2.1 气焊、气割与钎焊基础知识（课件）《焊工技能训练》（劳保版·第5版）同步精品课堂

2.1 气焊、气割与钎焊 基础知识 《焊工技能训练》（劳保版·第5版） 同步精品课堂—中职专业课 学习目标 01 03 02 能够准确阐述气焊、气割及钎焊的基本概念、原理和应用场景，清晰区分三种焊接工艺的本质差异，掌握其在工业生产中的不同适用范围。 全面了解气焊、气割设备的组成部分，包括氧气瓶、乙炔瓶、焊炬、割炬等设备的结构、功能及工作原理，熟练掌握各设备连接的正确方法与安全规范。 精准记忆气焊、气割的主要参数，如火焰性质、焊接速度、切割氧压力等，并理解各参数对焊接、切割质量的影响机制。 学习目标 课前导入 同学们，在日常生活中，大家可能见过街头师傅修补自行车车架，或是在建筑工地看到工人将金属材料切割成特定形状，又或者在一些工艺品制作中，看到不同金属部件被巧妙连接在一起。这些看似普通的场景，其实都运用到了我们今天要学习的重要技术 —— 气焊、气割与钎焊。 气焊 气焊(割)是利用可燃气体与助燃气体混合燃烧所释放出的热量进行金属焊接(切割)的一种工艺方法，如图2-1所示。 气焊 它具有设备简单、不需电源、操作方便、成本低、应用广泛等特点。因此，气焊技术常用于薄钢板和低熔点材料(有色金属及其合金)、铸铁件、硬质合金刀具等的焊接，以及磨损零件的补焊等;气割可用于切割不同厚度的钢制构件。 此外，还可利用氧乙炔焰进行有色金属和异种材料火焰钎焊和结构件变形矫正等。 气焊、气割设备及其连接 1.气焊、气割设备 氧气瓶 氧气瓶是用低合金钢经热挤压制成的高压容器。气瓶的容积为40L，在15 MPa压力下可储存6m的氧气，瓶体外表按国家标准《气瓶颜色标志》(GB/T7144-2016)漆成淡(酞)蓝色，并标注黑色“氧”字样。 气焊、气割设备及其连接 乙炔瓶 乙炔瓶是由低合金钢板经轧制、焊接制成的低压容器。瓶体外表按国家标准《气瓶颜色标志》(CB/T 7144-2016)漆成白色，并标注大红色“乙炔 不可近火”字样。瓶内最高压力为15 MPa。为使乙炔稳定而安全地储存，瓶内装有浸满丙酮的多孔填料。 气焊、气割设备及其连接 氧气减压器 氧气减压器是将气瓶内的高压氧气降为工作时低压氧气的调节装置。氧气的工作压力一般要求为0.1 - 0.4 MPa。 乙炔减压器 乙块减压器是将瓶内具有较高压力的乙块降为工作时低压乙炔的调节装置。乙炔的工作压力一般要求为0.01-0.04 MPa乙炔瓶阀旁侧没有侧接头，必须使用带有夹环的乙炔减压器。 气焊、气割设备及其连接 氧气胶管、乙炔胶管 国家标准《气体焊接设备 焊接、切割和类似作业用橡胶软管了(CB 2550-2016)规定，气胶管的外观为蓝色，乙炔胶管的外观为红色。 气焊、气割设备及其连接 焊炬 焊炬分为射吸式和等压式两种现在常用的是射吸式焊炬。 工作原理:打开氧气调节阀，氧气即从喷嘴口快速射出，并在喷嘴外围造成负压(吸力)，再打开乙炔调节阀，乙炔即聚集在喷嘴的外围。由于氧射流负压的作用，聚集在喷嘴外围的乙炔很快地被氧气吸人，并按一定的比例(体积比约为1:1)与氧气混合，同时以很高的流速经过射吸管混合后从焊嘴喷出。 气焊、气割设备及其连接 2.气焊、气割设备的连接 气焊、气割设备的连接和使用方法 (1)氧气瓶、氧气减压器、氧气胶管及焊炬(或割炬)的连接 首先用活扳手将氧气瓶阀稍打开(逆时针方向为开)，吹去瓶阀口黏附的污物，以免进人氧气减压器中，随后立即关闭。开启瓶阀时，操作者必须站在瓶阀气体喷出方向的侧面并缓慢开启，避免氧气流吹向人体。 气焊、气割设备及其连接 在使用氧气减压器前，调压螺钉应向外旋出，使减压器处于非工作状态，然后将氧气减压器拧在氧气瓶瓶阀上，必须拧足5圈以上，再把氧气胶管的一端接在氧气减压器的出气口上，另一端接在焊炬(或割炬)的氧气胶管接头上。 