碳弧气刨的工作原理.doc

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1、碳弧气刨    使用焊接技术制造金属结构时，必须先将金属切割成符合要求的形状，有时还需要刨削各种坡口，清焊根及清除焊接缺陷。虽然对金属进行切割和刨削的方法多种多样，然而应用电弧热切割和刨削金属具有显著的诸多优点，因而被广泛应用。实际上，电弧切割与电弧气刨的工作原理、电源、工具、材料及气源完全一样，不同之处仅仅在于具体操作略有不同。可以认为电弧气刨是电弧切割的一种特殊形式，而碳弧气刨则是电弧气刨家族中的一员。1.1碳弧气刨的原理、特点及应用    1.1.1原理    碳弧气刨是利用在碳棒与工件之间产生的

2、电弧热将金属熔化，同时用压缩空气将这些熔化金属吹掉，从而在金属上刨削出沟槽的一种热加工工艺。其工作原理如图1所示。                  图1碳弧气刨工作原理示意图1-碳棒 2-气刨枪夹头 3-压缩空气 4-工件 5-电弧 L-碳棒外伸长 α-碳棒与工件夹角    1.2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

3、，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。    1.1.3应用    1)清焊根。    2)开坡口，特别是中、厚板对接坡口

4、，管对接U形坡口。    3)清除焊缝中的缺陷。    4)清除铸件的毛边、飞刺．浇铸口及缺限。1.2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。                图2碳弧气刨系统示意图1-电源 2-气刨枪 3-碳棒 4-电缆气管 5-空气压缩机 6-工件[1] [2] [3] [4] [5] [6] 碳弧气刨    1.2.1电源    碳弧气刨一般采用具有陡降外特性且动特性较好的手工直流电弧焊机作为电源。由于碳弧气刨一般使用的电流较大，且

5、连续工作时间较长，因此，应选用功率较大的焊机。例如，当使用Φ7mm的碳棒时，碳弧气刨电流为350A，故宜选用额定电流为500A的手工直流电弧焊机作为电源。使用工频交流焊接电源进行碳弧气刨时，由于电流过零时间较长会引起电弧不稳定，故在实际生产中一般并不使用。近年来研制成功的交流方波焊接电源，尤其是逆变式交流方波焊接电源的过零时间极短，且动态特性和控制性能优良，可应用于碳弧气刨。    1.2.2气刨枪    碳弧气刨枪的电极夹头应导电性良好、夹持牢固，外壳绝缘及绝热性能良好，更换碳棒方便，压缩空气喷射集中

6、而准确，重量轻和使用方便。碳弧气刨枪就是在焊条电弧焊钳的基础上，增加了压缩空气的进气管和喷嘴而制成。碳弧气刨枪有侧面送气和圆周送气两种类型。    (1)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如图4所示。             图3侧面送气气刨枪结构示意图    1-电缆气管 2-气刨枪体 3-喷嘴 4-喷气孔    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。    (2)圆周送气气刨枪圆周送气气刨枪只是枪嘴的

7、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。圆周送气气刨枪的优点：喷嘴外部与工件绝缘，压缩空气由碳棒四周喷出。碳棒冷却均匀，适合在各个方向操作。缺点：结构比较复杂。     图4侧面送气气刨枪嘴结构示意图               图5圆周送气气刨枪嘴结构示意图    1-电缆气管的螺孔 2-气道 3-碳棒孔 4--紧固碳棒的螺孔    1.2.3碳棒    碳棒是由碳、石墨加上适当的粘合剂，通过挤压成形，焙烤后镀一层铜而制成。碳棒主要分圆碳棒、扁碳棒和半圆碳棒三种，其中圆碳棒最常用

8、。对碳棒的要求是耐高温，导电性良好，不易断裂，使用时散发烟雾及粉尘少。碳弧气刨的碳棒规格及适用电流如表1所示。碳弧气刨表1碳棒规格及适用电流断面形状规格／mm适用电流／A圆形3×355150~1804×355150~2005×355150~2506×355180~3007×355200~3508×355250~4009×355350~45010×355350~500扁形3×12×355200~3004×8×355180~2704×12×35