碳弧气刨基础知识培训
初级电焊工技能培训
中煤第三建设有限公司 三十工程处机修厂 技术科 马 庄
碳弧气刨基础知识

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，清除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地诸多优势， 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、材料及起源完全 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。

碳弧气刨原理及特点

碳弧气刨的应用

清焊根 返修焊件时清除缺陷 开焊接坡口，特别是中、厚板对接坡口，管对接U形坡口。 清理铸件毛边、飞刺、浇冒口及铸件中的缺陷 切割不锈钢中、薄板


碳弧气刨的缺点：
烟雾污染 粉尘污染 弧光辐射 噪音较大 操作不当易引起槽道增碳 对操作者的技术要求高
电流（A）
140~190 190~270 270~340 340~470 470~550
压缩空气压力（MPa）
0.35~0.4 0.4~0.5 0.5~0.55 0.5~0.55
0.5~0.6
压缩空气的压力高，刨削有力，因此压力高是有利的，碳弧刨削常用 的压缩空气压力为0.5~0.6MPa，流量为0.85~1.7立方米/秒。 对压缩空气的要求：应适当控制水分和油（在压缩空气的管路中加过 滤装置予以控制），因其过多时会使刨槽表面质量变坏。
2-1 碳弧气刨的设备 2-2 碳弧气刨的工具和材料



第三节 低碳钢、低合金钢、不锈钢的碳弧气刨：
3-1 低碳钢的碳弧气刨 3-2 低合金钢的碳弧气刨 3-3 不锈钢的碳弧气刨
碳弧气刨原理及特点

碳弧气刨工作原理

利用碳棒或石墨与工件间产生的电弧将金属熔化， 并用压缩空气将其吹掉，实现在金属表面上加工沟 槽的方法
碳弧气刨工艺参数



电弧长度：1-2mm 碳弧气刨时，弧长过长，电弧不稳定，易熄弧或槽道 不整齐。弧短有利于提高生产效率。但过短易引起： “夹碳”缺陷。 碳棒倾角：25-45°
碳棒与刨件沿刨槽方向的夹角称为碳棒倾角。倾角大小主要会影响刨槽深度和刨 削速度，倾角增大，则刨削深度增加，刨削速度减小。

低合金钢（良好）


不锈钢（良好）

碳弧气刨常见的缺陷和预防措施




夹碳：刨削速度太快或碳棒送进过猛，使碳棒头部碰 到铁水或未融化的金属上，电弧就会因短路而熄灭。 由于温度很高当碳棒再往前送或向上提起时，头部脱 落并粘在未融化的金属上，发生夹碳缺陷。 发生夹碳后，在夹碳处的电弧就不能再引燃，阻碍了 碳弧气刨的正常进行。夹碳处焊后易产生裂纹或气孔， 因此夹碳缺陷必须彻底清除。 清除方法是在夹碳缺陷前端引弧将夹碳处连根一起刨 掉。 Q420、Q460（低合金高强度结构钢）及调质钢在碳弧 气刨后，不论有无“夹碳”或“粘渣”均应用砂轮打 磨刨槽表面，去除淬硬层后方可进行焊接。
碳弧气刨常见的缺陷和预防措施



粘渣：主要由于压缩空气压力过小引起， 刨削速度与电流配合不当，刨削速度太 慢或倾角过小等因素亦会造成粘渣。 产生粘渣应用扁铲或手提砂轮清除。 刨槽不正或深浅不匀主要是由于操作不 当引起的。
碳弧气刨常见的缺陷和预防措施


铜斑：由于碳棒表面铜层质量欠佳，操 作时铜层剥落熔化后粘附在刨槽内。焊 前必须彻底清除，以免影响焊接质量。 烧穿：对于薄板（小于5或6mm)容易烧 穿，应选用较小直径的碳棒，配合较低 的电流，采用较高的气刨速度和合适的 倾角，可以防止烧穿。
碳弧气刨安全技术
1）遵守常规的焊工安全操作规程；碳弧气刨的劳动保 护、防护用具与电焊工相同。 2）露天作业时，尽可能顺着风操作，防止吹出的熔渣 烧伤周围其他作业人员，并作好现场安全防火工作； 3）在容器内操作，必须有通风排烟措施。在容器，筒 身狭小工作环境内操作时，必须加强排风和排烟尘措 施。 4）气刨电流较大时，连续使用要防止焊机过载发热； 5）碳弧气刨的粉尘、烟雾对人体有较大的危害，操作 时最好戴特制的防毒口罩。

常用材料碳弧气刨工艺性

低碳钢（优良）

表面会有一层硬化层0.54-0.72mm（最多不超过1mm），非渗碳，而是急冷后 的淬组织，不影响刨后的焊接质量
刨槽表面易形成淬硬组织而产生裂纹，刨削时应采取一定的工艺措施（预热） 一些强度等级高，不宜采用碳弧气刨工艺 刨槽边缘的熔渣含碳量高，但刨后认真清理，不会影响焊接质量 刨后不锈钢表面有轻微渗碳层0.02-0.05mm（最多不超过0.11mm） 刨后热影响区仅1mm，比手工电弧焊小 备注：不锈钢的成分是合金，含量最多的是铁，不锈钢中主要合金元素是Cr （铬）只有当Cr含量达到一定值时，钢才有耐蚀性。因此不锈钢一般Cr均在 13%以上，不锈钢中还有Ni、 Ti、 Mn等元素，大多数不锈钢的含碳量均较低， 有些不休钢的含碳量低于0.03%。