气焊、气割设备及其连接 (2)乙炔瓶、乙炔减压器、乙炔胶管及焊炬(或割炬)的连接 乙块瓶必须直立放置，严禁在地面卧放。首先将乙炔减压器上的调压螺钉松开，使减压器处于非工作状态，然后将夹环紧固螺钉松开，把乙块减压器上的连接管对准乙炔瓶阀出气口并夹紧，再把乙炔胶管的一端与乙块减压器上的出气口接牢，另一端与焊炬(或割炬)的乙块胶管接头相连。 焊炬、割炬的握法和送丝手法 1.焊炬的握法 右手的小指、无名指、中指和掌心握着焊炬手柄(也可只用拇指与掌心握着，小指中指、无名指与焊件接触作为支承)，使焊炬在焊接过程中保持稳定，而拇指和食指则放于氧气调节阀侧，以便及时调节氧气流量大小，如图 2-3所示。调节火焰大小时，左手的拇指、食指、中指控制乙炔调节阀;焊接时左手用来拿焊丝。 焊炬、割炬的握法和送丝手法 2.割炬的握法 右手的小指、无名指、中指和掌心握着割炬手柄，拇指和食指放于氧气调节阀侧，以便及时调节氧气流量大小。左手的拇指和食指放于切割氧调节阀侧(用于打开和关闭切割氧)，中指置于切割氧气管和混合气管之间(用于支承和稳固割炬)，无名指和小指置于混合气管下方(用于支承割炬)，如图 2-4所示。调节火焰大小时，用左手拇指、食指和中指控制乙炔调节阀。 焊炬、割炬的握法和送丝手法 3.送丝的手法 送丝的手法有断续送丝和连续送丝两种。 (1)断续送丝 用左手的拇指与食指拿着焊丝，将焊丝置于食指第三节指腹上侧与无名指指甲上侧，小指掌侧与焊件接触作为支承，利于手腕向右的断续移动完成送丝，随着焊丝化，要不时地停焊以改变拿焊丝的位置，这种送丝手法比较容易掌握。 (2)连续送丝 用左手拇指与食指拿着焊丝，用食指与中指的第一节指腹与小指的指背夹着焊丝，通过拇指与食指的配合连续不断地向熔池中送进焊丝，这种送丝手法比较难掌握，但熟练后有利于提高焊接速度与效率。 气焊主要参数 1.火焰能率 火焰能率的选择是由焊炬型号和焊嘴代号大小来决定的，每个焊炬都配有不同规格的焊嘴，焊嘴代号分别为1、2、3、4、5，数字越大，焊嘴孔径越大，火焰能率也越大;反之则小。 2.火焰性质 (1)通常所用的氧乙炔焰可分为碳化焰、中性焰和氧化焰三种，其原理和应用范围见表 2-3。 气焊主要参数 气焊主要参数 (2)火焰性质主要根据焊件的材质选择，具体可参照表 2-4。 气焊主要参数 3.焊丝直径 焊丝的直径应根据焊件厚度、坡口形式、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，容易造成焊缝组织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会延长，同时增大对焊件的加热范围，使焊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。 气焊主要参数 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 2-5。 气割主要参数 1.气割氧压力 气割氧压力一般随割件厚度的增大而加大，或随割嘴代号的增大而加大。在割件厚度割嘴代号、氧气纯度均已确定的条件下，气割氧压力的大小对气割质量有直接的影响。若气割氧压力不够，氧气供应不足，会导致金属燃烧不完全，降低切割速度，不能将熔渣全部从切口处吹除，使切口的背面留下很难清除的挂渣，甚至会出现割不透的现象。若气割氧压力太高，则过剩的氧气对割件有冷却作用，会使切口表面粗糙，切口加大，切割速度减慢，氧气消耗量也增大。 2.切割速度 切割速度主要取决于割件的厚度。割件越厚，切割速度越慢，有时还要增加横向摆动。切割速度不能过慢或过快，否则会造成清渣困难或后拖量大。后拖量是指气割面上切割氧流轨迹的始点与终点在水平方向上的距离，如图 2-8所示。 气割主要参数 2.切割速度 切割速度主要取决于割件的厚度。割件越厚，切割速度越慢，有时还要增加横向摆动。