在外焰中,由於二氧化碳和氧氣在高溫時很容易分解,分解後產生的氧原子對金屬有氧化作用,故外焰也稱為焊接火焰的氧化層。外焰的溫度較低,且具有氧化性,因此不適於焊接。
點燃焊槍後(碳化焰),逐漸增加氧氣流量,火焰由長變短,顏色由淡紅變為藍白色,―當焰心、內焰和外焰的輪廓相當清楚時,就可以取得標淮的中性焰。
氣焊時,一般都使用中性焰。例如焊接低碳鋼時,用中性焰能使溶池清晰,液體金屬易於流動,火花飛濺少,無沸騰現象。中性焰還可焊接低合金鋼和有色金屬等。
(2)磷化焰
在中性焰的基礎上減少氧氣或增加乙塊氣均可獲得碳化焰。
氧與乙炔的比值小於1,三層火焰之間無明顯輪廓,火焰最高溫度為2700~3000℃。
碳化焰的焰心呈藍白色,似圓錐。內焰為淡白色,因供給乙炔量的多少不同,內焰的長度也不一樣。在一般情況下,其內焰的長度為焰心的2~3倍。外焰也是桔黃色。火焰中有乙炔過剩,故碳化焰又叫三倍乙炔過剩焰,當過剩乙炔較多時,由於燃燒不完全而開始冒黑煙,火焰長而無力。
用碳化焰焊接時,碳化焰燃燒過程中過剩的乙炔,分解為碳和氫,內焰中過量的熾熱碳微粒能使氧化鐵還原,因此碳化餡也稱為還原焰,用碳化焰焊接鋼時,由於高溫液體金屬吸收火焰中的碳微粒(即遊離狀態的碳滲入到溶池中去),使溶池產生沸騰現象,增加焊縫的含碳量,改變焊縫金屬的性能,使焊縫常常具有高碳鋼的性質,塑性降低,脆性增大。而過多的氫進入溶池,也容易使焊縫產生氣孔和裂紋。
輕微的碳化焰常常用於焊接高速鋼、高碳鋼、鑄鐵及鎂合金等。在火焰釺焊及鋼件上堆焊硬質合金及耐熱合金時,為使基本金屬增碳,改善金屬性能,也使用碳化焰。
(3)氧化焰
它是在內焰區域中有自由氧存在的氣體火焰。氧化焰中氧氣和乙炔的比值。由於氧氣的供應量較多,整個火焰氧化反應劇烈,而火焰各個部分(焰心、內焰和外焰)的距離都縮短了,內焰和外焰之間沒有太明顯的輪廓。
氧化焰的外表特征為:焰心呈青白色,且短而尖。外焰也較短,略帶淡紫色,整個火焰很直,燃燒時還發出“嘶嘶”的響聲。
三種火焰中,氧化焰溫度最高,約為3500℃左右。
氧化焰的內焰和外焰中有遊離狀的氧、二氧化碳、以及水蒸汽存在,因此,整個火焰具有氧化性,用氧化焰焊接焊件時,焊縫中會產生許多氣孔和金屬氧化物,燒損金屬中的元素,使焊縫性能變壞(發脆)。在焊接鋼件時,氧化焰中過量的氧能與鋼溶液化合,會出現嚴重的沸騰現象,產生氣泡及大量火花飛濺。
在中性焰的基礎上逐漸増加氧氣,這時整個火焰將縮短,當聽到有“嘶嘶”響聲時即為氧化焰。
輕微的氧化焰一般用於焊接黃銅及青銅等。
總而言之,焊接不同的材料,要使用不同性質的火焰才能獲得優良的焊縫,焊接不同材料時,可參考選擇火焰性質。
(二)氣焊基本操作技術
1.焊接火焰的點燃和熄滅
(1)焊接火焰的點燃
點燃焊接火焰時,先打開氧氣開關,放出微量的氧氣,再擰開乙炔開關放出少量的乙塊,兩種氣體進入混合室裏混合之後,將焊嘴接近火源,點燃混合氣體。點燃火焰之後,再根據焊接的需要,調節氣體成分,獲得所需要的火焰性質。點燃火焰時,如果沒有微量的氧氣,乙炔就不能充分地燃燒,則產生黑色的碳絲,點火時,如發生連續“放炮”聲或點不燃,這是因為氧氣壓力過大或乙炔不純(乙炔內含有空氣)。這時應立即減少氧氣的送給量或先放出不純的乙炔,然後重新進行點火。
用火柴點火時,手應偏向焊槍的一側,同時要特別注意火焰的噴射方向,不得對準他人,更不能在電弧上進行點火,以防灼傷或影響他人工作。
(2)滅火
工作完畢或中途停止焊接時,必須熄滅火焰。正確的滅火過程是先關閉乙炔後關閉氧氣。否則,若先關氧氣會出現碳絲或產生回火等現象。不論氧氣或乙炔開關,均不宜關得過緊(不漏氣即可),否則不但會影響下一次點火,而且若關得過緊容易磨損,影響焊槍:使用壽命。
2.火焰與熱量的調節
(1)火焰的調節
剛點燃的火焰多為碳化焰。焊接前,應根據所焊材料的種類和性質,選擇所用焊接火焰的性質,然後點燃火焰進行調節,如選用中性焰,調節方法如下:
調節標準的中性焰,簡單地說,就是把點燃的碳化焰,再逐漸增加氧氣,直到焰心有明顯輪廓時,即為標準中性焰。如果再增大氧氣或減少乙炔,就能得到氧化焰。
在焊接過程中,由於減壓器的作用,氧氣供給量一般不變化,但是乙炔供應量經常自行增減(指發生器供乙炔的),引起火焰性質的改變,使標準中性焰常常自動地變為碳化焰或氧化焰。由中性焰變為碳化焰,比較容易發現,但中性焰變為氧化焰,則難以察覺出來,所以在整個焊接過程中,要注意觀察火焰性質的變化並及時進行調節,保證火焰性質不變,
調節中性焰或氧化焰功率的方法是:減少火焰功率時,應先減少氧氣,後減少乙炔;若要增加火焰功率時,則先增加乙炔後增加氧氣。而調節碳化焰功率的方法則與此順序相反。
2.熱量調節
焊接中,由於各種金屬材料性質不同,所需熱量應隨時調節,才能保證焊接質量,其闞節方法如下:
①調節氣體開關。主要是調節氧氣和乙炔開關,控製氣體流量,增減混合氣體,而獲得功率大小不同的火焰。
②調整焊槍角度及高度。改變焊嘴與焊件的距離:因沿火焰中心線各點溫度不同,所以改變焊嘴與焊件的距離,可達到增減傳接熱量的目的。火焰的焰心尖端向外2~4處溫度最高,橫斷麵上,其中心溫度高於外邊的溫度。
改變焊嘴與被焊工件表麵的夾角:焊嘴垂直於焊件表麵時,由於熱量較為集中,焊件吸收熱量大;隨著夾角減小,焊件吸熱量下降。一般被焊金屬厚度越大,熔點和導熱性越高,焊嘴與被焊工件表麵的夾角應越大。焊件越薄,熔點越低,焊嘴與被焊工件表麵的夾:角應越小。一般焊嘴與被焊工件表麵夾角的變動範圍為10°~80°。
3.焊接銅質焊件時,焊嘴與被焊工件表麵的夾角
①焊嘴選擇根據被焊工件的厚度、基本金屬的熔點和導熱性能、焊接方法等因素選擇焊嘴尺寸。