焊接知识

焊接 焊接部分 目 录 TOC \o "1-3" \h \z 第一节 概 述 (指导老师用) 1 一、焊接 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 的分类 1 二、焊接方法的特点及应用 1 第二节 手工电弧焊 3 一、手弧焊的焊接过程 3 二、焊机 4 三、电焊条 7 四、手弧焊工艺 10 五、手弧焊的基本操作 15 六、焊接缺陷 18 七、电焊工安全技术守则 22 第三节 气 焊 23 一、概述 23 二、气焊设备 23 三、气焊火焰 26 四、气焊的焊丝与焊剂（焊粉） 28 五、气焊工艺与焊接规范 28 六、气焊基本操作 29 七、气焊气割安全技术守则 31 第四节 气 割 34 一、气割的原理及应用特点 34 二、割炬及气割过程 35 三、气割的工艺参数 36 四、气割的基本操作技术 36 五、气焊气割的注意事项 37 第一节 概 述 (指导老师用) 一、焊接方法的分类 焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料使焊件达到原子结合的一种加工方法。因此，焊接是一种重要的金属加工工艺，它能使分离的金属连接成不可拆卸的牢固整体。 焊接方法可分为三大类：熔化焊、压力焊和钎焊。 熔化焊是将焊接接头加热至熔化状态而不加压力的一类焊接方法，如电弧焊（手工电弧焊、埋弧自动焊等）、气焊、气体保护焊（氩弧焊、CO2气体保护焊等）、电渣焊和激光焊等。 压力焊是对焊件施加压力，加热或不加热的焊接方法，如电阻焊（点焊、缝焊、对焊）、摩擦焊和爆炸焊等。 钎焊是采用熔点比焊件金属低的钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料的熔点而焊件金属不熔化，利用毛细管作用使液态钎料填充接头间隙与母材原子相互扩散的焊接方法，如烙铁钎焊、火焰钎焊、电阻钎焊等。 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1-2 焊接方法分类 接 焊 钎 焊 压 力 焊 熔 化 焊 烙铁钎焊 火焰钎焊 电阻钎焊 真空钎焊 超声波钎焊 盐浴钎焊 摩擦焊 气压焊 冷压焊 超声波焊 爆炸焊 扩散焊 高频焊 电 阻 焊 电子束焊 激光焊 气体保护焊 等离子弧焊 电渣焊 铝热焊 电弧焊 气焊 点 焊 缝 焊 对 焊 凸 焊 氩气焊 C02 体保扩焊 埋弧自动焊 手工电弧焊 二、焊接方法的特点及应用 当今世界已大量应用焊接方法制造各种金属结构。焊接方法得到普遍的重视并获得迅速发展是因其有以下特点。 ⑴ 焊接工作方便、灵活、牢固。可以较方便地将不同形状与厚度的型材连接起来。可使铸、锻、冲、焊结合起来，获得铸一焊件、锻一焊件、冲一焊件、甚至铸一锻一焊件，从而使结构中不同种类和规格的材料应用得更合理。 ⑵ 可采用拼焊结构，使大型、复杂工件以小拼大、化繁为简。焊接与铆接相比，焊接具有节约金属、生产率高、质量优良、劳动条件好等优点，目前在生产中，大量铆接件已由焊接所取代。焊接连接刚性大，整体性好，在多数情况下焊接接头能达到与母材等强度，同时焊接容易保证气密性与水密性。 ⑶ 焊接工艺一般不需要大型、贵重的设备，因而设备投资少，投产快，容易适应不同批量结构的生产，更换产品方便。此外，焊接参数的电信号易于控制，容易实现自动化，焊接机械手和机器人，已用于工业部门，在国外已有无人焊接自动化车间。 ⑷ 焊接也存在一些问题，例如焊后零件不可拆，更换修理不方便；如果焊接工艺不当，焊接接头的组织和性能会变坏；焊后工件存在残余应力，会产生变形；容易形成各种焊接缺陷，增加应力集中，产生裂纹，引起脆断等。但是采取适当措施是可以防止和克服的。 焊接广泛应用于造船、车辆、桥梁、航空航天、建筑钢结构、重型机械、化工装备等工业部门；可制造机器零件和毛坯，如轧辊、飞轮、大型齿轮、电站设备的重要部件等；可联接电气导线和精细的电子线路；还可应用于新型陶瓷连接、非晶态金属合金焊接等。焊接的大量应用还是金属材料，尤其是钢材，占钢总产量60% 左右的钢材经各种形式的焊接而后投入使用，焊接还可用于修补铸、锻件的缺陷和磨损的机器零件。 图1-1所示为焊接接头的组成。图1-2为焊接缝各部分的名称。 (a) (b) 图1-1 熔焊焊接头的组成 a)对接头 b)搭接接头 1-熔焊金属 2-熔合区 3-热影响区 4-母材 图1-2 焊缝各部分名称 第二节 手工电弧焊 电弧焊是熔化焊中最基本的焊接方法，它也是在各种焊接方法中应用最普遍的焊接方法，其中最简单最常见的是使用电焊条的手工焊接，称为手工电弧焊或简称手弧焊。这种方法设备简单，灵活方便，尤其适于结构形状复杂、焊缝短或弯曲的焊件和各种不同空间位置的焊缝焊接。 一、手弧焊的焊接过程 首先将电焊机的输出端两极分别与焊件和焊钳连接，如图2-1所示。再用焊钳夹持电焊条。焊接时在焊条与焊 件之间引出电弧，高温电弧 将焊条端头与焊件局部熔化 而形成熔池。然后，熔池迅 速冷却、凝固形成焊缝，促 使分离的两块焊件牢固地连 接成一整体。焊条的药皮熔 化后形成熔渣覆盖在熔池上， 熔渣冷却后形成渣壳依旧覆 盖并保护在焊缝上。最后将 渣壳清除掉，焊接接头的工 作就此完成。 （1）电弧 手弧焊其熔化的热源是电 弧，即当焊条与焊件瞬时接触 时，发生短路，强大的短路电 流流经少数几个接触点，致使 接触处温度急剧升高并熔化， 甚至部分发生蒸发。当焊条迅 速提起2～4mm时，焊条端头 的温度已升得很高，在两电极 间的电场作用下，产生了热电子发射。飞速的电子撞击焊条端头与焊件间的空气，使这层空气电离成正离子和负离子。电子和负离子流向正极，正离子流向负极。这些带电质点的定向运动在两极之间的气体间隙内产生电流，形成强烈持久的放电现象，即电弧。空气在一般情况下是不导电的，因此人是自由自在的，但是在一定条件下也会导电，例如在雷雨天，当一部分云层与另一部分云层之间或云层与大地之间有极高的电压时，二者之间的空气就会导电并发生弧光，这就是我们常看到的闪电现象。