引弧


刨削



碳弧气刨设备、工具
设备：
电源、压缩空气源（我处储气罐）
碳弧气刨设备、工具
工具：
气刨枪：侧面送风式、圆周送风式
碳弧气刨设备、工具

工具：


碳棒（通常都是实心镀铜碳棒）：圆形、扁形
焊接生产中常用圆形和矩形（扁）碳棒两种。圆形碳棒主要用 于焊缝清根、背面开槽及清除焊接缺陷等，矩形碳棒用于刨除 焊件上残留的临时焊疤、清除焊缝余高和焊瘤，有时也用作碳 弧切割。对碳棒的要求是导电良好、耐高温、不易折断和价格 低廉等。一般采用镀铜实心碳棒，镀铜层厚度为0.3~0.4mm,碳 棒的型号和规格及额定工作电流见JB/TB154-1999 碳棒在保管时应保持干燥。使用前如发现碳棒受潮，应烘干后 才能使用，烘干温度180°C左右，保温10小时。
*典型的碳弧气刨工艺过程（拓展）




焊接准备 明白任务 结构的形状和尺寸 碳弧气刨部位的材质和厚度 碳弧气刨的细节，刨槽宽度、深度等。 过程规划 定碳弧气刨的方法 定碳弧气刨的电源 定碳弧气刨的材料 预定碳弧气刨的工艺参数 碳弧气刨过程控制事项 生产准备 准备生产资料，关注安全生产及劳动保护 焊接过程控制 如碳弧气刨：引弧，运条，收弧。关注“控制“ 焊后处理 脱氢，防腐等 检验 需求管理简介
焊工 VS “裁缝”

实物—才是我们需要的(或者说有价值的)； 天然实物是不少见,但直接实用的并我多见； 大多数我们使用的实体都是经过我们加工，组合过的． 组合加工包括：定位、夹紧、连接； 四大类连接：螺栓连接、铆接、粘接、焊接；

焊工就是特定物质(金属等)的“裁缝” 如何做好一件衣服呢？ ＝ 怎样开展一次碳弧气刨工作呢？


碳棒伸出长度80-100mm
碳棒从钳口到电弧端的长度为伸出长度。伸出的长度越长，钳口离电弧就越远， 压缩空去吹到熔池的风力就不足，不能将融化金属顺利吹除；另一方面伸出长度 越长，碳棒的电阻越大，烧损也就快。但伸出长度太短，会引起操作不方便。 一般碳棒伸出长度为80~100mm，当碳棒烧损到30~40mm时，就需调整伸出长度。
切割技术

冷切割

机械去除：

热切割

熔化切割

碳弧气刨 等离子切割 激光切割 …… 氧气切割
焊工＝裁缝
如果只会“缝”，不会“裁”？

燃烧切割

第九章 碳弧气刨知识



第一节 碳弧气刨的简单工艺：
1-1 碳弧气刨的原理及特点 1-2 碳弧气刨工艺



第二节 碳弧气刨的设备、工具和材料：
*焊接过程控制（拓展）
以焊条电弧焊为例，焊接过程包括：

引弧 运条 收弧
什么叫控制？就是一个闭环反馈系统。 如何控制？ 1、建立标准（什么是合格） 2、现场采集数据（如何采集，如何传递） 3、比对，出结果（数据与标准） 4、结果合格，继续 5、结果不合格呢？采取措施控制 6、再采集数据比对，直到工作结束
碳弧气刨工艺参数


极性：一般都用直流电源
极性：采用直流电源时，焊件与电源输出端正、负极的接法 焊件接电源正极，焊条接电源负极的接法叫正接，也称正极性 焊件接电源负极，焊条接电源正极的接法叫反接，也称反极性
钢 反接 铸铁 正接 铜及其合金 正接 铝及其合金 正接或反接 不锈钢 反接
金属材料 极性
圆形
扁形
200~300 300~400 350~450 400~500 500~600 550~600
碳弧气刨工艺参数



对于一定直径的碳棒，如果电流较小，则电弧不稳， 且易产生夹碳缺陷；适当增加气刨电流。刨槽加宽， 刨深也增加，而且可以提高气刨的线速度和获得光滑 的刨槽，在实际 应用中，一般选用较大的电流。但过 大的电流，碳棒易发红，镀铜皮脱落，碳棒烧损很快， 甚至碳棒融化，造成严重渗碳。因此气刨电流收碳棒 直径约束 此外碳棒的直径还与刨槽宽度有关，刨槽越宽，碳棒 直径应越大，通常碳棒直径应比刨槽宽度小2mm左右。 刨槽的宽度主要由碳棒直径和电流大小及操作技术来 决定。碳棒直径大，使用电流大刨槽变宽。
一般采用直流反接，这样电弧稳定，熔化金属的流动 性较好，凝固温度较低，电弧发出连续的刷刷声，刨 槽宽窄一致，光滑明亮。若极性接错，电弧不稳且发 出断续ห้องสมุดไป่ตู้嘟嘟声。
碳弧气刨工艺参数

碳棒的直径与电流 I=(30-50)d
钢板厚度与碳棒直径之间的关系： 碳棒直径 一般不刨 4 5~6 钢板厚度 8~12 10~15 15以上 碳棒直径 6~8 8~10 10 常见碳棒规格与选用电流：