第四章 碳弧气刨
碳弧气刨技术培训教材(共 36张PPT)
6.碳棒倾角 碳棒与工件间的夹角α大小，主要会影响刨槽 深度和刨削速度。夹角增大，则刨削深度增加， 刨削速度减小。
一般手工碳弧气刨采用夹角45°～60°左右为
宜。
碳棒夹角与刨槽深度的关系
7.刨削速度 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。 刨削速度应与电流大小和刨槽深度(或碳棒与
槽的两侧，即产生粘渣。 粘渣主要是由于压缩空气压力小引起的。但刨槽速 度与电流配合不当，刨削速度太慢时也易粘渣，在 采用大电流时更为明显。
其次在倾角过小时也易粘渣。粘渣可采用风铲清除。
3.刨槽不正或深浅不均
碳棒歪向刨槽的一侧就会引起刨槽不正。 碳棒运动时上下波动就会引起刨槽的深度不均。
碳棒的角度变化同样能使刨槽的深度发生变化。
4-工件
2.特点 生产效率高 改善了劳动强度 使用灵活方便，有利于保证质量 3.应用 清根、返修焊件时清除缺陷 清理铸件毛边、飞刺、浇冒口及铸件中的 缺陷 切割不锈钢中、薄板 开焊接坡口
二.碳弧气刨设备
1.焊接电源
逆变直流电源
晶闸管整流电源
二.碳弧气刨设备
2.压缩空气源
活塞式空气压缩机
3.工具 气刨枪：
3.刨削
开始慢一点，碳棒不应横向摆动和往复移动，只能
沿刨削方向作直线运动。 手要稳，对准准线，碳棒应端正，倾角保持不变， 调整碳棒伸出长度时不应停止送风，以利于碳棒冷 却。
结束时，应先断弧，过几秒后关闭送气阀门。
4. 当环境温度低于 5℃时，凡常温需预热焊接的
钢种，利用碳弧气刨清根和修理缺陷时，也必
刨槽前，注意碳棒与工件的相对位置。
提高操作的熟练程度。
4.刨偏 刨削时往往由于碳棒偏离预定目标造成刨偏。
碳弧气刨及焊接缺陷
裂纹：最危险的焊接缺陷，通常发生在焊 缝金属及热影响区（焊缝两侧20mm范围）内。
（1）产生原因及危害：焊接裂纹通常分为热裂纹和冷裂 纹两种。热裂纹产生的原因：在焊缝金属的晶界上存在低熔 点共晶体，它削弱了晶粒间的联系，在高温和受到极大应力 作用时，就容易在晶粒之间引起开裂。焊缝金属中含硫、铜 等杂质较多时，容易产生热裂纹。冷裂纹产生的原因：碳和 合金元素的含量过高，使母材金属可焊性变坏，焊缝及热影 响区存在淬硬组织，焊缝金属中氢含量较高且集中。上述焊 缝金属中的各种缺陷以及金属的显著过热，会形成较大的焊 接拉伸应力导致冷裂纹。冷裂纹具有延迟性质，有的在焊后 立即出现，也有的在焊后几小时，或数天后至个把月才发生 裂纹，因此它具有更大的危险性，须引起高度重视。焊接裂 纹将引起严重的应力集中，减少有效工作截面，破坏焊接接 头的不渗透性，使船艇抗沉性能变坏，并随时间的增长裂纹 不断扩展，从而导致焊接构件断裂。所以船体结构均不允许 存在焊接裂纹，一旦发现应立即铲除重焊。
（1）产生原因及危害：焊件坡口角度和装配 间隙过小，钝边太大和坡口边缘不齐，电流小而 运条速度过快，焊条倾斜角度不正确等，此外， 焊件坡口表面清理不净、背面清根不彻底也容易 产生未焊透。未焊透减少了焊缝的有效工作截面， 造成严重的应力集中，大大降低了焊接强度，因 此，船体重要结构均不允许存在未焊透。 （2）防止措施：正确选定坡口形式和装配间 隙，认真清除坡口边缘两侧污物。选择合适的焊 接电流，运条时随时注意调整焊条角度，使熔敷 金属和母材之间充分均匀地加热和熔化，合为一 体。
碳弧气刨的特点
1. 与用风铲或砂轮相比，效率高，噪音小，并可减轻劳动强度。
2. 与等离子弧气刨相比，设备简单，压缩空气容易获得且成本低。 3. 由于碳弧气刨是利用高温而不是利用氧化作用刨削金属的，因 而不但适用 于黑色金属，而且还适用于不锈钢、铝、铜等有色金属 及其合金。 4. 由于碳弧气刨是利用压缩空气把熔化金属吹去，因而可进行全 位置操作； 手工碳弧气刨的灵活性和可操作性较好，因而在狭窄工 位或可达性差的部 位，碳弧气刨仍可使用。 5. 在清除焊缝或铸件缺陷时，被刨削面光洁铮亮，在电弧下可清 楚地观察到 缺陷的形状和深度，故有利于清除缺陷。 6. 碳弧气刨也具有明显的缺点，如产生烟雾、噪音较大、粉尘污 染、弧光辐 射、对操作者的技术要求高。
碳弧气刨
电弧太短时，容易引起“夹碳”缺陷。 刨削过程弧长变化尽量小以保证得到均匀的刨削 尺寸。
渗碳
碳弧气刨工艺参数
4.压缩空气压力
压缩空气的压力，会直接影响创削 速度和槽表面质量。
