一(yi)、碳弧氣(qi)刨的特點
它是(shi)利用(yong)石墨棒(bang)(bang)或碳棒(bang)(bang)作為電極，與工件間產(chan)生電弧將(jiang)金屬(shu)熔(rong)化，并(bing)用(yong)壓縮空(kong)氣將(jiang)熔(rong)化金屬(shu)吹除的一種表面加(jia)工溝槽(cao)的方法。
氣刨時，電(dian)弧最高溫度(du)達6000～7000℃，放出(chu)的(de)(de)熱量能使工(gong)件表面熔(rong)化，通(tong)過(guo)碳弧氣刨噴嘴噴出(chu)的(de)(de)壓縮空氣（0.4～0.6MPa）將熔(rong)化了(le)的(de)(de)金屬(shu)和所生產的(de)(de)熔(rong)渣(zha)吹走。電(dian)弧不斷燃燒，壓縮空氣連(lian)續(xu)吹掉熔(rong)融物，實現在金屬(shu)表面上所需(xu)要加工(gong)的(de)(de)溝槽。
這種氣刨工(gong)藝主要用于雙(shuang)面焊時，清除(chu)背面焊根、清除(chu)焊縫(feng)中(zhong)的缺陷，也可以(yi)作為(wei)單件或不規(gui)則(ze)的焊道(dao)加工(gong)坡口。
碳弧氣刨的加工(gong)功(gong)能與風鏟(chan)或砂輪相(xiang)比，具有下列特點：
1. 手工碳弧氣(qi)刨的靈活性較(jiao)大，可進行全(quan)位置(zhi)操作。
2. 在(zai)清(qing)除焊縫或(huo)鑄件的缺(que)陷(xian)時，可以清(qing)楚(chu)地觀察(cha)到缺(que)陷(xian)的形(xing)狀和深(shen)度。
3. 操作時(shi)的噪聲(sheng)比風鏟(chan)小，生產(chan)效率比它高。
4. 對于受(shou)到限制(zhi)的位(wei)置或可達(da)性差的部位(wei)，碳弧氣刨更適于操作。
5. 碳弧氣(qi)刨時有煙(yan)霧、粉塵，對(dui)環境有污染，同時對(dui)操作技術要(yao)求較高。
二、碳弧氣(qi)刨所用設備(bei)
碳(tan)弧氣(qi)刨由電(dian)(dian)源、壓縮空(kong)氣(qi)氣(qi)源、刨槍(qiang)、碳(tan)棒、電(dian)(dian)纜和氣(qi)管等(deng)組成，如圖6-4所(suo)示。
電(dian)源(yuan)采用(yong)(yong)陡(dou)降外(wai)特(te)性的(de)弧(hu)焊(han)整流器，其額定電(dian)流應大于(yu)碳弧(hu)氣刨(bao)所需的(de)電(dian)流。例如(ru)，用(yong)(yong)φ7mm的(de)圓形碳棒，需要碳弧(hu)氣刨(bao)的(de)切割電(dian)流為(wei)350A，宜(yi)選用(yong)(yong)額定電(dian)流為(wei)500A的(de)弧(hu)焊(han)整流器。
碳(tan)弧氣刨的氣刨槍(qiang)主要(yao)用(yong)于夾持碳(tan)棒和(he)吹送壓縮空氣。常用(yong)的氣刨槍(qiang)如圖6-5所示，它有側面送風(feng)和(he)圓(yuan)周(zhou)送風(feng)兩(liang)種形式。
碳(tan)棒(bang)(bang)應具(ju)有耐高溫、導電性好和(he)不易折斷的特點。為了(le)提高其導電性和(he)增加表(biao)面(mian)強度，往往在碳(tan)棒(bang)(bang)表(biao)面(mian)鍍一層純銅。碳(tan)棒(bang)(bang)分圓形(xing)和(he)扁形(xing)（長方(fang)形(xing)斷面(mian)）兩種，圓形(xing)碳(tan)棒(bang)(bang)主要用(yong)(yong)于焊縫(feng)反面(mian)開槽；扁形(xing)碳(tan)棒(bang)(bang)可以用(yong)(yong)于開坡口、刨焊瘤和(he)切(qie)割大量金屬的場合。
三(san)、氣刨工(gong)藝
為了(le)獲得優質的刨槽，必須有(you)正確的工藝參數為保(bao)證(zheng)，影響氣刨質量(liang)的有(you)下列(lie)因(yin)素(su)：
