完成切割过程。

35. C2H2+O2 O2 C2H2+O2 割嘴 氧流 预热火焰 割口 氧化物 气割过程

36. 2. 氧气切割金属材料必须具有的条件 （1） 金属材料的燃点必须低于其熔点 这是保证切割是在燃烧过程中进行的基本条件。否则，金属将先熔化，变为熔割过程，使割口过宽不整齐。 低碳钢燃点为1350℃，熔点为1500℃，很适合切割。随着含碳量的增加，燃点上升，熔点下降，大约含碳量超过0.7％后，燃点即高于熔点，所以，高碳钢不适合切割。铸铁燃点高于熔点，而且产生的SiO2粘度大，流动性差，切割气流很难把它吹除，所以切割困难。 （2）燃烧生成的金属氧化物的熔点，应低于金属本身的熔点，同时流动性要好 ， 若不具备这一条件，就会在表面形成固态氧化物，阻碍氧流与下层金属的接触，使切割过程不能正常运行。例如，铝的熔点为660℃，而Al2O3的熔点高达2050℃；铬的熔点是1550℃，而Cr2O3的熔点则为1990℃。所以，对不锈钢、铝就不能用氧气切割。 （3）金属燃烧时能放出大量的热，而且金属本身的导热性要低 这是为了保证下层金属有足够的预热程度，使切割过程能继续进行。 符合以上条件的有纯铁、低碳钢、中碳钢和普通低合金钢。而高碳钢、铸铁、高合金钢及铜、铝等有色金属及合金，均难以进行氧气切割，必须采用其他切割方法（如等离子弧切割）。

37. 五 安全操作要点 • ⑴ 放置氧气瓶必须平稳可靠，不得与其它气瓶混在一起，距离工作地点和其它火源应在5m以外；禁止撞击氧气瓶；严禁瓶口沾染油脂；防止爆晒，阀门或瓶口严禁火烤；氧气不可用尽，应留有0.1～0.2MPa的余压。 • ⑵ 乙炔瓶只能立放，瓶体表面的温度不得超过40℃ , 并严禁在漏气的情况下使用。使用压力不得超过1.47MPa，瓶内气体不得用尽，应根据环境温度留有0.05～0.30MPa。 • ⑶ 乙炔发生器 乙炔发生器应放在通风良好处，并设专人保管和使用；工作时严禁接近明火；工作地点要距乙炔发生器1mm以外；禁止敲击和碰撞乙炔发生器；夏天要防止爆晒，冬天要防止冻结；要定期检查和清洗。 • ⑷ 减压器 减压器开启时，应先旋入调节螺钉，再缓慢打开气瓶阀；停止工作时，也应先松开减压器调节螺钉，再关闭气瓶阀；用于氧气和乙炔的减压器不得换用；减压器上不得附有油脂。 • ⑸ 每个减压器只允许接一把焊炬；在操作前和操作过程中，要检查焊炬的射吸能力、乙炔或氧气导管是否漏气或堵塞；发生回火时，应迅速关闭乙炔阀，再关闭氧气阀，找出原因，采取措施；焊接时，必须穿戴规定的工作服、手套、脚盖和保护性眼镜。

38. 谢 谢！