《碳 弧 气 刨》

碳 弧 气 刨

1.碳弧气刨的特点

碳弧气刨是利用碳棒与工件之间，在通电后产生的电弧高温，将工件局部熔化，并利用压缩空气流将熔化金属吹除的一种工艺方法。其优点是∶机动性好，可见性好，可进行全位置操作，能够切割用氧乙炔火焰难于切割的金属材料。其缺点是∶碳弧气刨时烟雾、粉尘较大，弧光辐射较强，并且需要功率较大的直流电源。

2.碳弧气刨的应用

碳弧气刨在机械、化工、造船、金属结构和锅炉压力容器制造等行业应用广泛。

1）用于低碳钢、低合金钢和不锈钢材料双面焊接时，清除焊根。

2）可用碳弧气刨工艺清除焊缝超标缺陷。

3）手工碳弧气刨常用来为小件、单件或不规则的工件的坡口加工，尤其是U形坡口加工时，更有优越性。

4）清除铸件的飞边、浇注用模具、冒口和铸件的表面缺陷。

5）切割铸铁、高合金钢、铜、铝及其合金等。

6）碳弧气刨不宜应用于对冷裂纹敏感的低合金钢厚板。

二、碳弧气刨设备的组成

碳弧气刨设备包括电源、压缩空气源、碳弧气刨枪、碳棒、电缆气软管。

1.碳弧气创电源

碳弧气刨一般采用直流电源，反接法。要求电源具有陡降外特性和较好动特性，有较大的容量。如选用晶闸管整流焊机作为碳弧气刨电源时，应特别注意，不能过载，以保证设备的安全运行。常用型号有AX1-500、ZXG—500等。

2.压缩空气源

碳弧气刨要求有压力稳定的压缩空气源，压力一般为0.5~0.6MPa，压缩空气干燥。一般选用压力为0.8MPa小型空气压缩机，即可满足使用要求。

3.碳弧气刨枪

碳弧气刨枪的电极夹头应导电良好、夹持牢固、外壳绝缘及绝热性能良好，更换碳棒方便，压缩空气喷射集中、准确。碳弧气刨枪有侧面送风式和圆周送风式两种类型。侧面送风气刨枪的气体喷射口在碳棒下侧且可在180°范围变化，操作者可按工作需要转换角度。圆周送风气刨枪气体喷射口在碳棒周围。

4.电缆、软管

碳弧气刨枪体都需要连接电源的电缆和连接气源的软管。

1）连接电源的电缆可以参照表3-12焊接电缆截面积与焊接电流、电缆长度的关系选用，软管可以选择氧气管。电缆和软管分别与碳弧气刨枪体连接。

2）电气合一软管

为了防止电缆发热，便于操作，可以采用电气合一的软管，以便压缩空气可以冷却导线。电气合一软管如图3-104所示。

5.碳棒

碳棒是碳弧气刨操作中的主要消耗材料，其作用是导电

和引燃电弧。一般选用实心碳棒外面镀铜，增加导电性能。同时还要求耐高温，有一定的强度，不易折断，使用时散发烟雾和粉尘少。外形分圆形和矩形两种，圆形碳棒一般用于焊缝清根或焊缝返修，扁形碳棒一般用于刨槽、开坡口、切割铸铁、切割合金钢和有色金属。

三、碳弧气刨工艺参数

碳弧气刨的工艺参数包括电源极性、电流、碳棒直径与板厚、碳棒伸出长度、碳棒倾角、压缩空气压力、电弧长度、刨削速度等。

1.电源极性

低碳钢、低合金钢和不锈钢进行碳弧气刨时，采用直流反接（便于熔油池大幅度增碳，降低其熔点增加其流动性）。即工件接负极，碳弧气刨枪接正极。用这种连接方式进行碳弧气刨时，电弧稳定，刨削速度均匀，电弧发生连续的”刷刷”声，刨槽两侧宽窄一致，刨槽表面光滑明亮。

2.电流

一般碳弧气刨刨削电流与碳棒直径成正比关系，可按经验公式选择电流。工作电流I=（35 ~50）碳棒直径d，矩形棒按大边一半为d，如规格为5mm×12mm矩形碳棒，额定电流为300A。