压力高，可提高创削速度和刨槽表 面的光滑程度。
压力低，则造成刨槽表面粘渣。
一般压缩空气的压力为0.4～ 0.6MPa 压缩空气所含水分和油分可通过在压缩空 气的管路上加过滤装置予以限制。
4、碳棒
圆形
扁形
02
碳弧气刨工艺参数
碳弧气刨工艺参数
1.电源极性 2.碳棒的直径与电流 3.电弧长度 4.压缩空气压力 5.碳棒伸出长度 6.碳棒倾角 7.刨削速度
碳弧气刨工艺参数
1.电源极性
碳弧气刨碳钢和合金钢时，采用直流 反接。
直流反接气刨时，电弧稳定，刨削速 度均匀，电弧发出连续的刷刷声，刨槽两 侧宽窄一致，表面光滑照亮。
4.碳弧气刨应用
1、清根、返修焊件时清除缺陷； 2、清理铸件毛边、飞刺、浇冒口及 铸件中的缺陷； 3、切割不锈钢中、薄板； 4、开焊接坡口
二、碳弧气刨设备
1、焊接电源
晶闸管式焊机
逆变式焊机
二、碳弧气刨设备
2、压缩空气源
活塞式空气压缩机
二、碳弧气刨设备
3、工具
气刨枪
侧面送风式
圆周送风式
二、碳弧气刨设备
采用直流正接，则电弧发生抖动，并 发出断续的嘟嘟声，刨槽两侧呈现与电弧 抖动声相对应的圆弧状，刨槽表面粗糙。
碳弧气刨工艺参数
2.碳棒的直径与电流
碳棒直通常根据钢板的厚度选用，但也要考虑 刨槽宽度的需要，一般直径应比所需的槽宽小 2～4mm。
碳弧气刨基本知识
碳弧气刨基本知识目录一、碳弧气刨基本概念 (2)1.1 碳弧气刨的定义 (2)1.2 碳弧气刨的应用领域 (3)二、碳弧气刨设备与工具 (4)三、碳弧气刨工艺原理 (5)3.1 碳弧气刨的原理 (6)3.2 碳弧气刨的工艺流程 (7)四、碳弧气刨操作技巧 (8)4.1 碳弧气刨的准备工作 (9)4.2 碳弧气刨的操作步骤 (10)4.3 碳弧气刨的安全注意事项 (11)五、碳弧气刨在实际工作中的应用案例 (12)5.1 碳弧气刨在金属切割中的应用 (13)5.2 碳弧气刨在焊接修复中的应用 (14)5.3 碳弧气刨在其他领域的应用 (15)六、碳弧气刨的优缺点及发展趋势 (16)6.1 碳弧气刨的优点 (18)6.2 碳弧气刨的缺点 (19)6.3 碳弧气刨的发展趋势 (20)一、碳弧气刨基本概念碳弧气刨是一种利用碳极电弧产生的高温，使金属表面局部熔化，从而实现表面清理和焊接的一种高效工艺方法。
在碳弧气刨过程中，电弧产生的高温足以使金属熔化并蒸发，形成一定的气体保护效果。
由于电弧的吹力作用，可以将熔化的金属及其氧化物吹掉，实现表面的清理效果。
碳弧气刨具有操作简便、生产效率高、适用范围广等优点。
它可以在各种金属材料上使用，包括碳钢、不锈钢、合金钢等。
碳弧气刨还可以用于焊接前的表面清理和预处理工作，以及缺陷的检测和修复工作。
需要注意的是，碳弧气刨过程中会产生大量的烟尘和有害气体，对环境和人体健康造成一定的影响。
在使用碳弧气刨时，需要采取必要的防护措施，如佩戴防护眼镜、口罩和手套等。
1.1 碳弧气刨的定义碳弧气刨是一种利用碳极电弧产生的高温，使电极和基体金属熔化，同时用压缩空气的气流来吹除熔化金属，从而实现表面清理和局部加热加工的方法。
这种工艺在金属加工领域中被广泛应用，特别是在钢铁制造、化工设备制造等行业中，用于清除焊缝、毛刺、旧漆层以及进行局部热处理等。
在碳弧气刨过程中，一般将碳棒作为电极，通过调整电流和电压来控制电弧的温度和能量。
碳气刨培训教材
三、常用金属材料的碳弧气刨 • 2）正常气刨过程 • 引弧以后，控制电弧长度在1～3mm之内。碳棒 与工件之间的倾角根据要求的槽深而定，刨深 槽时，倾角应大些。 • 碳棒移动过程中，既不能做横向摆动，也不能 前后往复摆动，因为摆动时不容易保持操作平 稳，刨出的槽也不平整齐光洁。刨削一段长度 后，碳棒因损耗而变短，需停弧调整碳棒的伸 出长度。此时，不应停止送风，以便维持碳棒 继续冷却，这样，既可避免重新引弧时不出现 夹碳，也可以减少碳棒损损耗。。
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碳弧气刨版
一、碳弧气刨的原理、特点及应用
（一）碳弧气刨的原理 • 利用碳棒或石墨与工件间产生的电 弧将金属熔化，并用压缩空气将其 吹掉，实现在金属表面上加工沟槽 的方法。
•
一、碳弧气刨的原理、特点及应用