同样，在电气设备中的两个电极之间（正负两极）也有一定的空气间隙，它在一定的电压情况下也能导电（即通过电流）而产生弧光。由此可知，在焊条与焊件之间的空气产生了电弧就能更容易加以理解。 （2）极性 焊接电弧是由阴极、弧柱和阳极三个部分组成。如图2-2所示。弧柱呈锥形，弧柱四周被弧焰所包围。电弧产生的热量比 较集中，金属电极产生的热量温度为 3000～3800℃， 但弧柱中心的温度可 达6000℃，因此电弧焊多用于厚度在 3mm以上的焊件。在使用直流电焊机 时，电弧的极性是固定的，即有正极 （阳极）和负极（阴极）之分；而使 用交流电焊机时，由于电源周期性地 图2-2 电弧的组成 改变极性，故无固定的正负极，焊条和焊件两极上的温度及热量分布趋于一致。 二、焊机 手弧焊的主要设备是弧焊机，简称为电焊机。电焊机是焊接电弧的电源。电焊机按所提供的焊接电流种类不同可分为交流电焊机和直流电焊机两类。 我国电焊机的型号采用汉语拼音字母和阿拉伯数字来表示，其型号的编制次序及含义如下（方框代表字母代号；表示数字）。 × × × 使用环境：T热带用； TH湿热带用； TA亚热带用； G高原用 改进序号 基本规格（额定电流） 系列品种序号 附加特徵（G硅整流；X硒整流） 小类名称（X下降特性；P平特性） 大类名称：A弧焊发电机（直流）； B弧焊变压器（交流）；Z弧焊整流器 1.交流电焊机 交流电焊机又称弧焊变压器，是一种特殊的降压变压器，它是由降压变压器、阻抗调节器、手柄和焊接电弧等组成。为了使焊接顺利进行，这种变压器电源能按焊接过程的需要而具有如下特点： 1)具有陡降的特性 一般的用电设备都要求电源的电压不随负载的变化而变化，其电压是恒定的，如为380V（单相）或220V。虽然接入焊接变压 器的电压是一定的，如为380V或220V， 但通过这种变压器后所输出的电压可随输出 电流（负载）的变化而变化，且电压随负载 增大而迅速降低，此称为陡降特性或称下降 特性，如图2-3所示。这就适应了焊接所需 各种的电压要求： 1​ 初级电压：即接入电焊机的外电压。 由于弧焊变压器初级线圈两端要求的电压为 单项380V， 因此一般交流电焊机接入电网 的电压为单项380V。 2​ 零电压：为了保证焊接过程频繁短 路（焊条与焊件接触）时，要求电压能自动降至趋近于零，以限制短路电流不致无限增 大而烧毁电源。 3​ 空载电压：为了满足引弧与安全的需要，空载（焊接）时，要求空载电压约为 60 ～80V，这既能顺利起弧，又对人身比较安全。 ④ 工作电压：焊接起弧以后，要求电压能自动下降到电弧正常工作所需的电压，即为工作电压，约为20～40 V，此电压也为安全电压。 ⑤ 电弧电压：即电弧两端的电压，此电压是在工作电压的范围内。焊接时，电弧的长短会发生变化：电弧长度长，电弧电压应高些；电弧长度短，则电弧电压应低些。因此，弧焊变压器应适应电弧长度的变化而保证电弧的稳定。 ⑵ 具有焊接电流的可调节性 为了适应不同材料和板厚的焊接要求，焊接电流能从几十安培调到几百安培，并可根据工件的厚度和所用焊条直径的大小任意调节所需的电流值。电流的调节一般分为两级：一级是粗调，常用改变输出线头的接法（Ⅰ位置连接或Ⅱ位置连接），从而改变内部线圈的圈数来实现电流大范围的调节，粗调时应在切断电源的情况下进行，以防止触电伤害；另一级是细调，常用改变电焊机内“可动铁芯”（动铁芯式）或“可动线圈”（动圈式）的位置来达到所需电流值，细调节的操作是通过旋转手柄来实现的，当手柄逆时针旋转时电流值增大，手柄顺时针旋转时电流减小，细调节应在空载状态下进行。各种型号的电焊机粗调与细调的范围，可查阅标牌上的说明。图2-4为BX3-300型交流弧焊机；图2-5为BX3-300型结构。 图2-4为BX3-300型交流弧焊机 图2-5为BX3-300型结构示意图 常用的交流电焊机型号有：BX3～300、BX1～330、BX1～400、BX3～500等。实习中使用的型号有BX3～300，其型号含义如下： B X 3 300 额定电流的安培数 系列品种序号：3-动线圈式（1-动铁芯式） 下降特性电源 弧焊变压器 BX3～300交流电焊机电流的粗调范围：在接线Ⅰ位置为40～125A；在接线Ⅱ位置为120～400A。 交流电焊机结构简单，价格便宜，噪音小，使用可靠，维修方便，但电弧稳定性较差，有些种类的焊条使用受到限制。在我国交流电焊机使用非常广泛。优先选用交流电焊机主要适于使用酸性焊条焊接各种黑色金属的手工电弧焊工艺；对短小焊缝、不规则焊缝比较适宜；另外还可作为铝合金交流钨极氩弧焊、埋弧自动焊及半自动焊的焊接电源。 2.整流器式电焊机 整流式直流电焊机（图2-6），又称弧焊整流器或整流焊机。 整流弧焊机是由交流变压器、整流器、磁饱和电抗器、输出电抗器以及控制系统等组成。其中整流器是由大功率硅整流元件构成，它是将电流由交流变为直流供焊接使用。磁饱和电抗器相当一个很大的电感，使电源获得下降特性。焊接电流的调节是通过电流控制器来改变磁饱和电抗器控制绕组中直流电的大小。整流弧焊机的输入端电压一般为单相220V 、380V 或三相380V；空载电压一般为60～90V；工作电压一般为 25～40V。 常用的整流弧机型号有ZXG～300、ZXG～500等，其含义举例如下： Z X G 300 额定电流的安培数 硅整流式 下降特性电源 弧焊整流器 在直流电焊机中，电弧有固定的极性，而且 两极的热量高低是不相同的：阳极产生的电弧热 量较多约占42%；阴极为38%；弧柱为20%。 因此，在使用直流电焊机时，有两种接法，如图 2-7所示。 ⑴ 正接法 当焊件是厚板时，由于局部加热 熔化所需的热量比较多，焊件应接电焊机的正极 （阳极）；而电焊条接电焊机的负极（阴极）。这 种接法称为正接法。 ⑵ 反接法 当焊件不需要强烈加热时，例如 堆焊或对铸铁、高碳钢、有色金属以及薄板件等， 图2-6 整流器式直流电焊机 焊件应接负极（阴极），而电焊条接正极（阳极），这种接法称为反接法。但在使用碱性焊条时，均采用直流反接法。 (a) (b) 图2-7 直流甩弧焊的正接与反接 a)正接法 b)反接法 整流弧焊机是一种优良的电弧焊电源，由于电流方向不随时间的变化而变化，因此电弧燃烧稳定，运行使用可靠，有利于掌握和提高焊接质量。另外，维修也方便以及噪音较小等优点，是我国手弧焊机发展的方向。直流电焊机的适用范围与交流电焊机类同。在大型船舶上，经常用直流电焊机对一些易损机件、管路等进行修补和堆焊。 三、电焊条 电焊条（简称焊条）是涂有药皮的供手弧焊用的熔化电极。 1.焊条的组成和作用 焊条是由焊芯和药皮两部分组成(图2-8)。 ⑴ 焊芯 焊芯是焊条内的金属丝。它的作用有两个： ①起到电极的作用。即传导电流，产生电弧。 ②形成焊缝金属。焊芯熔化后，其液滴过渡到熔池中作为填充金属，并与熔化的母材熔合后，经冷凝成为焊缝金属。 图2-8 焊条的纵截面 1-​ 焊芯 2-药皮 3-焊条夹持端 2-​ d-焊条直径 L-焊条长度 为了保证焊缝金属具有良好的塑性、韧性和减少产生裂纹的倾向，焊芯是经特殊冶炼的焊条钢拉拔制成，它与普通钢材的主要区别在于具有低碳、低硫和低磷。 焊芯牌号的标法与普通钢材的标法相同，如常用的焊芯牌号有H08、H08A、H08SiMn等。在这些牌号中的含意是：“H”是“焊”字汉语拼音首字母，读音为“焊”，表示焊接用实芯焊丝；其后的数字表示含碳量，如“08”表示含碳量为0.08 % 左右；再其后则表示质量和所含化学元素，如“A”（读音为高），则表示含硫、磷较低的高级优质钢，又如“SiMn”则表示含硅与锰的元素均小于1%（若大于1% 的元素则标出数字）。 焊条的直径是焊条规格的主要参数，它是由焊芯的直径来表示的。常用的焊条直径有2～6 mm，长度为250～450 mm。一般细直径的焊条较短，粗焊条则较长。表2-1是其部分规格。 表2-1 焊条直径和长度规格 焊条直径 2.0 2.5 3.2 4.0 5.0 5.8 焊条长度 250 250 350 350 400 400 400 300 300 400 450 450 450 ⑵ 药皮 药皮是压涂在焊芯上的涂料层。它是由矿石粉、有机物粉、铁合金粉和粘结剂等原料按一定比例配制而成。药皮的主要作用有三个： ① 改善焊条的焊接工艺性能：容易引燃电弧、稳定电弧燃烧，并减少飞溅等。 ② 机械保护作用：药皮熔化后造成气体和熔渣，隔绝空气，保护熔池和焊条熔化后形成的熔滴不受空气的侵入。 ③ 冶金处理作用：去除有害元素（氧、氢、硫、磷），添加有用的合金元素，改善焊缝质量。 4.焊条的分类、型号及牌号 ⑴ 焊条的分类 焊条的品种繁多，有如下分类方法： ① 按用途进行分类 我国现行的新国标按用途分为八大类型：碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、铸铁焊条及焊丝、镍及镍合金焊条、铜及铜合金焊条和铝及铝合金焊条。 ② 按药皮熔化成的熔渣化学性质分类 将焊条分为酸性焊条和碱性焊条两大类。 ③ 按焊接工艺及冶金性能要求、焊条的药皮类型来分类 将焊件分为十大类，如氧化钛型、钛钙型、低氢钾型、低氢钠型等。 5.焊条的型号 焊条型号是以焊条国家标准为依据，反映焊条主要特性的一种表示方法。现以碳钢焊条其型号编制方法为：字母“E”表示焊条；E后的前两位数字表示熔敷金属抗拉强度的最小值，单位为Mpa（原用Kgf/mm2= 9.81Mpa）；第三位数字表示焊条的焊接位置，若为“0”及“1”则表示焊条适用于全位置焊接（即可进行平、立、仰、横焊），“2”表示焊条适用于平焊及平角焊，“4”表示焊条适用于向下立焊；第三位和第四位数字组合时表示药皮类型及焊接电流种类，如为“03”表示钛钙型药皮、交直流正反接，又如“15”表示低氢钠型、直流反接。现举一例“E4315”： E 43 1 5 表示焊条药皮为低氢钠型，可采用直流反接焊接 表示焊条适用于全位置焊接 表示焊缝金属，抗拉强度的最小值43 Kgf/mm2（420 Mpa） 表示焊条 6.焊条的牌号 焊条牌号是指除焊条国家标准的焊条型号外，考虑到国内各行业对原部标的焊条牌号印象较深。因此仍保留了原焊条分十大类的牌号名称，其编制方法为：每类电焊条的第一个大写汉语特征字母表示该焊条的类别，例如J（或“结”）代表结构钢焊条（包括 J 42 2 酸性焊条钛钙型，交直流两用（若为1、3、4、5均为酸焊条； 若为6、7均为碱性焊条） 焊缝金属抗拉强度不小于42 Kgf/mm2（412 Mpa） 结构钢焊条 碳钢和低合金钢）、A代表奥氏体铬镍不锈钢焊条等；特征字母后面有三位数字，其中前两位数字在不同类别焊条中的含义是不同的，对于结构钢焊条而言，此两位数字表示焊缝金属最低的抗拉强度，单位是Kgf/mm2；第三位数字均表示焊条药皮类型和焊接电源要求。现举一例“J422”（相当于国标焊条型号E4303）： 两种常用碳钢焊条型号和其相应的原牌号如表2-2 表2-2 两种常用碳钢焊条 型号 原牌号 药皮类型 焊接位置 电流种类 E4303 结422 钛钙型 全位置 交流、直流 E5015 结507 低氢钠型 全位置 直流反接 7.酸性焊条与碱性焊条 在熔渣中酸性氧化物（如SiO2）比碱性氧化物（如CaO）多的一种焊条则称为酸性焊条。酸性焊条应用广泛，适用于交直流电焊机，焊接工艺性能好，对锈、水、油污等产生气孔的因素敏感性小，但添加给焊缝的合金元素少，焊缝的力学性能差，特别是冲击韧性较差，容易产生热裂缝。酸性焊条的熔渣色黑而发亮。酸性焊条主要用于受力不复杂以及较经济的一般结构的低碳钢和相应强度等级的低合金钢的焊接。 在熔渣中的碱性氧化物比酸性氧化物多，这种焊条称为碱性焊条。或称低氢型焊条。碱性焊条一般用于直流电焊机，常用反接法，只有在药皮中加入钠、钾等元素起到稳弧作用，才适于交直流电源两用。碱性焊条脱硫、脱磷能力强，焊缝金属具有良好的抗裂性和高的冲击韧性，这是因为药皮中含有大理石CaCO3和莹石CaF2，在焊接的高温下：大理石分解产生的CO2起到良好的保护熔池的气体；高温分解出来的CaO能去硫，故抗热裂性好；药皮中的莹石能夺取H形成HF逸出，使焊缝区域含氢量减少，故抗冷裂性也好；渣中的碱性氧化物，具有脱硫、脱磷和脱氧，使焊缝金属夹渣少。