切割速度不能过慢或过快，否则会造成清渣困难或后拖量大。后拖量是指气割面上切割氧流轨迹的始点与终点在水平方向上的距离，如图 2-8所示。 2.切割速度 切割速度主要取决于割件的厚度。割件越厚，切割速度越慢，有时还要增加横向摆动。切割速度不能过慢或过快，否则会造成清渣困难或后拖量大。后拖量是指气割面上切割氧流轨迹的始点与终点在水平方向上的距离，如图 2-8所示。 气割主要参数 3.火焰能率 火焰能率与割件厚度有关。割件越厚，火焰能率越大;反之则越小。火焰能率选择过大，会使切口上缘产生连续的珠状钢粒(见图2-9)，甚至熔化成圆角，切口背面熔渣增多。火焰能率过小，会使切割速度减慢而中断气割工作。 2.切割速度 切割速度主要取决于割件的厚度。割件越厚，切割速度越慢，有时还要增加横向摆动。切割速度不能过慢或过快，否则会造成清渣困难或后拖量大。后拖量是指气割面上切割氧流轨迹的始点与终点在水平方向上的距离，如图 2-8所示。 气割主要参数 4.割嘴与割件的倾斜角度 割嘴与割件倾斜角度(见图2-10)的大小主要根据割件的度来确定，见表2-6。割嘴与割件的倾斜角度会对切割速度和后拖量产生直接影响，如果选择不当，不但不能提高切割速度，反而会增加氧气的消耗量，甚至造成气割困难。 气焊(割)火焰的点燃、调节和熄灭 1.火焰的点燃 先逆时针方向旋转乙炔调节阀放出乙炔，再逆时针微开氧气调节阀，使焊(割)炬内存在的混合气体从焊(割)嘴喷出，然后将焊(割)嘴靠近电子点火枪点火。开始时，可能不易点燃或出现连续的“放炮”声，原因是氧气量过大或乙炔不纯，应微关氧气调节阀或放出不纯的乙炔后重新点火。点火时，拿火源的手不要正对焊(割)嘴，也不要将焊(割)嘴指向他人，以防烧伤。 气焊(割)火焰的点燃、调节和熄灭 2.火焰的调节 火焰的调节方法如图 2-12所示。开始点燃的火焰多为碳化焰，如要调成中性焰，应逐渐增加氧气的供给量，直至火焰的内焰、外焰无明显界限。 气焊(割)火焰的点燃、调节和熄灭 如继续增加氧气或减少乙炔，可得到氧化焰;反之，减少氧气或增加乙炔，可得到碳化焰。调节氧气和乙炔流量大小，还可得到不同的火焰能率:先减少氧气，后减少乙炔，可减小火焰能率;先增加乙炔，后增加氧气，可增大火焰能率。 3.火焰的熄灭 先顺时针方向旋转乙炔调节阀，直至关闭乙炔，再顺时针方向旋转氧气调节阀关闭氧气，这样可避免黑烟和火焰倒袭。注意关闭阀门时以不漏气为准，不要关得太紧，以防阀门磨损太快，缩短焊(割)炬的使用寿命。 气焊、气割过程中回火现象的处理 在气焊或气割过程中，有时会出现气体火焰倒流入喷嘴内逆向燃烧的现象，这种现象称为回火。产生回火的原因如下: 1.焊(割)嘴离熔融金属太近，使焊(割)嘴喷孔附近阻力增大，焊(割)炬内混合气体难以流出，压力升高，将部分混合气体压进乙快系统。 2.焊(割)嘴过热，使混合气体膨胀，增大了混合气体的流动阻力。如焊()温度超过 400 ℃时，一部分混合气体来不及流出焊(割)嘴，就在喷嘴内部燃烧而发出“啪啪”的爆炸声。 气焊、气割过程中回火现象的处理 3.焊(割)嘴被熔化金属或飞溅的火星堵塞，混合气体难以喷出而倒流人乙炔系统。 4.乙炔压力过小，氧气容易进人乙炔系统，在熄火的瞬间，往往因氧气或空气进入焊(割)炬的乙炔管而引起爆炸。 5.焊(割)炬年久失修，阀门渗漏，造成氧气倒流入乙炔系统内，点火时即发生回火爆炸，这种情况危险性最大。 钎焊 钎焊是指利用熔点比母材低的金属作为焊缝的填充材料，把两个焊件在固态下连接起来的一种特殊焊接方法，如图 2-15 所示。 钎焊 氧乙炔焰钎焊是使用乙炔与氧气混合燃烧的火焰作为热源的一种钎焊方法，其所用设备与气焊用设备相同，也可使用专用工具。由于一般钎焊接头强度较低，而且对装配间隙要求较高，因此钎焊多采用搭接接头。通过增加搭接长度达到增强接头抗剪能力的目的。常用的钎焊接头形式如图2-16所示。 