一、碳弧氣(qi)刨的(de)特點
它是(shi)利用(yong)石墨棒或碳(tan)棒作(zuo)為電極，與工(gong)件間產生電弧(hu)將金屬熔(rong)(rong)化(hua)，并(bing)用(yong)壓縮空氣將熔(rong)(rong)化(hua)金屬吹除的一種表面加工(gong)溝槽(cao)的方法。
氣(qi)刨時(shi)，電(dian)弧(hu)最高溫度達6000～7000℃，放出的(de)(de)熱(re)量能使工(gong)件表(biao)(biao)面(mian)熔(rong)化，通過碳弧(hu)氣(qi)刨噴嘴(zui)噴出的(de)(de)壓縮空氣(qi)（0.4～0.6MPa）將熔(rong)化了的(de)(de)金(jin)屬和所生產的(de)(de)熔(rong)渣(zha)吹走。電(dian)弧(hu)不斷燃燒，壓縮空氣(qi)連續吹掉熔(rong)融物，實(shi)現在(zai)金(jin)屬表(biao)(biao)面(mian)上所需要加工(gong)的(de)(de)溝(gou)槽(cao)。
這種氣刨工藝主要用于雙面(mian)焊(han)時，清除(chu)背面(mian)焊(han)根、清除(chu)焊(han)縫(feng)中的缺(que)陷，也可以作為單件(jian)或不規則的焊(han)道加工坡(po)口。
碳弧氣刨的加(jia)工功能與風鏟(chan)或砂輪相比(bi)，具有下列(lie)特點：
1. 手工碳弧氣刨的靈活性較(jiao)大，可進行全位置操(cao)作(zuo)。
2. 在清除(chu)焊縫或鑄(zhu)件的(de)缺陷時，可(ke)以(yi)清楚地(di)觀察到缺陷的(de)形狀和深度。
3. 操作時的噪(zao)聲比風鏟小，生產(chan)效率比它高。
4. 對于受到限制(zhi)的(de)位置或可(ke)達性差的(de)部(bu)位，碳弧(hu)氣刨更適于操作(zuo)。
5. 碳弧氣刨時(shi)(shi)有煙霧、粉塵，對環境有污(wu)染，同時(shi)(shi)對操作(zuo)技術要(yao)求較高。
二、碳弧氣(qi)刨所用設備(bei)
碳弧氣刨(bao)由電源、壓縮空氣氣源、刨(bao)槍、碳棒、電纜和氣管等組成，如圖6-4所(suo)示。
電(dian)源采用陡(dou)降外特性的(de)弧(hu)(hu)焊(han)整流器(qi)，其(qi)額(e)(e)定電(dian)流應大于碳弧(hu)(hu)氣刨(bao)所需(xu)的(de)電(dian)流。例如，用φ7mm的(de)圓(yuan)形碳棒，需(xu)要碳弧(hu)(hu)氣刨(bao)的(de)切割(ge)電(dian)流為350A，宜選用額(e)(e)定電(dian)流為500A的(de)弧(hu)(hu)焊(han)整流器(qi)。
碳(tan)(tan)弧氣(qi)刨(bao)的(de)氣(qi)刨(bao)槍主要用(yong)于夾持碳(tan)(tan)棒和吹送壓縮(suo)空氣(qi)。常用(yong)的(de)氣(qi)刨(bao)槍如圖6-5所示，它有側面送風(feng)和圓周(zhou)送風(feng)兩種形式。
碳(tan)棒應具有(you)耐(nai)高溫、導電性好和(he)不易折斷的特點。為了提高其導電性和(he)增加(jia)表面(mian)強度，往(wang)往(wang)在碳(tan)棒表面(mian)鍍一層純銅。碳(tan)棒分圓形(xing)和(he)扁形(xing)（長(chang)方形(xing)斷面(mian)）兩種(zhong)，圓形(xing)碳(tan)棒主要用(yong)于焊縫(feng)反面(mian)開槽；扁形(xing)碳(tan)棒可以用(yong)于開坡(po)口、刨焊瘤(liu)和(he)切割大量金屬的場(chang)合。
三(san)、氣刨(bao)工藝
為(wei)了(le)獲(huo)得(de)優質的刨(bao)槽，必須有正確的工藝參(can)數為(wei)保證(zheng)，影響氣刨(bao)質量的有下列因素(su)：
1. 電源極性