• （二）碳弧气刨的特点 • ①生产效率高：采用碳弧气刨比风铲 可提高生产率4倍，在仰位和垂直位置 时，优越性更大。 • ②改善了劳动强度：与风铲相比没有 震耳的噪声，劳动强度小。 • ③使用灵活方便，有利于保证质量： 它可在较窄小的位置施工，尤其在返 修焊缝时，便于观察焊接缺陷的清除。
三、常用金属材料的碳弧气刨
• 对引弧处的槽深要求不同，引弧阶段运行的轨迹也不 一样。如要求引弧处的槽深与整个槽的深度相同时， 应按下图所示的那样，只将碳棒向下进给，暂时不往 前运行，待刨到要求的槽深时，在将碳棒平稳地向前 移动。如果允许开始时的槽浅一些，则碳棒一边往前 移动，一边往下送进，如下图。
二、碳弧气刨的工艺
• 表6-35
电流与压缩空气压力的关系
电流（A） 140～190 190～270 270～340
压缩空气压力 （MPa） 0.35～0.4 0.4～0.5 0.5～0.55
碳弧气刨原理
碳弧气刨原理
碳弧气刨是一种常用的金属切割工具，其原理是利用高温的碳
弧气体将金属材料进行切割。
碳弧气刨主要由电源系统、气体系统
和控制系统组成，下面我们将详细介绍碳弧气刨的工作原理。
首先，碳弧气刨的电源系统提供高压电源，将电能转换为电弧
能量。
当电源系统启动后，电流通过碳棒产生电弧，同时产生高温。
这种高温的电弧是碳弧气刨切割金属的关键。
其次，碳弧气刨的气体系统提供气体，通常是氧气或空气。
气
体在电弧下被分解成离子和自由基，形成等离子体。
等离子体的温
度非常高，可以达到数千摄氏度，这样的高温可以使金属材料瞬间
熔化并被吹除，从而实现切割的目的。
最后，控制系统对电源和气体系统进行精确控制，以确保碳弧
气刨的稳定工作。
控制系统能够调节电流大小、气体流量和喷嘴位置，以适应不同金属材料的切割需求。
通过控制系统的精确调节，
可以实现对金属材料的高效切割。
总的来说，碳弧气刨的工作原理是利用高温的碳弧和气体等离
子体对金属材料进行切割。
通过电源系统提供电能、气体系统提供
气体和控制系统的精确调节，碳弧气刨可以实现对金属材料的高效
切割。
除了切割外，碳弧气刨还可以用于焊接、热喷涂等工艺。
在工
业生产中，碳弧气刨已经成为一种重要的切割工具，其高效、精准
的切割能力受到了广泛的认可。
总之，碳弧气刨作为一种重要的金属切割工具，其原理简单清晰，通过电能和气体的协同作用，可以实现对金属材料的高效切割。
在未来的工业生产中，碳弧气刨有望发挥更大的作用，为金属加工
领域带来更多的便利和效益。
碳弧气刨
碳弧气刨设备
• 2 设备及材料
• 碳弧气刨系统由电源、气刨枪、碳棒、电 缆气管和压缩空气源等组成。如图2所示。
碳弧气刨电源
• 2.1 电源 • 碳弧气刨一向采用具有陡降外特性且动特性较好
• （2）电流与碳棒直径 电流与碳棒直径 成正比关系，一般可参照下面的经验公式 选择电流：
碳弧气刨工艺
碳弧气刨工艺
•
I=（30~50）D
式中 I——电流(A)
D——碳棒直径（mm）
• 对于一定直径的碳棒，如果电流较小，则电弧不 稳，且易产生夹碳缺陷；适当增大电流，可提高
刨削速度、刨槽表而光滑、宽度增大。在实际应
• 侧面送气气刨枪 侧面送气气刨枪结构如 图3所示。
侧面送气气刨枪嘴结构
• 侧面送气气刨枪嘴结构如图4所示。
侧面送气气刨枪
• 侧面送气气刨枪的优点：结构简单，压缩 空气紧贴碳棒喷出，碳棒长度调节方便。 缺点：只能向左或右单一方向进行气刨。
圆周送气气刨枪
• （2）圆周送气气刨枪 圆周送气气刨枪只 是枪嘴的结构与侧面送气气刨枪有所不同。 圆周送气气刨枪嘴结构如图5所示。
适用电流Ａ 200-250 240-280 260-300 350-400 400-450 450-500 480-530 500-550 550-600
碳弧气刨工艺
• 3 碳弧气刨工艺
• （1）电源极性 碳弧气刨一般采用直流反 接（工件接负极）。这样电弧稳定，熔化 金属的流动性较好，凝固温度较低，因此 反接时刨削过程稳定，电弧发出连续的刷 刷声，刨槽宽窄一致，光滑明亮。若极性 接错，电弧不稳且发出断续的嘟嘟声。
碳弧气刨和切割
碳弧气刨和切割碳弧气刨和切割一、碳弧气刨与切割原理碳弧气刨及切割是利用碳棒与工件之间产生的电弧，将金属局部加热到熔融状态，同时用压缩空气的气流把熔融金属吹掉，从而达到对金属进行刨削或切割的一种工艺方法，如图3-5所示。
在碳弧气刨中，压缩空气的要紧作用是把碳极电弧高温加热而熔化的母材金属吹掉，同时还能够对碳棒起冷却作用，减少碳棒的损耗。