碱性焊条主要适用于承受动载荷重要结构的低碳钢以及低合金钢、合金钢的焊接。碱性焊条的工艺性能差，对锈、水、油污等产生气孔因素的敏感性大，焊前必须做好清理工作。使用碱性焊条焊接时，会产生有毒气体（氟），必须注意通风。另外碱性焊条熔渣的脱渣性差、焊缝成形美观不如酸性焊条，且对焊条烘烤要求严格。碱性焊条的熔渣呈棕色而发暗。 焊条是酸性还是碱性通常说明书上都有说明。若一时难以区别，可以观察焊条的端部焊芯表面的颜色，碱性焊条的端部往往呈烤蓝色，而酸性焊条则没有。另外，从熔渣的颜色上也可以认别：碱性焊条熔渣的背面呈乌黑色，渣壳较致密；酸性焊条熔渣的背面呈黑亮色，渣壳较疏松、多孔。当用交流电焊机施焊时，电弧稳定的是酸性焊条。 四、手弧焊工艺 1.焊接接头与坡口型式 ⑴ 焊接接头 焊接接头是指用焊接方法把两部分金属连接起来的连接部分，它包括焊缝、熔合区和热影响区。焊缝是焊接接头的一部分，焊缝的形式是由焊接接头的形式来决定的。根据焊件厚度、结构形状和使用条件的不同，最基本的焊接接头形式有四种： ① 对接接头 即对接接头焊缝，简称对接。图2-9a所示。 ② 角接接头 即角接接头焊缝，简称角接。图2-9b所示。 ③ T形接头 即T形接头焊缝，简称丁字接。图2-9c所示。 ④ 搭接接头 即搭接接头焊缝，简称搭接。图2-9d所示。 对接接头受力比较均匀，使用最多，重要的受力焊缝应尽量选用。 图2-9 焊接接头型式和坡口型式 a)对接接头 b)角接接头 c)T形接头 d)搭接接头 ⑵ 坡口型式 焊接前把两焊件间的待焊处加工成所需的几何形状称为坡口，俗称开坡口。坡口的作用是为了保证电弧能深入焊缝根部，使根部能焊透，以便清除熔渣，以获得较好的焊缝成形和保证焊缝质量。 选择坡口型式时，应考虑如下问题：是否能保证焊缝焊透；坡口形式是否容易加工，应尽可能提高劳动生产率、节省焊条；焊后变形量尽可能小等。 常用的坡口型式有：I形、U形、V形、K形和X形等。如图2-10所示。 当焊接薄工件时，在接头处留出一定间隙，即能保证焊透，此为正边坡口；对于大于6mm的较厚工件，则需开出坡口；搭接接头则不需开坡口。 图2-10 对接接头的不同坡口形式 a)I形坡口 b)带纯边V形坡口 c)带纯边X形坡口 d)带纯边U形坡口 e)带钝边双U形坡口 2.焊接的空间位置 图2-11 焊接位置 a)对接 b)角接 焊缝在结构上的位置不同时，对施焊的难易程度影响很大，从而也影响了焊接质量和生产率。图2-11所示为对接与角接焊接空间位置。一般把焊缝按空间位置的不同分为四类：平焊、立焊、横焊和仰焊。其中平焊操作方便，劳动强度小，焊接液滴不会外流，飞溅较少，易于保证质量，是最理想的操作空间位置，应尽可能地采用。立焊和横焊焊接液滴有下流倾向，不易操作，而仰焊位置最差，液滴易万滴，操作难度大，不易保证质量。所以应尽可能安排在平焊位置施焊。 3.焊接规范参数的选择 焊接规范是指焊接过程中工艺参数值，要获得质量优良的焊接接头，就必须合理地选择焊接工艺参数。工艺参数有：焊接电流；电源种类和极性；焊接速度、道数、层数；焊条直径；焊缝的长度、宽度、厚度和弧长等。其中焊接电流是最重要的工艺参数，它直接影响焊接接头质量和生产率，其次是焊条直径、焊接速度和焊接层数等。 ⑴ 焊条直径与焊接电流的选择 手弧焊工艺参数的选择一般是先根据工件厚度选择焊条直径，然后根据焊条直径选择焊接电流。 焊接电流的选择一般参考下列经验公式： 式中 Ⅰ—— 焊接电流（A） d —— 焊条直径（mm） 按此式选择的焊接电流只是一个大概的数值，实际工作时还要根据工件厚度、接头型式、焊接位置、焊接种类、焊工技术等因素，通过试焊调整和确定。还可以考虑如下因素来决定电流的大小： ① 焊件传热快时，使用电流要小；回路电阻高时，使用电流要大。 ② 如焊条直径不变，厚钢板比薄钢板的电流要大。 ③ 立焊与仰焊的电流，要比平焊小15 –20%；角焊电流要比平焊电流大。 ④ 快速焊接电流要大于一般焊速电流。 在焊接过程中也可根据下列情况粗略判断电流的大小：若电弧声很大，弧光很强，焊条有较大的爆裂声，熔化金属飞溅多，焊条熔化很快并且过于发热发红、熔池过大，药皮成块状脱落，焊缝下陷甚至烧穿等，都说明电流过大。 在焊接低碳钢时，工件厚度与焊条直径，焊条直径与焊接电流的对应值可参考下表。 表2-3 低碳钢焊接电流、焊条直径的选择 工件厚度δ/mm 2 3 4 ～8 8～12 焊条直径d /mm 1.6～2 2.5～3.2 3.2～4 4～5 焊接电流I /A 55～60 100～130 160～210 220～280 ⑵ 焊接速度的选择 焊接速度是指单位时间里完成的焊缝长度。它对焊缝质量影响也很大。焊接速度过快，易产生焊缝的熔深浅、焊缝宽度小，甚至可能产生夹渣和焊不透的缺陷；焊接速度慢，焊缝熔深较深、焊缝宽度增加，特别是薄件易烧穿。手弧焊时，焊接速度由焊工凭经验掌握，一般在保证焊透的情况下，应尽可能增加焊接速度。 ⑶ 焊弧长度的选择 焊弧长度是指焊接电弧的长度。电弧过长，燃烧不稳定，熔深减小，空气易侵入熔池产生缺陷。电弧长度超过焊条直径者为长弧，反之为短弧。因此，操作时尽量采用短弧才能保证焊接质量，即弧长L = 0.5～1d（mm）。一般多为2～mm。 所用焊接工艺参数是否正确，不但影响焊缝成形（图2-12），而且影响焊接质量。 图2-12 电流、焊速、弧长对焊缝形状的影响 a)电流、焊速合适 b)电流太小 c)电流太大 d)焊烟太慢 e)焊速太快 f)电弧太长 1-弧坑 2-焊波 ⑷ 焊缝层数的选择 焊缝的层数需根据焊件的厚薄、焊 件尺寸大小以及焊缝位置来决定。从提 高生产率角度出发，焊缝的层数最好少 一些。图2-13所示为焊接工字梁时几种 接头型式和空间位置的实例。在进行多 层焊时，第一层焊道所采用的焊条直径 不宜过大，过大会造成电弧过长，且不 能焊透，因此第一层焊道应采用直径为 3～4mm的焊条，以后各层可以根据焊 图2-13 工字梁的接头型式和焊接位置 件厚度，选用较大直径的焊条。 