文档介绍：碳弧气刨与切割工艺
1. 碳弧气刨的工艺特点
碳弧气刨过程中,因急速加热和冷却以及局部的化学反应,在刨削表面及临近区产生增碳现象和热影响区,引起组织和硬度的变化。
(1)碳弧气刨常见缺陷及防止措施
1) 夹碳
刨削速度太快或碳棒送进过速,使碳棒头部触及铁水或未熔化的金属上,电弧就会因短路而熄灭。由于温度很高,当碳棒再往前送或上提时,端部脱落并粘在未熔化金属上,产生“夹碳”缺陷。
发生夹碳后,在夹碳处电弧不能再引燃,这样就阻碍了碳弧气蚀的继续进行。此外,夹碳外还形成一层硬脆且不容易清除的碳化铁(%)。这种缺陷必须注意防止和消除,否则焊后容易出现气孔和裂纹。清除的方法是在缺陷的前端引弧,将夹碳处连根一起刨除,或用角形磨光机磨掉。
2) 粘渣
碳弧气刨操作时,吹出来的铁水叫“渣”,表面是一层氧化铁,内部是含碳很高的金属。如果粘潭在刨槽的两侧,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。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。碳弧气刨速度大约比电弧焊高2~4倍,技术不熟练就容易刨偏。刨偏与否和所用气刨枪结构也有一定的关系。例如,采用带有长方槽的圆周送风式和侧面送风式枪,均不易将渣吹到正前方,不妨碍刨削视线,因而减少了刨偏缺陷。
5) 铜斑
采用表面镀铜的碳棒时,有时因镀铜质量不好,会使铜皮成块剥落,剥落的铜皮成熔化状态,在刨槽的表面形成铜斑。在焊前用钢丝刷或砂轮机将铜斑清除,就可避免母材的局部渗铜。如不清除,铜渗入焊缝金属的量达到一定数值时,就会引起热裂纹。为避免这种缺陷要选用镀层质量好的碳棒,采用合适的电流,并注意焊前用钢丝刷或砂轮机清理干净。
(2)碳弧气刨的热影响区组织和硬度
碳弧气刨过程中,热影响区的特性取决于被刨削金属的化学成分和显微组织。表10列出一些典型钢种的热影响区宽度、组织和硬度的变化。附着钢中碳和合金元素含量的增多,热影响区宽度及显微硬度值增大。但是奥氏体钢未发生组织变化和硬度升高现象。
表10 碳弧气刨对钢的热影响区宽度、组织和硬度的影响
材料
母材
热影响区
组织
显微硬度/MPa
宽度/mm
刨削金属表面组织
显微硬度/MPa
Q235
铁素体、珠光体
1274~1450
铁素体和珠光体
1519~2156
14Mn2
铁素体、珠光体
-
索氏体
-
12CrNi3A
铁素体、珠光体
1470~2058
~
索氏体
4018~4606
20CrMoV
铁素体、珠光体
1421~1960
索氏体和托氏体
2940~4234
40Cr
铁素体、珠光体
1764~2156
~
托氏体和马氏体
4900~7840
1Cr17Ni2
马氏体、铁素体
4312~4707
~
马氏体、铁素体
4410~5880
1C