碳(tan)弧氣(qi)刨(bao)(bao)不銹鋼時，采(cai)用直流反(fan)極(ji)(ji)性(xing)(xing)連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)（電(dian)極(ji)(ji)接(jie)(jie)(jie)電(dian)源正(zheng)極(ji)(ji)），氣(qi)刨(bao)(bao)時電(dian)弧穩定，刨(bao)(bao)削速度均(jun)勻(yun)，電(dian)弧發(fa)(fa)生連(lian)(lian)續的刷刷聲，刨(bao)(bao)槽兩(liang)側(ce)寬窄一致，表面光滑(hua)明(ming)亮。若(ruo)采(cai)用直流正(zheng)極(ji)(ji)性(xing)(xing)連(lian)(lian)接(jie)(jie)(jie)（碳(tan)棒接(jie)(jie)(jie)電(dian)源負極(ji)(ji)），則電(dian)弧發(fa)(fa)生抖(dou)動，并發(fa)(fa)出斷續的嘟嘟聲，刨(bao)(bao)槽兩(liang)側(ce)呈現與氣(qi)刨(bao)(bao)抖(dou)動聲相對應的圓弧狀(zhuang)，若(ruo)有此現象發(fa)(fa)生，應將極(ji)(ji)性(xing)(xing)更換(huan)過來再重新進行(xing)氣(qi)刨(bao)(bao)。
2. 氣(qi)刨電流與碳棒直徑(jing)
氣刨(bao)(bao)(bao)(bao)電(dian)流(liu)(liu)增(zeng)(zeng)大(da)時刨(bao)(bao)(bao)(bao)槽(cao)寬度(du)增(zeng)(zeng)大(da)，槽(cao)深增(zeng)(zeng)加，刨(bao)(bao)(bao)(bao)削速度(du)也增(zeng)(zeng)快(kuai)，可(ke)以獲得較(jiao)為光(guang)滑的刨(bao)(bao)(bao)(bao)槽(cao)質量。但若(ruo)(ruo)氣刨(bao)(bao)(bao)(bao)電(dian)流(liu)(liu)過大(da)，碳(tan)棒燒損較(jiao)快(kuai)，甚至碳(tan)棒熔(rong)化，會造(zao)成嚴(yan)重滲碳(tan)且刨(bao)(bao)(bao)(bao)槽(cao)表面粗糙；若(ruo)(ruo)氣刨(bao)(bao)(bao)(bao)電(dian)流(liu)(liu)過小，則電(dian)弧不穩，刨(bao)(bao)(bao)(bao)槽(cao)小而淺，刨(bao)(bao)(bao)(bao)削速度(du)不穩定，效率低且容易(yi)造(zao)成粘(zhan)渣現(xian)象。表6-3介紹了(le)常用碳(tan)弧氣刨(bao)(bao)(bao)(bao)的參數。
碳棒(bang)直(zhi)徑的選擇(ze)與鋼板厚度(du)有關(guan)，見表6-4。它(ta)與所要求的刨槽寬(kuan)度(du)有關(guan)，碳棒(bang)直(zhi)徑越(yue)大，則刨槽越(yue)寬(kuan)。一般(ban)碳棒(bang)直(zhi)徑應比所要求的刨槽寬(kuan)度(du)小2～4mm。
3. 刨削速(su)度
它必須與(yu)氣刨(bao)電(dian)流、風壓相適(shi)應(ying)，才能保證氣刨(bao)過程的正常進行。速度過快或(huo)碳(tan)棒(bang)極向下送進時(shi)過猛，碳(tan)極頭部將(jiang)碰(peng)到(dao)液(ye)態金(jin)屬(shu)(shu)(shu)或(huo)碰(peng)到(dao)未熔化的金(jin)屬(shu)(shu)(shu)上，電(dian)弧就(jiu)會因(yin)短路而熄(xi)滅(mie)。速度過快，還會使碳(tan)極的頭部脫落，粘(zhan)在未熔化的金(jin)屬(shu)(shu)(shu)上，產生夾碳(tan)缺(que)陷(xian)(xian)。出現這(zhe)種情況時(shi)，應(ying)在缺(que)陷(xian)(xian)前端重新引(yin)弧，反(fan)手(shou)輕輕刨(bao)掉(diao)一(yi)層，將(jiang)缺(que)陷(xian)(xian)清除(chu)掉(diao)，再繼續刨(bao)削。氣刨(bao)速度過慢(man)，則電(dian)弧拉(la)長，會引(yin)起電(dian)弧不(bu)穩定，甚至熄(xi)弧。
一般刨削速度以0.8～1.2m／min為宜(yi)。
4. 壓縮(suo)空氣壓力