1. 電(dian)源(yuan)極性(xing)
碳(tan)弧(hu)(hu)氣(qi)(qi)刨不銹鋼時(shi)，采用直流反極(ji)性連(lian)接(jie)(jie)（電(dian)(dian)極(ji)接(jie)(jie)電(dian)(dian)源正(zheng)極(ji)），氣(qi)(qi)刨時(shi)電(dian)(dian)弧(hu)(hu)穩定，刨削速(su)度均勻，電(dian)(dian)弧(hu)(hu)發生連(lian)續的(de)刷刷聲，刨槽兩(liang)(liang)側(ce)寬窄一致，表面光滑明亮。若采用直流正(zheng)極(ji)性連(lian)接(jie)(jie)（碳(tan)棒(bang)接(jie)(jie)電(dian)(dian)源負(fu)極(ji)），則電(dian)(dian)弧(hu)(hu)發生抖(dou)動(dong)(dong)，并(bing)發出斷續的(de)嘟嘟聲，刨槽兩(liang)(liang)側(ce)呈現與(yu)氣(qi)(qi)刨抖(dou)動(dong)(dong)聲相對應的(de)圓弧(hu)(hu)狀，若有(you)此現象(xiang)發生，應將極(ji)性更換(huan)過(guo)來再重新進(jin)行氣(qi)(qi)刨。
2. 氣刨電流與碳棒直(zhi)徑
氣(qi)刨(bao)(bao)電流(liu)(liu)增(zeng)大(da)(da)時刨(bao)(bao)槽(cao)寬(kuan)度(du)增(zeng)大(da)(da)，槽(cao)深增(zeng)加，刨(bao)(bao)削(xue)速度(du)也增(zeng)快，可以獲(huo)得較為光滑(hua)的刨(bao)(bao)槽(cao)質量(liang)。但(dan)若(ruo)氣(qi)刨(bao)(bao)電流(liu)(liu)過大(da)(da)，碳棒燒損較快，甚至碳棒熔化，會造(zao)成(cheng)嚴重滲碳且刨(bao)(bao)槽(cao)表面粗(cu)糙(cao)；若(ruo)氣(qi)刨(bao)(bao)電流(liu)(liu)過小，則電弧(hu)不穩，刨(bao)(bao)槽(cao)小而淺，刨(bao)(bao)削(xue)速度(du)不穩定，效(xiao)率低(di)且容易造(zao)成(cheng)粘(zhan)渣現象。表6-3介紹(shao)了(le)常用(yong)碳弧(hu)氣(qi)刨(bao)(bao)的參數。
碳棒直(zhi)徑的(de)選擇與鋼(gang)板(ban)厚度(du)有(you)關，見(jian)表6-4。它與所要求(qiu)(qiu)的(de)刨(bao)槽(cao)寬(kuan)度(du)有(you)關，碳棒直(zhi)徑越(yue)大，則刨(bao)槽(cao)越(yue)寬(kuan)。一般(ban)碳棒直(zhi)徑應比所要求(qiu)(qiu)的(de)刨(bao)槽(cao)寬(kuan)度(du)小2～4mm。
3. 刨(bao)削(xue)速度
它必須(xu)與氣刨(bao)電(dian)流(liu)、風壓(ya)相(xiang)適應，才能(neng)保證氣刨(bao)過程的(de)(de)正常進行。速(su)(su)度過快或(huo)(huo)碳(tan)棒極向下送進時過猛，碳(tan)極頭(tou)部(bu)將(jiang)(jiang)碰到液(ye)態金(jin)(jin)屬或(huo)(huo)碰到未熔(rong)化的(de)(de)金(jin)(jin)屬上，電(dian)弧(hu)就(jiu)會(hui)因短路而熄滅。速(su)(su)度過快，還會(hui)使碳(tan)極的(de)(de)頭(tou)部(bu)脫落，粘在未熔(rong)化的(de)(de)金(jin)(jin)屬上，產(chan)生夾碳(tan)缺陷。出現這種情況時，應在缺陷前端重(zhong)新引(yin)弧(hu)，反手輕(qing)輕(qing)刨(bao)掉一層，將(jiang)(jiang)缺陷清(qing)除掉，再繼續刨(bao)削(xue)。氣刨(bao)速(su)(su)度過慢，則電(dian)弧(hu)拉長，會(hui)引(yin)起電(dian)弧(hu)不穩定，甚至熄弧(hu)。
一般刨削速度以(yi)0.8～1.2m／min為宜(yi)。