但压缩空气的流量过大时，将会使被熔化的金属温度降低，而不利于“刨削”或阻碍电弧的稳固燃烧。
二、应用范畴目前，碳弧气刨这种方法已广泛应用在造船、机械制造、锅炉、压力容器等金属结构制造部门。
(1)要紧用于双面焊时，清理背面焊根。
(2)清除焊缝中的缺陷。
(3)自动碳弧气刨用来为较长的焊缝和环焊缝加工坡口；手工碳弧气刨用来为单件、不规则的焊缝加工坡口。
(4)清除铸件的毛边，清除浇冒口和铸件中的缺陷。
(5)切割高合金钢、铝、铜及其合金等。
碳弧气刨比风铲的噪声小，能减轻劳动强度。
但碳弧有烟雾、粉尘污染及弧光辐射，因此要注意通风，以免对人身健康有不利阻碍。
三、手工碳弧气刨操作规程1．预备工作(1)检查气刨枪的导气管是否畅通，导气管不得有漏气现象。
(2)检查气刨枪的导电嘴、碳棒夹。
对漏电及损坏部件进行修理更换。
(3)检查电源极性，调整电流，碳棒伸出长度以80～100mm为宜。
(4)检查压缩空气的压力，当压力＜0．4MPa时不得进行操作。
(5)清理工作场地，去除易燃、易爆物品。
(6)穿好防护鞋、防护服，戴好防护罩，做好其他安全爱护措施。
2．安全技术(1)在雨雪天和大风天不得进行露天气刨和切割。
(2)露天作业时，应尽可能顺风向操作，防止被吹散的铁水及熔渣烧伤。
并注意场地的防火。
(3)在容器或舱室内部作业时，内部尺寸不能过于狭小，而且必须加强通风，以便排除烟尘，而且要求两人以上。
(4)气刨时使用的电流较大，应注意防止电源过载或长时刻连续使用而发热。
(5)操作地点的防火距离要大于一样电焊、气割作业的防火距离。
碳弧气刨原理
碳弧气刨原理
碳弧气刨是一种常用的金属切削工具，它利用高温电弧和气流的作用来完成对
工件的切削加工。
碳弧气刨原理主要包括电弧发生原理、气流作用原理和切削原理三个方面。
首先，让我们来了解一下碳弧气刨的电弧发生原理。
碳弧气刨通过电源将电能
转化为电弧能量，电流经过碳棒产生高温电弧，电弧的温度高达3000-6000摄氏度，能够使工件表面瞬间熔化并蒸发，从而实现切削加工。
电弧发生时，还会产生强烈的光和热，因此在使用碳弧气刨时需要注意保护眼睛和皮肤，以免受到伤害。
其次，气流作用原理也是碳弧气刨实现切削加工的重要原理之一。
碳弧气刨通
过喷嘴向切削区域喷射高压空气，气流的作用可以将熔化的金属颗粒吹散，同时也可以冷却切削区域，防止工件过热变形。
气流的加速和喷射方向对切削效果有着重要的影响，合理的气流设计可以提高碳弧气刨的切削效率和精度。
最后，我们来谈谈碳弧气刨的切削原理。
碳弧气刨利用高温电弧和气流的协同
作用，可以对各种金属材料进行切削加工，包括钢铁、铝合金、铜等。
在切削过程中，电弧瞬间加热工件表面，使其熔化并蒸发，而气流则将熔化的金属颗粒吹散，从而实现对工件的切削。
由于电弧和气流的高能量作用，碳弧气刨在切削速度和效率上都具有明显的优势。
综上所述，碳弧气刨是一种高效、精密的金属切削工具，其原理包括电弧发生
原理、气流作用原理和切削原理。
通过合理的电弧和气流设计，碳弧气刨可以实现对各种金属材料的高效切削加工，广泛应用于机械加工、航空航天等领域。
在使用碳弧气刨时，需要注意保护措施，确保安全高效地完成切削任务。
碳弧气刨安全技术
碳弧气刨安全技术一、碳弧气刨原理利用石墨棒或碳极与工件间产生的电弧将金属熔化，并用压缩空气将其吹掉，实现在金属表面上加上沟槽的方法叫碳弧气刨。
碳弧气刨可以用来挑焊根、开坡口、返修焊缝缺陷及切割铸铁和不锈钢等。
与其他表面加工和切割方法比较，碳弧气刨具有如下优点：⑴与风铲相比，在开坡口及挑焊根时，可以提高工效4倍以上，尤其是在开U形坡口时，效果更加显著。
⑵与风铲相比，能减轻劳动强度，减少噪声，提高劳动条件。
⑶与风铲相比，在刨除焊缝缺陷时，操作者可直接用肉眼观察是否被刨净，焊补后的合格率很高。
⑷与氧气切割相比，能切割氧气切割难以切割的材料，如不锈钢、铸铁、铜和铝等。
⑸工具设备简单，操作方便，最适合于金属缺陷的清除工作。
碳弧气刨的缺点是气刨过程中会产生烟尘，对环境造成污染，对操作者健康有一定影响，并且需要采用功率较大的直流电源，费用较高。
二、碳弧气刨的设备和材料1.电源碳弧气刨应采用具有下降特性的直流弧焊电源，由于气刨时碳棒不熔化，负载持续率较大,而使用的电流又较大，所以就选用功率较大的电源，常用的有ZX5-630、ZX-500型整流弧焊机和AXl-500型弧焊发电机等。
