在工業領域的大舞臺上,有一對閃耀著化學光芒的 “雙子星”,它們就是氣割與氣焊。這兩種技術憑借著化學能與熱能的巧妙轉化,在金屬加工的世界里大顯身手,成為眾多行業不可或缺的得力助手。今天,就讓我們一同走進氣割氣焊的奇妙世界,揭開它們神秘的面紗。
一、氣焊:金屬間的 “化學融合魔法”
氣焊,堪稱利用化學能轉變成熱能的一種神奇熔化焊接方法。想象一下,可燃氣體與助燃氣體如同兩位默契十足的舞者,在燃燒的火焰中翩翩起舞,它們產生的熱量足以熔化工件接縫處的金屬和焊絲,讓兩者緊密融合,從而達到金屬間牢固連接的目的,就像給金屬們舉辦了一場盛大的 “融合派對”。
氣焊所使用的可燃氣體可謂種類繁多,乙炔(C?H?)、液化石油氣(包含丙烷(C?H?)、丁烷(C?H??)、丙烯(C?H?)等)和氫氣(H?)等都是它的 “得力干將”。而氧氣(O?)則作為助燃氣體,為這場燃燒盛宴提供充足的 “能量支持”。在氣焊過程中,焊絲就像一位勤勞的 “填縫使者”,起填充金屬的作用,焊接時與熔化的母材一起組成焊縫金屬。為了讓焊接過程更加順利,熔劑也會 “閃亮登場”,它能消除覆蓋在焊材及熔池表面上那些難溶的氧化膜和其它雜質,就像給熔池來了一次深度清潔。不僅如此,熔劑還會在熔池表面形成一層熔渣,如同給熔池穿上了一層堅固的 “防護服”,保護熔池金屬不被氧化,同時排除熔池中的氣體、氧化物及其它雜質,提高熔化金屬的流動性,讓焊接順利進行,并保證焊縫的質量和成形。
在實際操作氣焊時,有許多關鍵步驟需要我們嚴格把控。首先是準備工作,這就好比搭建舞臺,要確保一切就緒。我們需要仔細檢查氧氣瓶和乙炔瓶是否安裝牢固,壓力是否正常,閥門是否關閉緊密,同時也要檢查氣焊設備,包括氣焊槍、氧瓶減壓閥、乙炔瓶減壓閥等是否正常工作。此外,焊接面具、焊接手套、火種器等輔助工具也必不可少,它們是我們操作過程中的 “安全衛士”。
準備妥當后,就可以點燃火種了。先打開氧氣瓶的主閥門,再緩慢地打開氣焊槍上的氧氣按鈕,接著打開乙炔瓶的主閥門,再緩慢地打開氣焊槍上的乙炔按鈕,然后用火種器將火焰接觸到氣焊槍的噴嘴,當乙炔燃燒時,慢慢將氧氣混合進去,這樣就形成了氣焊火焰。此時,我們還需要根據不同的焊接需求,調整氣焊火焰。比如,中性火焰是氧乙炔混合比為 1.1 - 1.2 時燃燒所形成的火焰,其特征為亮白色的焰心端部有淡白色火焰閃動,時隱時現。中性焰的內焰區氣體為 CO 和 H?,無過量氧和游離碳,因此呈暗紫色,它應用最為廣泛,常用于氣焊低、中碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、純銅、錫青銅、鋁及鋁合金、鉛、錫、鎂合金和灰鑄鐵等。如果繼續扳動氣焊槍上的氧氣閥門,使火焰稍大,增加氧氣中的氧含量,就會形成氧化火焰,輕微氧化的氧化焰適用于氣焊黃銅、錳黃銅、鍍鋅鐵皮等,可減少氧的蒸發。而當氧乙炔混合比小于 1.1 時,就會形成碳化焰,其特征是內焰呈淡白色,因其內焰有多余的游離碳,所以具有較強的還原作用和滲碳作用,輕微碳化的碳化焰適用于氣焊高碳鋼、鑄鐵、高速鋼、硬質合金、蒙乃爾合金、碳化鎢和鋁青銅等。
在焊接操作時,我們要先用刷子清理焊接表面的污物和銹蝕,并用丙酮擦拭干凈,就像給金屬表面做一次徹底的清潔。對于較大的焊縫,還需要使用間隙預熱器進行預熱。然后將氣焊槍噴嘴對準焊縫,按下噴嘴按鈕,同時均勻地移動氣焊槍,形成焊縫,在這個過程中要保持焊縫的均勻性和密實性,就像精心繪制一幅美麗的畫卷。焊接完成后,也不能掉以輕心,要先關閉氣焊槍上的乙炔按鈕,再關閉乙炔瓶的主閥門,接著關閉氣焊槍上的氧氣按鈕,最后關閉氧氣瓶的主閥門,確保整個操作過程安全結束。
二、氣割:金屬的 “精準分離藝術”
與氣焊的融合不同,氣割則是一場金屬的 “精準分離藝術表演”。它利用可燃氣體與氧氣混合燃燒的火焰熱能,將工件切割處預熱到一定溫度后,噴出高速切割氧流,使金屬劇烈氧化并放出熱量,利用切割氧流把熔化狀態的金屬氧化物吹掉,從而實現切割的目的。從本質上來說,金屬的氣割過程其實是鐵在純氧中的燃燒過程,而并非熔化過程,這就像是一場金屬與氧氣之間的 “激情碰撞”。
氣割所用的可燃氣體主要也是乙炔、液化石油氣和氫氣等。可燃氣體與氧氣的混合及切割氧的噴射是利用割炬來完成的,就像割炬是這場表演的 “指揮家”,精準地控制著每一個環節。在氣割過程中,有三個關鍵階段。首先是預熱階段,氣割開始時,利用氣體火焰(氧乙炔焰或氧丙烷焰)將工件待切割處預熱到該種金屬材料的燃燒溫度,也就是燃點,對于碳鋼來說,這個溫度大約在 1100 - 1150℃。就像給金屬 “熱身”,讓它做好接下來 “燃燒” 的準備。接著是燃燒階段,噴出高速切割氧流,使已達燃點的金屬在氧流中激烈燃燒,生成氧化物,此時金屬仿佛在氧流中熊熊燃燒,釋放出巨大的能量。最后是吹渣階段,金屬燃燒生成的氧化物被氧流吹掉,形成切口,使金屬分離,完成切割過程,就像把燃燒后的 “殘渣” 清理干凈,留下精準的切割痕跡。
在進行氣割操作前,同樣需要做好充分的準備工作。檢查氣割設備是否正常,包括氣割槍、氧瓶減壓閥、乙炔瓶減壓閥等,同時準備好面具、手套、火種器等輔助工具。點燃火種的步驟與氣焊類似,先打開氧氣瓶閥門,再打開乙炔瓶閥門,然后用火種器點燃火焰,形成氣割火焰。之后要調整氣割火焰,先調整乙炔按鈕使火焰稍大,預熱工件表面,接著將氣割槍噴嘴對準要割斷的工件,扳動氣割槍上的氧氣閥門,調整氣焊混合比例,形成藍色的氣割火焰,最后均勻地移動氣割槍,將工件割斷。操作結束后,也要按照先關閉乙炔瓶閥門,再關閉氧氣瓶閥門的順序,確保安全。