4. 壓(ya)(ya)縮空氣壓(ya)(ya)力
壓縮空氣壓力會直接影響到(dao)刨(bao)削(xue)速(su)度(du)和刨(bao)槽(cao)表(biao)(biao)面質量。壓力高，可提高刨(bao)削(xue)速(su)度(du)和刨(bao)槽(cao)表(biao)(biao)面的光滑程度(du)；反之壓力過低(di)，則造(zao)成刨(bao)槽(cao)表(biao)(biao)面粘(zhan)渣(zha)。
一般要求壓(ya)縮空氣壓(ya)力為0.4～0.6MPa，壓(ya)縮空氣所含水分和(he)油可通過壓(ya)縮空氣在(zai)管路上所安裝的過濾(lv)器予以限制(zhi)，過濾(lv)介(jie)質選用新(xin)硅膠為好。
5. 碳極伸出長度
碳極伸(shen)出長度(du)以(yi)30～70mm為佳。伸(shen)出長度(du)過長，電(dian)阻增大，碳棒燒損嚴重；過短時，常(chang)常(chang)會由于(yu)刨槍的金屬部(bu)分與(yu)被刨工件相碰而產生短路(lu)，使(shi)電(dian)弧(hu)不穩(wen)。
刨削過程中(zhong)，碳棒燒損是正常的，碳棒伸出長(chang)(chang)度(du)要(yao)斷(duan)續進行調(diao)整(zheng)。當伸出長(chang)(chang)度(du)小于25mm時，應將碳極(ji)伸出長(chang)(chang)度(du)重新(xin)調(diao)到70～80mm。
6. 碳棒(bang)與工件間傾角
碳(tan)棒與工件間的傾角大(da)小主要影響刨槽深度(du)和創削(xue)(xue)速度(du)。傾角增大(da)，則刨削(xue)(xue)深度(du)增加，刨削(xue)(xue)速度(du)減小；反之，則刨削(xue)(xue)深度(du)減小而刨削(xue)(xue)速度(du)增快(kuai)。一(yi)般手工碳(tan)弧氣刨傾角以30°～45°為宜。
7. 碳(tan)弧氣(qi)刨的(de)弧長
在刨削過程中(zhong)應盡可能使(shi)電(dian)弧(hu)(hu)長(chang)度(du)短一些，以2～3mm為宜。電(dian)弧(hu)(hu)弧(hu)(hu)長(chang)過短，容易引起夾碳缺陷(xian)；弧(hu)(hu)長(chang)過長(chang)，冷空(kong)氣(qi)吹(chui)(chui)斷電(dian)弧(hu)(hu)，使(shi)電(dian)弧(hu)(hu)不穩，甚至滅弧(hu)(hu)。電(dian)弧(hu)(hu)弧(hu)(hu)長(chang)過長(chang)還會使(shi)壓縮空(kong)氣(qi)的吹(chui)(chui)力不集中(zhong)，被熔化的金(jin)屬來不及吹(chui)(chui)走，使(shi)刨口(kou)(kou)熱影響區增寬，刨口(kou)(kou)的表面粗糙度(du)也變差。
此外，在刨(bao)削過程中，碳(tan)棒(bang)不要(yao)進行擺動，只(zhi)要(yao)按預先選好的(de)角度平直向(xiang)前，就可以保證(zheng)得到均勻的(de)刨(bao)槽(cao)尺寸。
四、碳弧氣刨(bao)對(dui)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊縫耐蝕性的影響
碳弧氣刨不銹鋼時，它可以通過滲碳和熱作用來影響被刨金屬表面，導致破壞不銹(xiu)鋼焊接(jie)接頭耐晶間腐蝕的性能。表6-5列出了碳弧氣刨18-8型不銹鋼時碳含量的分析。從表中可以看出，碳弧氣刨所產生的金屬飛濺一熔渣，其w（C）高達1.3％，但氣刨過程中滲碳的液態金屬很快地被壓縮空氣吹走，刨槽表層w（C）只有0.075％，所以說碳弧氣刨對18-8型不銹鋼的滲碳作用是極其微小的。經實測，氣刨后的金屬表面滲碳層的深度一般僅在0.02～0.05mm之間，最深處也不超過0.11mm，且滲碳層又是斷續的熔化金屬。碳弧氣刨雖然對被氣刨表面有加熱作用，但因弧柱下形成的高溫液態金屬很快被吹走，不再繼續對氣刨面起加熱作用。可以這樣認為碳弧氣刨的熱影響區比焊條電弧焊小，在正確的操作規范下，熱影響區只1mm左右。由此可見，碳弧氣刨對18-8型不銹鋼的滲碳和熱作用都是很微弱的。