2.气刨枪气刨枪的作用是夹持碳棒、传导电流和输送压缩空气，常用的有焊钳式气刨枪、扁碳棒气刨枪和圆周送风式气刨枪。
类型有焊钳式气刨枪惇；圆周送风式气刨枪；扁碳棒式气刨枪3.空气压缩机和空气导管碳弧气刨所需的压缩空气的压力范围0.4~0.8MPa,由空气压缩机或集中式供气管道供气，然后由空气导管输送至气刨枪，较新式的是气电合一的碳弧气刨软管，类型有弹簧管；附加钢丝；夹线胶管；多股导线4.碳棒碳棒在碳弧气刨时作为电极，用作传导电流和引燃电弧。
对碳棒的要求是耐高温、导电性良好和不易开裂。
常用的是镀铜实芯碳棒，镀铜的目的是更好地传导电流。
外形有圆碳棒和扁碳棒两种，圆碳棒主要用于在焊缝反面挑焊根、清焊根;扁碳棒刨槽较宽，可以用于来坡口、刨焊瘤或切割大量金属的场合。
碳弧气刨与切割的操作与安（三篇）
碳弧气刨与切割的操作与安②根据碳棒直径选择并调节好电流，使气刨枪夹紧碳棒并调节碳棒外伸长为80～100mm左右，消耗到30～40mm时要重新调整伸出长度；打开气阀并调节好压缩空气流量，使气刨枪气口和碳棒对准待刨削的部位。
③引弧前应先送进压缩空气流，以免槽道产生夹碳现象。
刨削结束时应先拉断电弧，再关闭压缩空气。
通过碳棒与工件轻轻接触引燃电弧。
碳棒与工件的夹角开始时要小，逐渐将夹角增大至所需的角度。
刨削过程中，弧长、刨削速度及夹角三者应配合适当。
④碳棒中心线应与刨槽中心线重合，否则刨槽形状不对称。
⑤刨削速度要保持均匀，均匀清脆的嘶嘶声表示电弧稳定，这时能得到光滑均匀的刨槽。
速度太快易短路，太慢易断弧，刨槽质量差。
每一小段刨槽衔接时，应在弧坑上引弧，防止触伤刨槽或产生凹痕。
⑥在垂直位置刨削时，应由上向下操作，这样重力的作用有利于除去熔化金属；在平位置刨削时，既可从右向左，也可从左向右操作；在仰位置刨削时，熔化金属由于重力的作用很容易落下，应注意防止熔化金属烫伤操作人员。
⑦焊缝背面开槽，要注意保持一定的碳棒角度，电弧宜短些（弧长约3mm左右），并均匀地向前刨削，以获得尺寸一致，表面光洁的槽道。
刨削厚板中的深坡口时要采取分段逐层刨削的办法。
⑧在刨削过程中，如果碳棒与刨口发生短路，该处会形成含碳量很高的硬脆层，必须将其去除，然后才能继续刨削。
清除焊缝中的裂纹时，应先将裂纹两刨去一部分，以免裂纹扩展。
然后以较大的刨削量连续向下刨，直至裂纹完全被刨除。
⑨刨槽结束后应进行仔细检查，槽道的宽度和深度是否一致；焊根中的缺陷是否完全清除；以及要注意是否存在夹碳现象。
还应清除槽及边缘的铁渣、毛剌和氧化皮等，用铁丝刷清除刨槽内炭灰和铜斑。
2．碳弧气刨的安全防护①碳弧气刨由于弧光较强，操作人员应戴上深色护目镜。
防止喷吹出来的熔融金属烧损作业服及对眼睛的伤害，工作场地应注意防火。
②气刨时烟尘大，由于碳棒使用沥青粘结而成，表面镀铜，因此烟尘中含有1％～1.5％的铜，并产生有害气体，所以操作者宜佩戴送风式面罩。
碳弧气刨的操作
碳弧气刨的操作一、碳弧气刨的使用范围碳弧气刨是利用碳电极（即碳棒）与工件间产生的电弧热将金属局部熔化，同时借助压缩空气的气流将其吹除，实现刨削和切断金属的加工方法，如图4-26所示。
由于碳弧气刨具有生产效率高、噪声小、操作方便等优点，因此它在造船、机械制造、锅炉、压力容器等金属结构制造部门应用很广。
利用碳弧气刨可以进行焊缝清根、背面开槽和各种形式的坡口加工，还可以用于刨除焊缝中的缺陷，也可进行切割（如切割铸件的浇冒口、毛刺和切割不锈钢、铜、铝等金属材料）。
除手工碳弧气刨外，自动碳弧气刨也开始在生产中应用。
应用实例。
二、碳弧气刨的装置碳弧气刨的装置如图 4—28 所示，主要由电源、碳弧气刨枪、碳棒、电缆气管及压缩空气源组成。
1.电源碳弧气刨一般采用功率较大的焊机，如 ZX5—500 型焊机（图4—29）等作为碳弧气创的电源。
2. 碳弧气刨枪碳弧气刨枪（图 4—30）应具有的性能要求是∶ 导电性良好;吹出的压缩空气集中而准确;碳棒电极夹持牢固，且更换方便;外壳绝缘良好;质量较轻。
体积小、使用方便等。
碳弧气刨枪有侧面送风式和圆周送风式2 种。
（1）侧面送风式碳弧气刨枪它的特点是送风孔开在钳口附近的一侧，工作时压缩空气从这里喷出，气流恰好对准碳棒的后侧，将熔化的铁水吹走，从而达到刨槽或切割的目的。
（2）圆周送风式碳弧气刨枪它的特点是压缩空气沿碳棒四周喷流，均匀冷却碳棒，并对电弧有一定的压缩作用，刨槽前端不堆积熔渣，便于看清刨槽位置。