五、手弧焊的基本操作 1.焊接接头处的清理 焊接前接头处应除尽铁锈、油污，以便于引弧、稳弧和保证焊缝质量。除锈要求不高时，可用钢丝刷；要求高时，应采用砂轮打磨。 2.操作姿势 以对接和丁字形接头的平焊从左向右进行操作为例，图2-14所示。 操作者应位于焊缝前进方向的右侧；左手持面罩，右手握焊钳；左肘放在左膝上，以控制身体上部不作向下跟进动作；大臂必须离开肋部，不要有依托，应伸展自由。 (a) (b) 图2-14 焊接时的操作姿势 a)平焊 b)立焊 3.引弧 引弧就是使焊条与焊件之间产生稳定的电弧，以加热焊条和焊件进行焊接。常用的引弧方法有划擦法和敲击法两种。如 图2-15所示。 焊接时将焊条端部与 焊件表面通过划擦或轻敲后迅速将焊 条提起2～4mm距离，电弧即被引燃。 若焊条提起距离太高，则电弧立即熄 灭；若焊条与焊件接触时间太长，就 会粘条，这时可左右摆动拉开焊条重 (a) (b) 新引弧；若焊条与焊件经接触而未起 弧，往往是焊条端部有药皮等妨碍了 导电，这时就应将这些绝缘物清除，直到露出焊芯金属表面。两种引弧方法的原理是短路热电子发射引燃。划擦法像划火柴那样使焊条摩擦焊件，不易粘条，便于掌握，但易损坏焊件表面，特别是位置狭窄或焊件表面不允许损伤时，不如敲击法好。一般碱性焊条常用划擦法引弧，而酸性焊条两种引弧方法皆可。 焊接时，一般选择焊缝前端10～20mm处作为引弧的起点。对焊接表面要求很光滑的焊件，可以另外引用引弧板引弧。如果焊件厚薄不一致、高低不平、间隙不相等，则应在薄件上引弧向厚件施焊，从大间隙处引弧向小间隙处施焊，由低的焊件引弧向高的焊件处施焊。 4.运条 焊条的操作运动简称为运条。焊条的操作运动实际上是一种合成运动，即焊条同时完成的三个基本动作是：焊条的前移运动；焊条向熔池的送进运动；焊条的横向摆动。图2-15为运条的基本动作。 图2-15 运条的基本动作 图2-16 平焊的焊条角度 1-向下送进 2-沿焊接方向移动 3-横向摆动 ⑴ 焊条的前移运动 焊条前移运动的速度称为焊接速度。握持焊条前移时，首先应掌握好焊条与焊件之间的角度。各种焊接接头在空间的位置不同，其角度有所不同。平焊时，焊条应向前倾斜70～80°(图2-16)，即焊条在纵向平面内，与正在进行焊接的一点上垂直于焊缝轴线的垂线，向前所成的夹角。此夹角影响填充金属的熔敷状态、熔化的均匀性及焊缝外形、能避免咬边与夹渣、有利于气流把熔渣吹后覆盖焊缝表面以及对焊件有预热和提高焊接速度等作用。 ⑵ 焊条的送进运动 送进运动是沿焊件的轴线向 焊件方向的下移运动。维持电弧是靠焊条均匀的送进， 以逐渐补偿焊条端部的熔化过渡到熔池内。进给运动 应使电弧保持适当长度，以便稳定燃烧。 ⑶ 焊条的摆动 是指焊条在焊缝宽度方向上的 横向运动，其目的是为了加宽焊缝，并使接头达到 足够的熔深，同时可延缓熔池金属的冷却结晶时间， 有利于熔渣和气体浮出。焊缝的宽度和深度之比称 为“宽深比”，窄而深的焊缝易出现夹渣和气孔。手 弧焊的“宽深比”为2～3。焊条摆动幅度越大，焊缝 就越宽。焊接薄板时，不必过大摆动甚至直线运动 图2-17 运条方法 即可，这时的焊缝宽度为焊条直径的0.8～1.5倍；焊接较厚的焊件，需摆动运条，焊缝宽度可达直径的3～5倍。根据焊缝在空间的位置不同，摆动运条方法的种类有：直线形、左右形、往复直线形、锯齿形、月牙形、三角形、圆圈形和八字形等。如图2-17所示。 综上所述，当引弧后运条时，要掌握好焊条角度、电弧长度和焊接速度。同时要注意：电流要合适、焊条要对正、电弧要低、焊速不要快、力求均匀。 4.灭弧（熄弧） 在焊接过程中，电弧的熄灭是不可避免的。灭弧不好，会形成很浅的熔池，焊缝金属的密度和强度差，因此最易形成裂纹、气孔和夹渣等缺陷。灭弧时将焊条端部逐渐往坡口斜角方向拉，同时逐渐抬高电弧，以缩小熔池，减小金属量及热量，使灭弧处不致产生裂纹气孔等。灭弧时堆高弧坑的焊缝金属使熔池饱满地过渡，焊好后，锉去或铲去多余部分。灭弧操作方法有多种，如图2-18所示。其一是将焊条运条至接头的尾部，焊成稍薄的熔敷金属，将焊条运条方向反过来，然后将焊条拉起来灭弧；其二是将焊条握住不动一定时间，填好弧坑然后拉起来灭弧。 (a) (b) 图2-18 灭弧 a)在焊道外侧灭弧 b)在焊道上灭弧 5.焊缝的起头、连接和收尾 ⑴ 焊缝的起头 焊缝的起头是指刚开始焊接的部分。在一般情况下，因为焊件在未焊时温度低，引弧后常不能迅速使温度升高，所 以这部分熔深较浅，使焊缝强度减弱。为此，应 在起弧后先将电弧稍拉长，以利于对端头进行必 要的预热，然后适当缩短弧长进行正常焊接。如 图2-19所示。 ⑵ 焊缝的连接 手弧焊时，由于受焊条长度 的限制，不可能一根焊条完成一条焊缝，因而出 图2-19 焊缝的起头 现了两段焊缝前后之间连接的问题。应使后焊的焊缝和先焊的焊缝均匀连接，避免产生连接处过高、脱节和宽窄不一的缺陷。常用的连接方式有以下几种。 ①后焊焊缝的起头与先焊焊缝的结尾相接； ②后焊焊缝的起头与先焊焊缝的起头相接； ③后焊焊缝的结尾与先焊焊缝的结尾相接。如图2-20所示。 ⑶ 焊缝的收尾 是指一条焊缝焊完 后，应把收尾处的弧坑填满。当一条焊 缝结尾时，如果熄弧动作不当，则会形 成比母材低的弧坑，从而使焊缝强度降 低，并形成裂纹。碱性焊条因熄弧不当 而引起的弧坑中常伴有气孔出现，所以 不允许有弧坑出现。因此，必须正确掌 握焊段的收尾工作，一般收尾动作有如 下几种。 1​ 划圈收尾法 电弧在焊段收尾 处作圆圈运动，直到弧坑填满再拉断电 弧。此方法最宜用于厚板焊接中。 ② 反复填补法 在焊段收尾处，在较短时间内，电弧反复熄灭和点燃数次，直到弧坑填满。此方法多用于薄板和多层焊的底层焊中。 ③ 后移收尾法 电弧在焊段收尾处停住，同时改变焊条的方向，由位置1移至位置2，待弧坑填满后，再稍稍后移至位置3，然后慢慢拉断电弧。如图2-21所示。此方法对碱性焊条较为适宜。 (a) (b) 图2-21 焊段收尾方法 a)划圈收尾法 b)后移收尾法 六、焊接缺陷 所谓焊接缺陷，就是使焊接接头金属性能变坏。焊接缺陷可分为外部缺陷与内部缺陷两大类。外部缺陷可用肉眼或简单测量方法就可检查出来；内部缺陷是用眼和外部检查不出来的缺陷。 1.外部缺陷 ⑴ 焊缝外形尺寸不符合要求 表现为焊缝表面高低不平，焊波粗劣；焊道宽度不均匀，焊缝时宽时窄；焊缝的加强过高或过低；焊缝成形不良等。图2-22所示。这些问题不仅使焊缝成形难看，还会影响焊缝与母材的结合，造成应力集中或不能保证接头强度，影响结构的安全使用。主要原因是：焊接坡口角度不当或装配间隙不均匀；焊接电流过大或过小；焊条角度不合适及运条速度不均匀等。 图2-22 焊缝尺寸不符合要求 a)高低不平、宽窄不齐 b)单边 c)余高过高 d)余高过低 ⑵ 焊瘤 在焊接过程中，熔化金属流敷在未熔化的母材上，或凝固在焊缝上所形成的金属瘤称为焊瘤，也称满溢。焊瘤下面常有未焊透缺陷，易造成应力集中，又影响焊缝外观。管道内的焊瘤还会减小有效截面，甚至造成堵塞。主要原因是焊接电源波动太大，电弧过长，焊速太慢，焊件装配间隙太大，运条不当，操作不熟练等。 (a) (b) (c) (d) 图2-23 焊瘤 a)横焊时 b)搭接角焊时 c)T接角焊时 d)堆焊时 ⑶ 咬边 焊缝的边缘被电弧而造成的沟槽或凹陷称为咬边，也称咬肉。如图2-24所示。这使母材有效截面减少，因此不仅减弱了焊接接头强度，而且容易造成应力集中，承载后可能在此处产生裂纹。特别重要的焊件不允许存在咬边。承受动载荷的焊件，母材的咬边深度不得大于0.5mm。承受静载荷的焊件也不得大于1mm。主要原因是：平焊时，焊接电流过大，电弧过长或运条速度不合适；角焊时，焊条角度或电弧长度不当。 图2-24 咬边 图2-25 弧坑 ⑷ 弧坑 在焊缝末端或焊缝接头处，低于母材表面的局部凹坑称为弧坑。图2-25所示。它不仅使该处焊缝的强度严重减弱，而且弧坑内容产生气孔、夹渣或微小裂纹。所以在熄弧时一定要填满弧坑，使焊缝高于母材。 ⑸表面气孔 它是由于焊缝液体金属中熔解的气体在冷却和结晶时来不及析出而残留下来所形成的空穴。图2-26所示。气孔可分为密集气孔、条虫状气孔和针状气孔等；气孔分布可以是均匀的密集的和单个的。有的气孔可露在焊缝表面，即称表面气孔或称外气孔；有的则隐藏于焊缝金属内部，即称为内气孔。气孔对强度、塑性有影响，且破坏焊缝金属的连续性，降低了结构的密封性。有些气密性要求高的结构是不允许存在气孔的。 图2-26 气孔 a)表面气孔 b)内气孔 c)圆形气孔 d)椭圆气孔 e)链状气孔 f)蜂窝状气孔 ⑹烧穿 在焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出形成穿孔的缺陷。如图2-26所示。烧穿使该处焊缝强度显著减小，也影响外观，必须避免。主要原因是焊接电流过大、焊接速度过慢和焊件间隙过大。 图2-27 烧穿 ⑺ 表面裂纹 它是焊接裂纹的一种，即焊接接头表面局部地区的结合遭受破坏形成的。它具有尖锐的缺口和大的长宽比，在焊件工作中会扩大，甚至可使结构突然断裂，是接头中最危险的缺陷，一般不允许存在。图2-28所示。 (a) (b) (c) 图2-28表面裂纹 a)纵向裂纹 b)横向裂纹 c)弧坑裂纹 ⑻ 变形 这种缺陷表现为焊接结构的接头变形和翘曲超过了产品允许的范围。常见的焊接变形有角变形、弯曲变形、波浪形变形和扭曲变形等。图2-29所示。主要原因是对焊件进行了局部地不均匀加热的结果。 图2-29 焊接变形的基本形式 a)收缩变形 b)角变形 c)弯曲弯形 d扭曲变形 f)波浪变形 2.内部缺陷 焊缝接头内部缺陷以裂纹、未焊透、夹渣、未熔合、气孔、接头金属组织缺陷（如铸造组织、过热组织、偏析、层化、疏松、微观裂纹、非金属夹杂物等）的形成表现出来，它们会严重降低焊缝的承载能力。 ⑴ 未熔合 手弧焊时，焊道与母材之间或焊 道之间未完全熔化结合的部分。主要原因是层道 清渣不干净，焊接电流太小，焊条偏心，焊条摆 动幅度太窄等。 ⑵ 未焊透 焊接时接头的根部未完全熔透 的现象称为未焊透。产生未焊透的部位往往也存 在夹渣，连续性的未焊透是一种极危险的缺陷， 在大部分结构中是不允许存在的。图2-30所示。 主要原因是：焊接电流太小，焊接速度太快，坡 口角度太小，钝边太大，间隙太小，焊条角度不 当，焊件有厚的锈皮和熔渣等。 ⑶ 夹渣 焊后残留在焊缝中的熔渣称为夹渣。如图2-31所示。夹渣会降低焊缝的 图2-31 夹渣类型 强度，在某些结构中，在保证强度和致密性的条件下，也允许存在一定尺寸和数量的夹渣。主要原因有：接头边缘未清理干净，坡口太小，焊条直径太粗，焊接电流过小，焊条角度和运条方法不当，焊缝冷却速度过快熔渣来不及上浮等。 ⑷ 微观裂纹 在显微镜下才能观察到的裂纹称为微观裂纹。它往往会造成预料不到的重大事故，因此比表面裂纹具有更大的危险性，必须充分重视。 七、电焊工安全技术守则 1. 工作前应首先检查电焊机及焊台是否牢固接地，清除工作场地的棉纱、汽油等易燃物品。工作时要穿绝缘鞋和干燥工作服，戴绝缘手套，操作者应站在绝缘橡胶板上进行操作以防触电。 2. 开动电焊机时，先闭合电源闸刀，然后启动电焊机电焊电钮。停机时先关电焊机，再拉电源闸刀。正在焊接时，不要切割电源或调节电流，电源接通后不要任意移动焊机。焊机不能在负荷下长期使用，并应放在干燥的地方。禁止用铜丝代替保险丝。 3. 电焊钳手柄应可靠绝缘，若有损坏应事先修理或更换。电焊钳应轻取轻放，不得将焊钳置于焊台上，以防短接起弧。 4. 电焊时必须戴上防护面罩，不准用眼睛直视电弧，以防强烈的弧光刺伤眼睛。如有眼睛疼痛、发热流泪、皮肤发痒等感觉，可用湿毛巾敷在眼上，但不能用肥皂水洗。焊接时人应站在上风位置。 5. 焊接时，手不能同时接触两个电极，以免发生触电危险。工作时，不要随意挥动焊条，若焊机及焊钳发热，应稍休息一下再工作。焊后的工件和焊条头不能乱丢，热件不要用手摸，大件要放稳。 6. 用榔头敲除焊渣时，不得朝向面部，以防飞出的焊渣烫伤眼睛和面部。