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1、021氣焊與氣割原理第二章氣焊與氣割第一節(jié)氣焊與氣割的基本原理適用范圍與安全特點一．氣焊與氣割的基本原理和適用范圍1．氣焊：氣焊是利用可燃氣體與氧氣混合燃燒的火焰去熔化焊接接頭處的金屬和焊絲，使之熔化并重新結晶從而達到牢固連接的焊接方法。這是利用化學能轉變成熱能的一種熔化焊方法。它具有設備簡單，操作方便，不需要電力等優(yōu)點。同時也具有焊接效率低，焊縫質量差，等缺點。但是，雖然氣焊早已不是主要的焊接方法，但是它的操作技術卻是現(xiàn)代焊接方法鎢極氬弧焊所不可缺少的基礎訓練。掌握氣焊操作技術，就很容易掌握鎢極氬弧焊操作方法。?可燃氣體：乙炔(C2H
2、2)，液化石油氣：包括丙烷(C3H8)，丁烷(C4H10)，丙稀(C3H6)，另外，氫氣(H2)也曾經作為可燃氣體使用過，稱為原子氫焊，現(xiàn)在早已淘汰。?助燃氣體：氧氣(O2)?氣焊工具：氣焊槍，氧氣瓶，乙炔瓶，氧氣減壓器，乙炔減壓器，氧氣輸送管(藍色)，乙炔輸送管(紅色)，回火防止器。?氣焊器材：焊絲，焊劑。在焊接低碳鋼的時候不需要焊劑，只有在焊接有色金屬，鑄鐵或者不銹鋼時才使用焊劑。焊劑的作用是在氣焊火焰的高溫下與金屬表面的氧化膜發(fā)生化學反應將其消除并且在熔池表面形成熔渣，保護熔池金屬不被氧化，提高熔池金屬的流動性，改善焊縫成型。2．
3、氣割：氣割是利用可燃氣體與氧氣混合燃燒的火焰熱能將工件預熱到一定溫度，噴出高速切割氧氣流，使得金屬劇烈氧化并放出熱量，切割氧氣流把熔化狀態(tài)的氧化物吹除，從而實現(xiàn)切割的方法。簡單的說，氣割過程就是：預熱－燃燒－吹除的過程，并非是金屬的熔化過程。a．適合氣割的金屬所必須具備的性質：?金屬氧化物的生成溫度必須低于金屬的熔化溫度；這是因為氣割并不是把金屬熔化后吹除，而是利用金屬氧化產生的熱量不斷地使金屬持續(xù)氧化，生成大量沒有強度的金屬氧化物，然后用切割氧氣流把這些沒有強度的金屬氧化物吹除。?金屬能同氧發(fā)生劇烈的氧化反應，并放出足夠的熱量；氣割時
4、，割縫處的溫度完全是依靠金屬氧化放出的熱量來保持的。?被切割金屬的導熱性不應太高。否則氣割過程的熱量將迅速散失，使切割不能開始或被中斷。?金屬化合物的熔點一定要低于金屬熔點。否則金屬的切割將成為熔割過程。其實這種假說并完全正確。?生成的氧化物應該易于流動，否則切割時生成的氧化物熔渣本身不被氧氣流吹走，而妨礙切割進行。滿足上述性質的金屬只有碳鋼和低合金鋼。?首先，鐵在970℃以上就會被氧化，是純粹的氧化反應，沒有電流產生，不是電化學反應。而鐵的熔點是1583℃；滿足第一個條件；?其次，鐵的氧化過程是放熱反應，放出的熱量很多，滿足第二個條件
5、；比如：2Fe+O2=2FeO+533(kJ)/mol氧化亞鐵又稱一氧化鐵，黑色粉末，熔點為1369±1℃，相對密度為5.7，溶于酸，不溶于水和堿溶液。極不穩(wěn)定，易被氧化成三氧化二鐵；在空氣中加熱會迅速被氧化成四氧化三鐵。2Fe+1.5O2=Fe2O3+825KJ/mol三氧化二鐵是棕紅(紅)色或黑色粉末，俗稱鐵紅，熔點為1565℃，相對密度為5.24。在自然界以赤鐵礦形式存在。也可以在鐵的電化學反應中生成，呈黃褐色粉末狀物質。三氧化二鐵不溶于水，也不與水起作用。3Fe+2O2=Fe3O4+1120KJ/mol四氧化三鐵為黑色晶體，熔點
6、為1594±5℃，相對密度為5.18，具有很好的磁性，故又稱為“磁性氧化鐵”。它是天然產磁鐵礦的主要成分，潮濕狀態(tài)下在空氣中容易氧化成三氧化二鐵。不溶于水，溶于酸。?實際切割過程中鐵與氧的氧化反應如下：Fe在970℃以上能和O2反應，按照逐級轉化的方式，先氧化成FeO,再生成黑色的Fe3O4,當O2的分解壓較高時還會進一步生成紅棕色的Fe2O3。2Fe+O2=2FeO+533(kJ)6FeO+O2=2Fe3O4+644(kJ)4Fe3O4+O2=6Fe2O3+448(kJ)?鐵的導熱性與其他有色金屬相比是很差的，但是強于不銹鋼和鈦合金，
7、保持熱量的能力滿足氣割需要；滿足第三個條件；?雖然鐵的氧化物當中只有氧化亞鐵的熔點低于鐵的熔點，三氧化二鐵，四氧化三鐵的熔點都高于鐵的熔點。但相差不多。對于低碳鋼，表面被預熱氧加熱時產生的氧化物主要是氧化亞鐵，然后被加熱氧化成四氧化三鐵。滿足第四個條件。不過，對于鑄鐵，其熔點大約在1143℃左右，大大低于任何一種氧化鐵的熔化溫度，所以鑄鐵不能用氣割切割。?鐵的氧化物流動性很好，基本上沒有強度，很容易被氣流吹除。滿足第五個條件。3．氣焊與氣割的優(yōu)缺點：a．氣焊的優(yōu)缺點：設備簡單，使用靈活；可以焊接鑄鐵，鋁合金；不需要電力；效率低，焊接質量
8、差，焊接件變形大，難以實現(xiàn)機械化操作；b．氣割的優(yōu)缺點：設備簡單，使用靈活，不需要電力；一般只能切割碳鋼，切口處滲碳形成硬化層，工件容易變形；二．氣焊與氣割的安全特點：a．防止氧氣瓶，乙炔瓶受熱，爆曬，碰撞