3.碳弧气刨用碳棒碳棒用作碳弧气刨时的电极材料，如图 4—31 所示，其断面形状多为圆形，用于焊缝的清根、开槽、清除焊接缺陷等;刨宽槽或平面时，可采用矩形碳棒。
三、碳弧气刨工艺参数的选择碳弧气刨时的工艺参数有极性、碳棒直径、刨削电流、刨削速度、压缩空气压力、弧长、碳棒的倾角和伸出长度等。
它们对刨削过程与刨削质量的影响如下∶1.极性对碳素钢和普通低合金钢进行碳弧气刨时，应采用直流反接，以提高电弧的稳定性，刨槽表面光滑。
碳弧气刨的原理及应用
碳弧气刨的原理及应用1. 碳弧气刨的原理碳弧气刨是一种常用的金属加工工具，它通过利用碳棒与工件间的电弧放电产生的高温和高能量，实现对工件的刨削。
碳弧气刨的原理主要包括以下几个方面：•电弧放电刨削：碳弧气刨通过控制电弧放电的形成和消失，实现对工件的刨削。
当电弧放电时，弧焰接触到工件表面，产生高温和高能量的热源，使工件局部升温和熔化，然后通过气流将熔化的金属颗粒排除，从而实现刨削作用。
•气流冷却：在碳弧气刨的刨削过程中，由于电弧放电产生的高温热源，容易对刀具造成热损伤。
为了解决这个问题，碳弧气刨采用了气流冷却的方法。
通过喷射高速气流在切削区域降低温度，减少刀具磨损和热变形，提高刨削精度和工具寿命。
•刀具形状和角度：碳弧气刨的刀具形状和角度对刨削效果和加工质量起着重要作用。
常见的刀具形状包括圆柱形、球形、圆锥形等，根据不同的加工要求选用不同的刀具。
刀具的角度和刨削方向也会影响加工效果，通常通过调整刀具角度和刨削路径来实现。
2. 碳弧气刨的应用碳弧气刨具有刨削效率高、刨削质量好、加工适应性强等特点，因此在各种金属加工领域得到了广泛应用。
以下是碳弧气刨常见的应用领域：•铸造件修复：在金属铸造过程中，常常会出现一些缺陷或不合格的铸造件。
碳弧气刨通过刨削的方式去除铸件表面的缺陷部分，使其达到设计要求。
•焊接接头处理：在焊接过程中，焊接接头常常会出现一些不平整、凸起或凹陷的问题。
碳弧气刨可以通过刨削的方式修整焊接接头，使其平整光滑，提高焊接接头的质量。
•金属零件修整：在金属加工中，有些金属零件需要进行修整或调整尺寸。
碳弧气刨可以精确刨削金属零件，实现加工精度要求。
•模具修复：在模具制造和使用过程中，模具表面常常会出现一些磨损、划痕或凹陷。
碳弧气刨可以对模具进行修复，恢复模具的使用功能。
•金属表面清洁：在某些情况下，金属表面可能会附着一些污渍或氧化物。
碳弧气刨以其高效的刨削能力可以清除金属表面的污渍和氧化物，使其恢复原有的光亮表面。
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第四章碳弧气刨教学目标：掌握碳弧气刨工作原理、工艺特点及应用范围，正确选择工艺参数；能够对低碳钢、低合金结构钢、不锈钢进行正确的刨削操作，并对铸铁及有色金属进行碳弧切割。
教学重、难点：碳弧气刨工作原理、工艺特点及应用范围，正确选择工艺参数，对低碳钢、低合金结构钢、不锈钢进行正确的刨削操作，并对铸铁及有色金属进行碳弧切割。
课时：7课时第一课时教学过程：一、组织教学二、导入新课（一）碳弧气刨的基本原理（1）碳弧气刨是利用碳棒与金属工件之间产生的电弧高温，将金属工件局部熔化，并利用压缩空气流将熔化金属吹掉，从而在工件上加工出刨槽的一种工艺方法，如图所示。
图碳弧气刨原理示意图1—碳棒2—碳弧气刨钳3—压缩空气4—电弧5—工件（2）碳弧气刨是利用碳极和金属之间产生的高温电流，把金属局部加热到熔化状态，同时利用压缩空气的高速气流把这些熔化金属吹掉，从而实现对金属母材进行刨削和切割的一种加工工艺方法，如下图：图1 碳弧气刨示意图（二）碳弧气刨与其他切割方法的比较(引导学生复习归纳) 1、机械切割砂轮切割2、氧乙炔气割(二)应用范围1.焊缝挑焊根工作中。
2.利用碳弧气刨开坡口，尤其是U型坡口。
3.返修焊件时，可使用碳弧气刨消除焊接缺陷（挖出）。
4.清除铸件表面的毛边、飞刺、冒口和铸件中的缺陷。
5.切割不锈钢中、薄板6.在板材工件上打孔。
7.刨削焊缝表面的余高。
三、巩固小结四、布置作业1.碳弧气刨原理2.碳弧气刨的特点第二课时教学过程：一、组织教学二、复习旧知识1.碳弧气刨原理2.碳弧气刨的特点3.碳弧气刨应用范围。
三、导入新课1.碳弧气刨的工艺参数（主要）a)碳棒规格及适用电流（表1）电流对刨槽的尺寸影响很大，电流增加时，刨槽的宽度增加，深度增加更多，采取大电流可以提高刨削速度，并获得较光滑的刨槽。