壓(ya)縮空氣(qi)壓(ya)力會直接影響到(dao)刨(bao)(bao)削(xue)速(su)度和(he)刨(bao)(bao)槽表(biao)(biao)面(mian)質量。壓(ya)力高，可提(ti)高刨(bao)(bao)削(xue)速(su)度和(he)刨(bao)(bao)槽表(biao)(biao)面(mian)的光(guang)滑程度；反之壓(ya)力過低(di)，則造(zao)成刨(bao)(bao)槽表(biao)(biao)面(mian)粘渣。
一般(ban)要(yao)求壓(ya)(ya)縮空氣壓(ya)(ya)力為(wei)0.4～0.6MPa，壓(ya)(ya)縮空氣所含水分和油可通過(guo)(guo)壓(ya)(ya)縮空氣在管路上所安裝的過(guo)(guo)濾器予以限制，過(guo)(guo)濾介質選用(yong)新(xin)硅(gui)膠為(wei)好(hao)。
5. 碳極伸(shen)出(chu)長度
碳(tan)極伸(shen)(shen)出長(chang)度以30～70mm為佳。伸(shen)(shen)出長(chang)度過(guo)(guo)長(chang)，電阻增大，碳(tan)棒燒損嚴重(zhong)；過(guo)(guo)短時，常常會(hui)由于(yu)刨(bao)槍(qiang)的金屬部(bu)分與被刨(bao)工件相碰而產生短路，使電弧不穩。
刨削(xue)過程(cheng)中，碳棒燒損是(shi)正常的，碳棒伸(shen)出長度要(yao)斷續進行調(diao)整。當伸(shen)出長度小(xiao)于25mm時(shi)，應將碳極伸(shen)出長度重新調(diao)到70～80mm。
6. 碳棒與工(gong)件間傾角(jiao)
碳棒與工件(jian)間(jian)的傾角大小主要(yao)影響刨(bao)(bao)槽(cao)深度和創削(xue)速(su)度。傾角增大，則(ze)(ze)刨(bao)(bao)削(xue)深度增加，刨(bao)(bao)削(xue)速(su)度減(jian)小；反之，則(ze)(ze)刨(bao)(bao)削(xue)深度減(jian)小而刨(bao)(bao)削(xue)速(su)度增快。一般(ban)手工碳弧(hu)氣刨(bao)(bao)傾角以30°～45°為(wei)宜。
7. 碳弧氣刨的弧長
在刨削(xue)過程中應(ying)盡可能使電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)長(chang)(chang)度(du)短一(yi)些，以2～3mm為宜。電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)長(chang)(chang)過短，容(rong)易引起夾碳缺陷；弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)長(chang)(chang)過長(chang)(chang)，冷空(kong)氣吹斷電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)，使電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)不穩，甚(shen)至滅弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)。電(dian)(dian)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)弧(hu)(hu)(hu)(hu)(hu)長(chang)(chang)過長(chang)(chang)還(huan)會(hui)使壓縮空(kong)氣的(de)吹力不集中，被熔化的(de)金屬來不及(ji)吹走(zou)，使刨口熱影響區增寬，刨口的(de)表面粗糙度(du)也變差。
此外，在(zai)刨削過程中，碳棒不要進行(xing)擺(bai)動(dong)，只(zhi)要按預先選好(hao)的角度平(ping)直向(xiang)前，就可(ke)以保證得(de)到(dao)均勻的刨槽(cao)尺寸(cun)。
四、碳(tan)弧氣刨對(dui)不銹鋼焊(han)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，導致破壞不銹鋼焊(han)接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。