应从侧面轻击，并用戴绝缘手套的左手遮挡飞溅的焊渣。 7. 实习操作中，若遇有意外情况，应立即报告指导老师，不准擅自慌忙乱动。 8. 实习完毕要认真清理现场，清除火星和燃烧火种，打扫场地，整理焊件、工具及用品。 第三节 气 焊 一、概述 气焊是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧后产生的高温对金属材料进行焊接的。如图3-1所示。在较长的一个时期内，气焊曾被 机器制造业与维修行业普遍采用，但近四十余 年来，由于惰性和活性气体保护电弧焊的发展， 气焊越来越受到这些新技术的替代，其应用范 围日益缩小。时至今日，气焊只是在薄钢板和 有色金属的焊接和钎焊中，以及在维修行业中 有限地被采用，重要的结构件几乎都不用气焊。 但利用气体火焰的气割和烘烤等工艺则不然， 在钢材的下料、烘烤、成形矫正，钢制零件的 图3-1 气焊示意图 局部热处理等方面，甚至利用气体火焰进行金属表面喷涂处理等工艺，需利用气焊的基本概念。在船舶上，常用气焊火焰对工件、刀具进行淬火处理，对紫铜皮进行回火处理，并矫直金属材料和净化工件表面等。在船上无电或电力不足的情况下，气焊则能发挥更大的作用。此外，由微型氧气瓶和微型熔解乙炔气瓶组成的手提式或肩背式气焊气割装置，在旷野、山顶、高空作业中应用是十分简便的。 气焊所用的可燃气体很多，有乙炔、氢气、液化石油气、煤气等，而最常用的是乙炔气。乙炔气的发热量大，燃烧温度高，制造方便，使用安全，焊接时火焰对金属的影响最小，火焰温度高达3100～3300℃。氧气作为助燃气，其纯度越高，耗气越少。 气焊的特点是： 1.火焰对熔池的压力及对焊件的热输入量调节方便，故熔池温度、焊缝形状和尺寸、焊缝背面成形等容易控制。 2.设备简单，移动方便，操作易掌握，但设备占用生产面积较大。 3.焊距尺寸小，可达性好，由于气焊 热源温度较低，加热缓慢，生产率低，热 量分散，热影响区大，焊件变形大，接头 质量不高。 4.气焊适于各种位置的焊接，特别焊 接在3mm以下的低碳钢、高碳钢、铸铁 以及铜、铝等有色金属及合金的薄板。 二、气焊设备 气焊所用设备及气路连接，如图3-2 所示。 1. 焊炬 焊炬俗称焊枪。焊炬是气焊中的主要 设备，它的构造多种多样，但基本原理相 同。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手持工具。焊炬有射吸式和等压式两种，常用的是射吸式焊炬，如图3-3所示。它是由主体、手柄、乙炔调节阀、氧化调节阀、喷射管、喷射孔、混合室、混合气体通道、焊嘴、乙炔管接头和氧气管接头等组成。它的工作原理是：打开氧气调节阀，氧气经喷射管从喷射孔快速射出，并在喷射孔外围形成真空而造成负压（吸力）；再打开乙炔调节阀，乙炔即聚集在喷射孔的外围；由于氧射流负压的作用，将乙炔很快被氧气吸入混合室和混合气体通道，并从焊嘴喷出，形成了焊接火焰。 图3-3 射吸式焊炬 1-焊嘴 2-混合管 3-乙炔阀门 4-手柄 5-氧气阀门 射吸式焊炬的型号有H01—2和H01—6等，其意义如下： H 0 1 — 2 可焊接的最大厚度为2毫米 射吸式 手工 焊炬 各种型号的焊炬均备有3 ～5个大小不同的焊嘴，可供焊接不同厚度的工件使用。 2.乙炔瓶 乙炔瓶是将工厂集中生产的乙炔气储 存在瓶内供使用的。一般工厂和在船舶上都是采用乙 炔瓶，如图3-4所示。这是因为它体积小，使用安全， 管理也方便。乙炔瓶的形状和构造与氧气瓶相似，其 外壳为无缝钢材制造，瓶内装有多孔性填充物，如活 性炭、木屑、硅藻土等，用以提高安全储存压力，同 时注入丙酮占瓶容积的34%，使之渗透在活性炭的毛 细孔中，当乙炔气体被压入瓶内时，它就溶解在丙酮 中。一瓶充足了的乙炔气体压力可达1.47 × 106Pa， 而输往焊炬的压力仅为4.4 × 104～11.7 × 104Pa。 乙炔瓶必须配备减压器，以便调整乙炔的压力。乙炔 瓶使用时，打开瓶阀，乙炔气经减压器减压后供气焊 图3-4 乙炔瓶 使用。随着乙炔气不断消耗，丙酮内的乙炔不断逸出，瓶内压力下降，最后只剩丙酮，待灌乙炔时再用。乙炔长期与酮作用时会生成容易爆炸的乙炔酮，所以乙炔瓶的阀门是由钢制成。乙炔瓶的外壳漆成白色，用红色写明“乙炔”字样；输送导管为红色。 使用乙炔瓶必须安装回火安全器（也称回火防止器或回火保险器），它装在乙炔减压器和焊炬之间，用来防止火焰沿乙炔管回烧的安全装置。正常气焊时，气体火焰在焊嘴外面燃烧。但当气体压力不足、焊嘴堵塞、焊嘴离焊件太近或焊嘴过热时，气体火焰会进入嘴内逆向燃挠，这种现象称为回火。发生回火时，焊嘴外面的火陷熄灭，同时伴有爆鸣声，随后有“吱、吱”的声音。如果回火火陷蔓延到乙炔瓶，就合发生严重的爆炸事故。因此，发生回火时，回火安全器的作用是使回流的火焰在倒流至乙炔瓶以前被熄灭。同时应首先关闭乙炔开关，然后再关氧气开关。 图3-5为干式回火安全器，它与乙炔 减压器连接在一起。正常工作时，由减压 器来的乙炔气推开回火防止阀进入筒体， 经过止火管后从出气口输出。止火管是有 无数微孔的金属管，有熄灭火焰的作用。 当发生回火时，一方面回火气体的冲击波 顶上回火防止阀，切断了乙炔来路；另一 方面回火气体可从安全阀处向外排出。 3.氧气供气设备 主要有氧气瓶与减压器等。 ⑴氧气瓶 氧气瓶是储存氧气的一种高压容器。图3-6所示。氧气从制氧设备中取得后，以最大为1.47 × 107Pa（150大气压）的压力 压入氧气瓶内，以便保存和运输。由于氧气瓶要经受 搬运、滚动，甚至还要经受振动和冲击等，因此材质 要求很高，产品质量要求十分严格，出厂前要经过严 格检验，以确保氧化瓶的安全可靠。氧化瓶都用无缝 钢管制成，壁厚为5～8mm，容积为40L；它是一个 圆柱形瓶体，瓶体上有相防震圈；瓶体的上端有瓶口， 瓶口的内壁和外壁均有螺纹，用来装设瓶阀和瓶帽； 瓶体下端还套有一个增强用的钢环圈瓶座，一般为正 方形，便于立稳，卧放时也不至于滚动；为了避免腐 蚀和发生火花，所有与高压氧气接触的零件都用黄铜 制作；氧气瓶外表漆成天蓝色，用黑漆标明“氧气” 字样，输送氧气的管道涂天蓝色。 