刨削电流在碳弧气刨操作中是一个很重要的工艺参数，对刨槽的尺寸影响很大。如果刨削电流较小，则电弧不稳，并且容易产生夹碳现象;但刨削电流过大时，刨槽宽度增大，刨槽深度也加深，碳棒烧损较快，甚至碳棒熔化，造成刨槽严重渗碳。只有电流选择适当时，才能获得表面光滑、宽度和深度均匀的刨槽。一般地，为了提高刨削速度，可按经验公式的上限作为刨削电流。

注意∶在清除焊缝缺陷时，如果电流较大，刨削速度和刨槽深度都增大，不利于发现焊缝缺陷，所以在返修焊缝缺陷时，刨削电流应选取小一些。

3.碳棒直径与板厚

碳棒直径的选择是根据被刨削的钢板厚度决定的。钢板越厚，散热越快。为了提高刨削速度，使被刨削金属熔化快，就要加大刨削电流，所以也要选择直径较大的碳棒。碳棒直径与板厚的关系见表3-41。

碳棒直径的选择与刨槽宽度也有关系，碳棒直径越大，则刨槽越宽。碳棒直径一般比所要求的刨槽宽度小2～4mm为佳。

4.碳棒伸出长度

碳棒从碳弧气刨枪的电极到电弧端的长度为伸出长度。手工碳弧气创时，伸出长度过大，电极离电弧就远，造成压缩空气吹到熔化金属处的风力不足，不能顺利地将熔渣吹掉，而且碳棒也容易烧损。但是伸出长度太短，会引起操作不便。操作时碳棒伸出长度以80~100mm为宜，当烧损至20~30mm后，应重新调整。

5.碳棒倾角

刨削时碳棒与刨槽倾角以45°左右为宜。倾角大，刨槽深;倾角小，刨槽浅。操作时使碳棒中心线与接缝中心线重合。

6.压缩空气压力

压缩空气的主要作用是吹走被熔化金属。压力高，刨削有力;压力过低，熔渣吹不掉。一般要求压缩空气的压力为0.4~0.6MPa;低于0.4MPa不能正常工作。选用碳棒直径增大时，压缩空气压力和流量也增大。压缩空气所含水分和油分应清除。必要时加过滤装置，保证刨槽质量。

7.电弧长度

当弧长较长时，电弧不稳定，甚至发生熄弧。一般弧长约1～2mm，尽量采用短弧，这样不仅使碳弧气刨能顺利进行，而且可以提高生产率和碳棒的利用率，但电弧太短，容易引起”夹碳”缺陷。在刨削过程中弧长应尽量保持不变，以保证刨槽尺寸均匀。

8.创削速度

刨削速度对刨槽尺寸、表面质量和刨削过程的稳定性有一定的影响，刨削速度与刨削电流大小及刨槽深度是相匹配的。刨削速度增加，刨槽宽度和刨槽深度减小。刨削速度太快，易造成碳棒与金属工件短路，电弧熄灭，形成刨槽夹碳缺陷。一般刨削速度为0.5~1.2m/min较合适。

四、碳弧气刨的操作

1）开始气刨前，要检查电缆及软管是否完好，电源极性是否正确，并根据碳棒直径选择并调好电流，调节好碳棒的伸出长度，调节好出风口，使风口对准刨槽。

2）引弧。引弧前，应先打开碳弧气刨枪体上的压缩空气开关，引燃电弧，以免产生夹碳。碳弧气刨结束时，应先断弧，再关闭压缩空气开关。

3）刨削。刨削时碳棒与刨槽倾角以45°左右为宜。倾角大，刨槽深;倾角小，刨槽浅。

4）操作时，使碳棒中心线与接缝中心线重合。

5）刨削速度应均匀。每小段刨槽衔接时，应在弧坑上引弧，防止触伤刨槽或产生严重凹痕。每次刨槽易浅，若要求的刨槽较深或要求焊缝背面铲焊根，需多次多层刨削，每次刨削，碳棒不应做前后往复移动、横向摆动，只能沿刨削方向作直线运动。

6）进行焊缝缺陷返修时，使用的刨削电流要适当小一些。每次刨削的深度尽量浅一些，当看到缺陷露出来时，应当浅浅地再刨削一次，直到缺陷全部刨掉为止。

五、碳弧气刨常见缺陷及防止措施

碳弧气刨常见缺陷及防止措施见表3-42。

来源：直击考场ORkI