但电流过大时，碳棒头易发红，镀铜层易脱落。
正常电流下，碳棒发红长度为25mm，电流小则容易产生夹碳现象。
实际生产中可参考表1选用电流。
表1 碳棒规格及适用电流新型侧面送风碳弧气刨钳如图所示。
图新型碳弧气刨钳示意图1—碳棒2—风孔3—角度可调钳口(导电嘴) 4—空气开关5—卡紧手柄6—电缆紧固螺钉7—电缆接口8—压缩空气接头电风合一软管新式的电风合一的软管如图所示。
1—弹簧管2—外附加钢丝3—夹线胶管4—多股导线图电风合一软管b)刨削速度刨削速度对刨槽尺寸、表面质量都有一定影响。
速度太快会造成碳棒与金属相碰，会使碳粘于刨槽顶端，形成“夹碳”的缺陷。
相反，速度过慢又易出现“粘渣”问题。
通常刨削速度为0.5—1.2m/min较合适。
c)电弧长度气刨时，电弧长会引起电弧不稳定，甚至造成息弧。
操作一般宜用短弧，以提高生产效率和碳棒利用率。
一般电弧长度以1—2mm为宜。
d)碳棒伸出长度碳棒从钳口到电弧端的长度为伸出长度（如图1所示）伸出长度越长，钳口离电弧越远，压缩空气吹到熔池的吹力就不足，不能将熔化的金属顺利吹掉；另一方面伸出长度越长，碳棒的电阻越大，烧损也越快。
操作时，碳棒合适的伸出长度为80—100 mm，当烧损到20—30 mm后就要进行调整。
碳棒伸出长度示意图5.碳棒倾角碳棒与工件沿刨槽方向的夹角称为碳棒倾角，刨槽的深度与倾角有关。
倾角增大，刨槽深度增加；反之，倾角减小，则刨槽深减小。
碳棒的倾角一般为25°-- 45°碳棒倾角6.碳棒直径与板厚的关系见表碳棒直径一般比所要求的刨槽宽度小2～4mm为佳。
7.压缩空气压力一般要求压缩空气的压力为0.4～0.6MPa。
8.电弧长度操作时要尽量采用短弧，一般弧长约l～2mm。
9.刨削速度一般刨削速度为0.5～1.2m／min较合适。
三、巩固小结四、布置作业碳弧气刨的工艺参数有哪些？第三课时教学过程：一、组织教学二、复习旧知识碳弧气刨的工艺参数三、导入新课碳弧气刨基本操作a)准备工件刨削前应先检查电源的极性是否正确（一般刨枪接正极、工件接负极）。
检查电缆及气管是否接好。
并根据工件厚度、槽的宽度选择碳棒直径和调节好电流。
调节碳棒伸出长度为80—100mm。
检查压缩空气管路和调节压力，调正风口并使其对准刨槽。
b)引弧引弧时，应先缓慢打开气阀，随后引燃电弧，否则易产生“夹碳”和碳棒烧红。
电弧引燃瞬间，不宜拉的过长，以免熄灭。
c)刨削i.因为开始刨削时钢板温度低，不能很快熔化，当电弧引燃后，此时刨削速度应慢一点；否则易产生夹碳。
当钢板熔化且被压缩空气吹去时，可适当加快刨削速度。
ii.刨削过程中，碳棒不应横向摆动和前后往复移动，只能沿刨削方向作直线运动。
iii.碳棒倾角按槽深要求而定，倾角可为25°-- 45。
iv.刨削时，手的动作要稳，对好准线，碳棒中心线应与刨槽中心线重合。
否则，易造成刨槽形状不对称。
v.在垂直位置气刨时，应由上向下移动，以便焊渣流出。
vi.要保持均匀的刨削速度。
刨削时，均匀清脆的“嘶、嘶”声表示电弧稳定，能得到光滑均匀的刨槽。
每段刨槽衔接时，应在弧坑上引弧，防止碰触刨槽或产生严重凹痕。
vii.刨削结束时，应先切断电弧，过几秒后再关闭气阀，使碳棒冷却。
viii.刨槽后应清除刨槽及其边缘的铁渣、毛刺和氧化皮，用钢丝刷清除刨槽内碳灰和“铜斑”。
并按刨槽要求检查焊缝根部是否完全刨透，缺陷是否完全清除。
四、巩固小结五、布置作业1.碳弧气刨如何引弧？2.碳弧气刨时如何刨削？第四课时教学过程：一、组织教学二、复习旧知识1.碳弧气刨如何引弧？2.碳弧气刨时如何刨削？三、导入新课a)焊缝返修时刨削缺陷焊缝经探伤后，发现有超标准的缺陷，可用碳弧气刨进行刨除。
根据检验人员在焊逢上做出的缺陷位置的标记来进行刨削，刨削过程中要注意一层一层地刨，每层不要太厚。
当发现缺陷后，要轻轻地再往下刨一二层，直到将缺陷彻底刨掉为止。
如图2所示图2刨除焊缝后的槽形b)碳弧气刨工艺规范1. 主题内容与适用范围本规范规定了手工和自动碳弧气刨工艺及操作应遵守的规则。
本规范适用于低碳钢和低合金钢的碳弧气刨，用于清根、开U型坡口、清除焊接接头缺陷等。
2.碳弧气刨的电极材料(1)应选用碳弧气刨专用的碳棒，且符合有关要求。
(2)碳棒断面一般为圆形。
(3)当用于自动碳弧气刨时，应选用可连接（螺纹或锥体连接）的碳棒。
