氧乙炔焊接法(气焊)——文/上海圣峰 张亦峰总经理(图)
http://www.weld21.com 2012-01-19 09:55 来源:上海圣峰焊接技术有限公司 张亦峰总经理

1.气焊之原理与设备

  热能——是焊接过程中必备的条件,已知焊接热能分列有:电磁能,化学能,机械能,结晶能等等;而气焊则屈于化学能式的焊接法。

  气焊(Gas-Welding)——是将可燃性气体与助燃气体自容器中引导出,经焊炬(Torch)混合后,经由焊炬火口处点燃成高温火焰,并对焊件加热的一种焊接方法,使用的可燃性气体有乙炔(Acetylene,C2H2,电石气),丙烷(Propane,C3H8,煤气),甲烷(Methane,CH4),氢(Hydrogen,H2)等,但目前以乙炔为最常用;助燃气体则为氧气(Oxygen,O2)。

1-1.气体供应设备:
  目前氧气与乙炔或其他气体皆压缩储存于钢制容器内,而高压氧气通常以压缩气体形态充填在无缝钢瓶内,则瓶内压力于21℃时约为150kg/cm2,瓶身多半漆成黑色或绿色,并注明内部容积,重量,试验压力及制造日期;瓶口及瓶阀皆以铜合金制成。乙炔是由碳化钙(电石,公元1862年德国化学家MR.Wohler由碳化钙取得乙炔气;公元1892年Willson Aluminium Co.,正式生产碳化钙;公元1900年法国MR.Edmund Fouche 发明气焊炬,利用碳化钙所生产的乙炔气与氧气混合燃烧来焊接金属材料),在水中或空气中起作用所产生之可燃性气体; 早期获得的乙炔气是将碳化钙置于一挂篮中,然后悬吊于储气筒的内顶,再将整个储气筒放入水槽中,这时碳化钙在储气筒内与水起化学作用并产生乙炔气,然后经导管送出(CaC2+2H2O→C2H2+Ca(OH2));这种装置在1960年代一般工业界甚为广用,但由于常生爆炸且危险,现今已为乙炔钢瓶所取代。而装在钢瓶内的乙炔也是属于溶解式乙炔,因乙炔能溶解在水或其他液体中,液体不同,溶解量也不同。常见者如在1大气压下能溶解在水中约一倍的乙炔,在丙酮(Acetone,C2H6O)中就能溶解约25倍;乙炔钢瓶内通常加入木炭粉,石棉等多孔性物质使其吸收足以溶解乙炔的丙酮。通常乙炔钢瓶内充气压力约在15kg/cm2,外表漆以黄褐色,钢瓶肩部装有安全塞。另由于乙炔和铜长时间接触,会在铜表面产生易爆的同素导性体,因此如果留意观察的话,会发觉在乙炔钢瓶口的瓶阀材料是由钢铁材料塑成,而非如同氧气钢瓶的铜制阀。

1-2.焊炬(Torch)——其主要功能是将氧,乙炔引导入其内加以混合,并调整适当的气体流量至焊炬火口处引燃火焰以利施焊的器具。一般焊炬依使用场合不同可分为大,中,小型三种,其中混合室可分为射吸式(Injector Type)与中压式(Positive Pressure Type);射吸式混合室在其中有一细腰文式管(Venturi Tube)氧气由其中高压通过造成其旁边乙炔气孔的降压,而吸引出乙炔气至混合室内与氧气共同流至火口。中压式混合室其氧气与乙炔气则以相同的流量等压进入混合室,经混合后再流至火口。

1-3.火口(火嘴,Tip)——火口在焊炬前端处,由于长时间的火焰燃烧受热,所以必须以导热性良好的材料制成;通常此材料都选用紫铜亦或铜合金;而火口型式又有两种,①整体式,即与混合室连成一体的吹管,欧美式的焊炬以此款居多。②分离式,焊炬前端有一火口且以螺牙与焊炬吹管结合,更换火口时,则将其拆除换上另一火口即可,日本式与国内常用焊炬主要为此型火口。

1-4.压力调整器(Regulator)——装在钢瓶内的氧,乙炔气,由于压力太高,无法供焊接使用,因此必须借助压力调整器(俗称:减压器)将瓶内输出的气体调降至适当的施焊压力。
  压力调整器装置基本构造是由一瓶压指示表,工作压力指示表,压力调整旋钮,气瓶接头,橡皮管接头等所组合而成。若依调整装置内部构造可分为单段式(Single-Stage)与双极式(Two-Stage)两种;在单段式中,钢瓶经过一次降压后即可得到施焊压力,但在焊接中由于瓶压逐渐消耗降低,所以单段式调整器也须再调整至适当的施焊压力。另在双极式中,第一段进气功用是将瓶压降至约30kg/cm2的中压,再经第二段降压至适当的施焊压力。

1-5.橡胶管(Gas-Hose)——主要乃连接气体至焊炬的导管,必须具耐高压特性,橡胶管内径之采用则依焊炬大小而异。为便于识别,氧气管为绿色或黑色,而其接头螺帽为右螺纹;乙炔气管为红色,而接头螺帽则为左螺纹,外围并且轻车销一沟槽。

1-6.回火防止器(Check-Valve)——气焊施焊时,由于操作不良,造成火口堵塞或其他情形,这极易造成逆回现象,如为防止此情事发生,则多以单向止回阀连接于焊炬后端之进气口处,使气体形成单向的流动,以免因回火而产生意外。

1-7.火口通针(Tip-Cleaner)——为一组粗细各异的细径钢线组合成套,此用来清除火口内附着的焊渣或其他碳化物,在执行清除火口时应将火口朝上放置于固定位置,同时旋开氧气阀,并以略小于火口孔径的通针垂直通入孔内清除。

1-8.其他配件(Accessories)——护目镜、打火器、气体钢瓶把手、焊炬/火口固定扳手、皮手套、钢刷、工作台、火钳、夹治具等等。

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