图3-6 氧气瓶 ⑵ 减压器 减压器是将高压气体降为低压气体的调节装置。因此，其作用是减压、调压、量压和稳压。氧气瓶的压力为1.47 × 107Pa，供给焊炬的氧气压力很小，仅为2.9 ×105～3.9 ×105 Pa，与乙炔瓶一样，氧气瓶也必须使用减压器，都要将高压气体输出时先要经减压器减压。 减压器的工作原理如图3-7所示：松开调压手柄（逆时针方向），封闭弹簧（或称活门弹簧）闭合活门，高压气体就不能进入低压室，即减压器不工作，从气瓶来的高压气体停留在高压室的区域内，高压表量出高压气体的压力，也是气瓶内气体的压力。拧紧调压手柄（顺时针方向），使调压弹簧压紧低压室内的薄膜，再通过传动件将高压室与低压室通道处的活门被顶开，使高压室内的高压气体进入低压室，此时的高压气体进行体积膨胀，气体压力得以降低，低压表可量出低压气体的压力，并使低压气体从出气口通往焊炬。如果低压室气体压力高了，向下的总压力大于调压弹簧向上的力，即压迫薄膜和调压弹簧，使活门开启的程度逐渐减小，直至达到焊炬工作压力时，活门重新关闭；如果低压室的气体压力低了，向上的总压力小于调压弹簧向上的力，此时薄膜上鼓，使活门重新开启，高压气体又进入到低压室，从而增加低压室的气体压力；当活门的开启度恰好使流入低压室的高压气体流量，与输出的低压气体流量相等时，即稳定地进行气焊工作。减压器能自动维持低压气体的压力，只要通过调压手柄的旋入程度来调节调压弹簧压力，就能调整气焊所需的低压气体压力。 (a) (b) 图3-7 减压器的工作示意图 1-通道 2-薄膜 3-调压手柄 4-调压弹簧 5-低压室 6-高压室 7-高压表 8-低压表 9-活门弹簧 10-活门 三、气焊火焰 气焊火焰通常指氧和乙炔混合燃烧时产生的氧乙炔焰。改变氧和乙炔的体积比，可获得三种不同性质的火焰，它们的性质和应用有明显的区别（图3-8）。 火焰由三部分组成：焰芯、内焰和外焰（图3-8a）。焰芯在火焰的内部，乙炔和氧气的混合物在焰芯内逐渐加热至着火温度，在焰芯的边缘乙炔发生局部分解，形成碳粒呈白热状态，并产生强烈的白光，所以焰芯也是火焰中最明亮的部分，焰芯边缘温度可达1000℃。火焰的中间部分是内焰，呈蓝色，乙炔与已混合进来的氧发生第一阶段燃烧，这一区域的温度最高，距焰芯末端2～4mm处的温度可达3000～3200℃，这个区域又叫焊接区。火焰的最外层称为外焰，为橘红色，在这一区域内，主要依靠大气中的氧进行第二阶段的燃烧。 (a) (b) 图3-8 气焊火焰与温度分布 a)火陷构成与温度分布 b)三种火陷 1.中性焰（VO2 / VC2H2 = 1.0～1.2） 中性焰又称正常焰。中性焰的内焰和外焰没有明显界线，焊嘴处呈亮白色的焰心端部有淡白色时隐时现地跳动。中性焰燃烧完全，对红热或熔化了的金属没有碳化和氧化作用，所以称之为中性焰。气焊一般都可以采用中性焰。它广泛用于低碳钢、低合金钢、高碳钢、不锈钢、紫铜、灰铸铁、锡青铜、铝及合金、铅锡、镁合金等的气焊。 在中性焰中，当VO2 / VC2H2 = 1.0～1.1时，称为还原焰，它是乙炔稍多的一种中性焰，不产生渗碳现象，最高温度为2930～3040℃。 2.氧化焰（VO2 / VC2H2 ＞ 1.2） 氧化焰是氧气量多，乙炔量少的火焰，焊嘴处呈现出比中性焰还要小一些的蓝白色焰芯，因为火焰和焰芯比中性焰短。这种火焰对红热或熔化了的金属都有氧化作用，尤其是对红热和熔化的优质合金钢更为显著，因此称它为氧化焰。氧化焰由于氧气较多，燃烧比中性焰剧烈，温度也高，可达3100～3300℃。使用这种火焰焊接各种钢铁时，属很容易被氧化而造成脆弱的焊接接头；在焊接高速钢或铬、镍、钨等优质合金钢时，会出现互不融合的现象；在焊接有色金属及其合金时，产生的氧化膜会更厚，甚至焊缝金属内有夹渣，形成不良的焊接接头。因此，氧化焰一般很少采用，仅适用于烧割工件和气焊黄铜、锰黄铜及镀锌铁皮，特别是适合于黄铜类，因为黄铜中的锌在高温极易蒸发，采用氧化焰时，熔池表面上会形成氧化锌和氧化铜的薄膜，起了抑制锌蒸发的作用。 3.碳化焰（VO2 / VC2H2 ＜1.0） 碳化焰是乙炔量多、氧气量少的火焰，因为乙炔没有达到完全燃烧，因此在焊嘴处呈现出两层白焰芯， 所以火焰和焰芯比中性焰长，且它们之间失掉明显轮廓，温度比中性焰和氧化焰都要低一些，最高温度约为2700～3000℃。使用这种火焰焊接钢铁时，焊缝金属很容易被碳化，从而使金属接头硬而脆。由于对钢铁有增碳的作用，所以被称为碳化焰，一般用于钎焊；焊接怕受氧化的优良合金钢焊件，如高速钢、高碳钢、硬质合金、铬钢、钨钢、合金铸铁等以及用于铸铁焊后的保温。 不论采用何种火焰气焊时，喷射出来的火焰（焰芯）形状应该整齐垂直，不允许有歪斜、分叉或发生吱吱的声音。只有这样才能使焊缝两边的金属均匀加热，并正确形成熔池，从而保证焊缝质量。否则不管焊接操作技术多好，焊接质量也要受到影响。所以，当发现火焰不正常时，要及时使用专用的通针把焊嘴口处附着的杂质消除掉，待火焰形状正常后再进行焊接。 四、气焊的焊丝与焊剂（焊粉） 气焊所用的焊丝只作为填充金属，它是表面不涂药皮的金属丝，其成分与工件基本相同，原则上要求焊缝与工件等强度，所以选用与母材同样成分或强度高一些的焊丝焊接，气焊低碳钢一般用H08A焊丝，不用焊剂，重要接头如20锅炉钢管可采用H08MnA，最好是用H08MnReA专用气焊焊丝。其它钢及非铁金属用焊丝可查表选用。焊丝表面不应有锈蚀、油垢等污物。 焊剂又称焊粉或焊药，其作用是焊接过程中避免形成高熔点稳定氧化物（特别是非铁金属或优质合金钢等），防止夹渣，另外也为消除已形成的氧化物。焊剂可与这类氧化物结成低熔点的熔渣，浮出熔池。金属氧化物多呈碱性，所以一般用酸性焊剂，如硼砂、硼酸等。焊铸铁时，出现较多的SiO2，因此常用碱性焊剂，如碳酸钠和碳酸钾等。使用时，可把焊剂撒在接头表面或用焊丝醮在端部送入熔池。 五、气焊工艺与焊接规范 气焊的接