碳弧气刨

焊接安全技术：第三章焊接方法及安全

第二节碳弧气刨和切割

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，压缩空气的主要作用是把碳极电弧高温加热而熔化的母材金属吹掉，同时还可以对碳棒起冷却作用，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”或影响电弧的稳定燃烧。

二、应用范围

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)主要用于双面焊时，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，所以要注意通风，以免对人身健康有不利影响。

三、手工碳弧气刨操作规程

1．准备工作

(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，做好其他安全保护措施。

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间连续使用而发热。

(5)操作地点的防火距离要大于一般电焊、气割作业的防火距离。

(6)为了防止火灾和降低烟尘，气刨普通碳钢时，可采用水雾电弧气刨法，即在碳棒周围喷射出适量的水雾，以熄灭飞溅的火花和降低烟尘。此时应注意气刨枪不能漏水，以防触电。

(7)更换或移动热碳棒时，必须由上往下插人夹钳内。严禁用手抓握引弧端，以防炽热的碳棒烧焦手套或烫伤手掌。

3．气刨工艺

碳弧气刨的工艺参数有电源极性、碳棒直径、气刨电流、气刨速度和压缩空气压力等。

(1)电源极性。碳弧气刨碳钢和合金钢时，采用直流反接。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。若极性接错，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，此时应将极性倒过来。

(2)气刨电流与碳棒直径。气刨电流和碳棒直径成正比，一般可参照下面经验选择电流。

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；若电流较大，可提高刨削速度，刨槽表面光滑，宽度增大。一般选用较大的电流，易于操作。但电流过大时，碳棒烧损较快，甚至碳棒熔化，造成严重渗碳。

碳棒直径的选择与钢板厚度有关，具体见表3-10。

(3)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(或碳棒与工件间的倾角)相匹配；刨削速度太快，易造成碳棒与金属短路，电弧熄灭，形成夹碳缺陷。一般刨削速度以0．5～1．2m／min左右为宜。

(4)压缩空气的压力。压缩空气的压力，会直接影响刨削速度和槽表面质量。压力高，可提高刨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。

(5)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，也必须预热后方可操作。

(6)气刨后应彻底清理槽口，尤其是造成增碳部分应彻底清除。如果刨口产生裂纹等缺陷，应查找原因消除缺陷。