钎焊 钎焊焊接参数主要包括钎焊温度、钎焊保温时间和钎焊间隙等。 1.钎焊温度 通常选择高于钎料液相线温度25~60℃，以保证钎料能满间。 2.钎焊保温时间 钎焊保温时间可根据焊件大小及钎料与母材相互作用的剧烈程度而定。较大的焊件保温时间应长些，以保证熔合均匀。钎料与母材相互作用剧烈的，保温时间要短。 钎焊 3.钎焊间隙 钎焊间隙是指在钎焊温度下待焊焊件之间狭窄的间隙。间太小，妨碍钎料流人;间隙太大，会破坏毛细管作用，两者都将使钎料不能填满间隙。因此，钎焊接头预留间隙的大小和均匀程度直接决定接头的致密性和强度。适合于不同材料钎焊时的间见表 2-8。 课堂练习 1.下列关于割炬的描述，错误的是（ ） A. 割炬可以用于气割作业 B. 割炬结构比焊炬多了切割氧通道 C. 割嘴的形式与焊嘴相同 D. 割炬使用前需检查射吸能力 答案：C 解析：割嘴的形式与焊嘴不同，割嘴有环形和梅花形等，其作用是使切割氧气流集中喷出，以实现气割；而焊嘴主要用于混合气体的燃烧，形成焊接火焰。A、B、D 选项描述均正确。 课堂练习 2.气焊时，右手握焊炬，左手拿焊丝，这种握法称为（ ） A. 正握法 B. 反握法 C. 左向焊法 D. 右向焊法 答案：C 解析：左向焊法是指气焊时，焊炬从右向左移动，右手握焊炬，左手拿焊丝；右向焊法是焊炬从左向右移动，左手握焊炬，右手拿焊丝。正握法和反握法通常不是描述气焊操作的专业术语。 课堂练习 3.气割时，切割氧压力过大可能导致（ ） A. 切口上缘熔化 B. 切口下缘挂渣 C. 切口宽度减小 D. 切割速度加快 答案：B 解析：切割氧压力过大，会使熔渣被吹向切口的下缘，导致切口下缘挂渣；切口上缘熔化通常是火焰能率过大或切割速度过慢造成；切割氧压力过大一般会使切口宽度增大，且由于气流不稳定，切割速度不一定加快。 课堂练习 4.气焊过程中发生回火时，应首先关闭（ ） A. 氧气阀门 B. 乙炔阀门 C. 先关氧气或乙炔阀门均可 D. 同时关闭氧气和乙炔阀门 答案：B 解析：气焊回火时，应首先关闭乙炔阀门，防止火焰倒回乙炔管路引发爆炸，然后再关闭氧气阀门。若先关氧气阀门，会使乙炔继续燃烧，增加危险。 课堂练习 5.硬钎焊和软钎焊的划分依据是（ ） A. 钎料的熔点 B. 母材的材质 C. 焊接接头的强度 D. 焊接的速度 答案：A 解析：硬钎焊和软钎焊的划分依据是钎料的熔点，通常把熔点高于 450℃的钎料称为硬钎料，用硬钎料进行的钎焊称为硬钎焊；熔点低于 450℃的钎料称为软钎料，用软钎料进行的钎焊称为软钎焊。与母材材质、焊接接头强度、焊接速度无关。 课堂练习 6.下列金属中，适合用钎焊连接的是（ ） A. 铜与铜 B. 铝与铝 C. 钢与钢 D. 以上均可 答案：D 解析：钎焊适用于多种金属及合金的连接，铜与铜、铝与铝、钢与钢等都可以采用钎焊的方法进行连接，只要选择合适的钎料和钎焊工艺即可。 课堂练习 7.钎焊时，钎料的作用是（ ） A. 填充焊缝 B. 保护母材 C. 使母材熔化 D. 提高焊接速度 答案：A 解析：钎焊时，钎料的主要作用是填充焊缝，在加热条件下熔化并润湿母材表面，实现金属间的连接；保护母材一般是通过保护气体或熔剂来实现；钎焊时母材不熔化；钎料与提高焊接速度没有直接关系。 课堂练习 8.气焊设备中，回火防止器的作用是（ ） A. 防止火焰熄灭 B. 防止氧气与乙炔混合 C. 防止回火时火焰倒回气瓶 D. 调节火焰大小 答案：C 解析：回火防止器的作用是当气焊、气割过程中发生回火时，防止火焰倒回气瓶，引发爆炸等危险；它不能防止火焰熄灭，也不能防止氧气与乙炔混合，调节火焰大小是通过焊炬或割炬上的阀门实现的。 课后作业 简述检查焊（割）炬射吸能力的原理及操作方法。​ 气焊、气割过程中回火的原因有哪些？如何预防回火？ 钎焊的基本工艺过程是什么？与气焊相比有何特点？ 课堂小结 $$