当第一根碳棒被消耗时，另一根可以迅速而方便地接上，保证操作连续而不中断。
(4)碳棒在保管时应保持干燥。
使用前如发现碳棒受潮，应经烘干后使用，烘干温度为120℃左右，保温2小时。
3.碳弧气刨枪应选用侧向送风的碳弧气刨枪，以保证金属熔渣的清除。
4.电源碳弧气刨必须采用直流电源，手工碳弧气刨应采用陡降外特性的直流电源。
自动碳弧气刨，根据控制模式，可采用陡降外特性或平特性的直流电源。
碳弧气刨一般所需电流较大，连续工作时间长，故应选用功率较大的直流焊机。
若选用硅整流焊机作电源时，尤应防止超载，以确保金属熔渣的清除。
(5)碳弧气刨电源极性的选用根据材质而定，一般碳钢、合金钢选用直流反接。
5.压缩空气(1)碳弧气刨用的压缩空气必须清洁干燥，必要时应采取过滤装置。
(2)碳弧气刨用的压缩空气应有足够的压力和流量。
常用的压力为0.4~0 .6MPa，流量为0.85~1.7m3/min。
四、巩固小结五、布置作业1.碳弧气刨焊缝返修时如何刨削缺陷？2.碳弧气刨的电极材料有哪些要求？3. 碳弧气刨对压缩空气有哪些要求？第五课时教学过程：一、组织教学二、复习旧知识1.碳弧气刨焊缝返修时如何刨削缺陷？2.碳弧气刨的电极材料有哪些要求？3. 碳弧气刨对压缩空气有哪些要求？三、导入新课碳弧气刨前的准备1.清理工作场地，在10m范围内应无易燃、易爆物品。
2.碳弧气刨前应作如下检查：(1)电源线及接地（焊件）线连接应牢固。
自动碳弧气刨时，信号（电弧电压）线应可靠地接在焊件上。
(2)气路连接应可靠、畅通、无泄漏现象。
仪表完好。
(3)采用自动碳弧气刨时，小车导轨与焊件气刨线应平行。
(4)当气刨环缝时，液轮架运转应可靠，且不跑偏。
(5) 碳弧气刨的电源极性、碳棒直径、气刨电流、行走速度、压缩空气的压力及碳棒的伸出长度等应符合工艺要求。
3.对于需要预热的材料，在气刨前应按相应的焊接工艺要求进行预热。
4. 碳弧气刨操作要求(1 )自动碳弧气刨按操作说明书进行，当一切准备就绪，在按下启动按钮后，除连接碳棒需手动外，一切均自动进行，直至气刨结束时按下停止按钮。
(2) 手工碳弧气刨按下列要求进行操作。
1)将碳棒夹持在碳弧气刨枪上，碳棒伸出长度一般为80~100mm，当烧至30~40mm时，应将碳棒重新夹持到伸出长度。
2)应先送风后引弧，防止引弧时产生夹碳现象。
3) 电弧长度应保持在1~2mm。
4) 碳棒与焊件夹角一般为25°~40°。
5) 引弧后的气刨速度应稍慢一点，待金属材料被充分加热后再调至正常气刨速度。
6) 气刨结束后应先熄弧后断气，以使碳棒冷却。
7）气刨结束后应彻底清除刨槽及其两侧的氧化皮、粘渣、飞溅等附着物。
四、巩固小结五、布置作业1.手工碳弧气刨按进行操作应注意事项？2.碳弧气刨前应作哪些检查？第六课时教学过程：一、组织教学二、复习旧知识1.手工碳弧气刨按进行操作应注意事项？2.碳弧气刨前应作哪些检查？三、导入新课A.工艺参数（1）手工碳弧气刨时，主要按碳棒直径选用电流（见表1）：表1规格（mm）Φ8Φ9Φ10Φ12电流（A） 400 ~ 430 450 ~ 500 500 ~ 550 550 ~ 600 （2）自动碳弧气刨时，除电流外，还有行走速度、电弧电压等。
B.检查（1）气刨槽应无夹碳、粘渣、铜斑及裂纹等缺陷，否则应及时清除。
（2）自动气刨刨槽尺寸允许偏差：宽度允差≤1mm、深度允差≤1±0.5mm、刨槽中心相对焊缝中心的偏移≤1mm。
（3）手工气刨刨槽尺寸允许偏差：宽度允差≤2mm、深度允差≤2±1mm、刨槽中心相对焊缝中心的偏移≤2mm。
C.安全事项(1 )操作者应穿戴好必要的劳动保护用品。
(2) 碳弧气刨时不准用氧气代替压缩空气。
(3) 不允许把碳弧气刨枪浸在水中冷却。
(4) 工作场地应通风良好，尤其是在容器内操作时，必须加强通风，排除烟尘。
D.碳弧气刨的工艺参数1.炭棒直径炭棒直径通常根据钢板的厚度选用，但也要考虑刨槽宽度。
炭棒直径越大，刨槽越宽。
一般炭棒直径应比所要求的刨槽宽度小2～4mm。
2.电源极性碳索钢和低合金钢碳弧气刨时，一般采用直流反接(DCRP)，即工件接负极，炭棒接正极。
采用直流反接碳弧气刨时，熔化金属的碳含量高达1.44%，而正接时碳含量为0.38%。
碳含量较高的熔化金属的流动性好，凝固温度较低。
因此反接时刨削过程稳定，电弧发出“刷刷”声，刨槽宽窄一致，光洁明亮。
若极性接错，电弧不稳且发出断续的“嘟嘟”声。